L'approche «argent privé» de l'unité d'innovation de la défense vise à produire rapidement des avions d'essai hypersoniques réutilisables

Une vitesse fulgurante à des températures fulgurantes n'est pas la seule chose qui rend la recherche hypersonique difficile. Trop peu d'infrastructures d'essai, des souffleries aux avions d'essai en vol, limitent la recherche. L'Unité d'innovation de la défense mise sur les idées du secteur privé et le capital du secteur privé peut faire avancer les choses plus rapidement.

Les Unité d'innovation de défense (DIU) est essentiellement l'accélérateur interne d'adoption de technologies commerciales du Pentagone. Composé d'un mélange d'experts actifs du secteur militaire et technologique, il cherche à mettre en place des solutions commerciales, à l'échelle et appliquées aux problèmes du DoD.

Le portefeuille de technologies cyber, d'autonomie et spatiales que DIU a réussi à faire passer au militaire témoigne d'un certain succès. Construites sur la promesse de profits à venir par des entreprises privées non traditionnelles, ces solutions émergent et se développent en dehors des cercles de défense avec une résolution de problèmes alternative et un rythme que le gouvernement ne peut égaler. C'est ce que DIU espère exploiter pour faire avancer le déploiement de l'hypersonique militaire.

"Nous savons que l'argent privé est utilisé pour construire des transports hypersoniques [commerciaux] pour les passagers et le fret", déclare Barry Kirkendall, directeur technique de DIU pour l'espace. « Il y a cinq ou dix ans, ce n'était pas le cas, mais ça l'est maintenant. Nous voulons tirer parti de cet investissement privé, de ces entreprises pour le ministère de la Défense. »

En conséquence, DIU a lancé une initiative appelée HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Il recherche des partenaires commerciaux pour faire la démonstration d'un prototype d'avion d'essai capable de voler et de manœuvrer à plus de Mach 5, de transporter deux charges utiles expérimentales, d'entreprendre des vols de «longue endurance» et de capturer des données de performances en vol. Les entrepreneurs potentiels devraient voler dans les 12 à 24 mois.

Selon les normes de recherche hypersonique, c'est une courte fenêtre. Mais étant donné la demande de tests hypersoniques et l'arriéré auquel l'Amérique est actuellement confrontée, cela doit être le cas.

"La recherche sur l'hypersonique s'est initialement appuyée sur l'infrastructure des missiles [américains], les champs de tir, les usines et les concepteurs", observe Kirkendall. « Le travail sur les missiles n'a jamais ralenti. Ce qui a changé, c'est que le rythme [de la recherche] a augmenté et, par conséquent, notre infrastