A abordagem de 'dinheiro privado' da Unidade de Inovação de Defesa visa produzir rapidamente aeronaves de teste hipersônicas reutilizáveis

A velocidade escaldante em temperaturas escaldantes não é a única coisa que torna a pesquisa hipersônica difícil. Pouca infraestrutura de teste, de túneis de vento a aeronaves de teste de voo reais, está restringindo a pesquisa. A Unidade de Inovação em Defesa está apostando que as ideias do setor privado e o capital do setor privado podem fazer as coisas acontecerem mais rapidamente.

A Unidade de Inovação de Defesa (DIU) é essencialmente o acelerador de adoção de tecnologia comercial interno do Pentágono. Composta por uma mistura de especialistas ativos do setor militar e de tecnologia, ela busca obter soluções comerciais na porta, dimensionadas e aplicadas aos problemas do DoD.

O portfólio de tecnologias cibernéticas, de autonomia e espaciais que a DIU conseguiu fazer a transição para as forças armadas é evidência de algum sucesso. Construídas com base na promessa de lucros futuros por empresas privadas não tradicionais, essas soluções surgem e se desenvolvem fora dos círculos de defesa com soluções alternativas de problemas e ritmo que o governo não pode igualar. É isso que a DIU espera aproveitar para levar adiante a implantação de hipersônicos militares.

“Sabemos que dinheiro privado está sendo usado para construir transportes hipersônicos [comerciais] para passageiros e carga”, diz Barry Kirkendall, diretor técnico espacial da DIU. “Cinco ou dez anos atrás, não era assim, mas agora é. Queremos alavancar esse investimento privado, essas empresas para o Departamento de Defesa.”

Assim, a DIU lançou uma iniciativa chamada HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Ele busca parceiros comerciais para demonstrar um protótipo de aeronave de teste que pode voar e manobrar a velocidades superiores a Mach 5, transportar duas cargas experimentais, realizar voos de “longa resistência” e capturar dados de desempenho em voo. Empreiteiros potenciais precisariam voar dentro de 12 a 24 meses.

Pelos padrões de pesquisa hipersônica, é uma janela curta. Mas, dada a demanda por testes hipersônicos e o atraso que a América enfrenta agora, tem que ser.

“A pesquisa de hipersônicos inicialmente alavancou a infraestrutura de mísseis [dos EUA], os campos de teste, fábricas e pessoal de design”, observa Kirkendall. “O trabalho com mísseis nunca diminuiu. O que mudou foi que o ritmo [da pesquisa] aumentou e, como resultado, nossa infraestrutura não conseguia lidar com isso. Então nos encontramos apoiados em túneis de vento e campos de teste que quase não têm disponibilidade. Não podemos nos dar ao luxo de construir novas infraestruturas e novas gamas, por isso estamos procurando outra solução.”

A infraestrutura nacional de testes também está envelhecendo. UMA Denunciar emitido no ano passado pelo Governmental Accounting Office apontou que 14 dos 26 túneis de vento do DoD, NASA e Departamento de Energia capazes de apoiar a pesquisa hipersônica foram construídos na década de 1970. Novas instalações de túneis de vento do setor privado estão em construção em Universidade de Purdue e em outros lugares, mas seu custo é alto e está a anos de conclusão.

Além disso, as instalações de teste em solo e em laboratório não podem fornecer os insights que os veículos hipersônicos voadores reais com cargas úteis construídas especificamente podem. As corridas de túnel de vento hipersônicos são curtas, as mais longas duram questão de segundos. Os sensores e instrumentação que podem ser colocados em túneis ou em artigos de teste são limitados, geralmente permitindo “instantâneos” de dados em vez de fluxos de informações mais longos.

Os poucos testes de voo que foram feitos com mísseis e um punhado de veículos hipersônicos são igualmente limitados por desafios de sensores, telemetria e alcance. Apenas alguns veículos de voo hipersônicos são reutilizáveis ​​com longos intervalos entre os voos. A maioria cai no oceano, onde a recuperação é difícil ou impossível.

Antes de ingressar na DIU, Kirkendall dirigiu o programa de efeitos de armas nucleares no Lawrence Livermore National Laboratory. Ele compara a óbvia incapacidade de testar e instrumentar dispositivos explosivos nucleares com o desafio dos hipersônicos e nos lembra que experimentos em laboratório ou configurações de voo simulado nem sempre “escalam” com precisão.

“Falta um passo intermediário. Precisamos dos túneis de vento, eles são críticos. Precisamos do teste de voo de total fidelidade das armas. Mas há toda uma lacuna no meio; tecnologias específicas de teste que não estão totalmente integradas que podem reduzir o risco. É isso que estamos tentando resolver.”

O pedido de informações HyCAT da DIU (RFI), chamado de "capacidades de interesse", incluindo:

• Vôo mínimo de três minutos em um ambiente de teste hipersônico relevante com condições de vôo quase constantes, de pelo menos 1,000 libras por pé quadrado de pressão dinâmica.
• Capaz de ser certificado para operar nos EUA ou em faixas de teste de voo aliadas de acordo com os regulamentos de segurança de teste de voo existentes.
• Capacidade de carga útil experimental total de pelo menos 20 libras com acomodação para energia elétrica de carga útil.

Existem várias empresas do setor privado cujo objetivo é desenvolver aeronaves comerciais hipersônicas de passageiros e de carga em uma data futura nebulosa. Talvez a mais conhecida seja a Hermeus, uma empresa sediada em Atlanta que cobri anteriormente que já aproveitou o financiamento AFWERX da Força Aérea dos EUA para desenvolver um veículo de teste de voo hipersônico de carga útil de escala de um quarto chamado “Quarto de Milha” a caminho de fabricar um avião hipersônico, supostamente para uso presidencial.

“Esses artigos de teste de um quarto e meia são algo que pode ajudar o DoD”, afirma Kirkendall. “Não precisamos de um avião de passageiros hipersônico totalmente maduro para testar hipersônicos.”

Quarterhorse tem uma vantagem em estar à beira do vôo real e ser reutilizável. O último elemento é crucial, diz Kirkendall, não apenas por considerações de custo. “A reutilização é a chave para aumentar a cadência do teste e entender o que acabou de acontecer em um teste.”

Ao entender “o que acabou de acontecer” em um teste, Kirkendall alude a uma espécie de abordagem forense da pesquisa hipersônica. Examinar o veículo de teste de voo e sua carga útil após o voo pode contornar alguns dos limites de coleta de dados e telemetria associados aos testes hipersônicos.

Vale ressaltar que a DIU não está apenas pedindo protótipos de aeronaves de teste hipersônicas. Também está procurando por melhores sistemas de registro e medição de voo, incluindo tecnologias de metrologia atmosférica superior e espacial. A DIU já trouxe alguma capacidade para o rebanho, premiação Os balões estratosféricos Raven Aerostar, da Aerostar Technical Solutions, fecharam um contrato para comunicações e integração de carga útil de sensores no ano passado. Kirkendall e outros da DIU também enfatizam o trabalho com ativos do DoD existentes, como o global Hawk drones que a Força Aérea está redirecionando para coleta de dados de alcance hipersônico.

“Achamos que veremos muitas abordagens inovadoras para obter dados de um veículo de teste hipersônico que não pensamos, seja baseado no espaço, baseado em balão ou qualquer outra coisa”, diz o major Ryan Weed (USAF), diretor de O portfólio espacial da DIU. Espera-se que essas ideias inovadoras venham também de empresas internacionais.

A DIU abriu propositalmente o HyCAT para empresas estrangeiras para acelerar ainda mais a pesquisa. “Queremos que essas pessoas se inscrevam”, confirma Kirkendall. Ele prevê pitches de empresas da aliança “Five Eyes” (Austrália, Canadá, Nova Zelândia, Reino Unido e EUA) mais Alemanha, França e Japão.

De onde quer que as respostas venham, elas precisarão de uma verificação completa. A DIU faz a devida diligência como uma questão de rotina, mas a natureza difusa da indústria de aeronaves hipersônicas sem defesa – que, como os setores de UAM e transporte aéreo supersônico, ainda não produziu produtos comercializáveis ​​– pode exigir um esforço extra.

Kirkendall e Major Reed (um piloto de testes da USAF) são especialistas em suas respectivas áreas e enfatizam que a DIU mantém um alto requisito para avaliações de viabilidade técnica. “Na DIU não é apenas a viabilidade técnica”, acrescenta Reed. “É também a saúde da empresa [parceira]. Essa empresa pode fornecer a tecnologia que eles têm?”

Dado o fluxo exuberante de dinheiro privado para empresas semelhantes no espaço UAM, os potenciais desenvolvedores de aeronaves hipersônicas podem de fato ter um balanço mais saudável do que o potencial de desenvolvimento de produtos. Mas a abordagem multifacetada da DIU para avaliar os candidatos HyCAT deve separar a erva daninha do joio, dizem seus diretores.

O Major Reed ressalta que eles fazem isso de forma deliberada para não “atrapalhar o progresso de uma empresa em direção aos seus próprios produtos”. Ele opina que a única maneira de o HyCAT ser bem-sucedido é se concentrar em soluções para as quais a defesa não é a principal aplicação.

Por falar em candidaturas, os empreiteiros interessados ​​têm até esta sexta-feira para apresentar os seus pitches para o HyCAT. Quando falei com Kirkendall e Reed na semana passada, eles receberam apenas um punhado de propostas. “Você nunca vê nada entregue até o amargo último minuto”, assegura Kirkendall. A DIU espera “algumas dúzias” de respostas.

Se eles vierem em números, o dinheiro privado por trás deles pode acabar com a velha piada sobre os hipersônicos serem a “arma do futuro” nos últimos 60 anos.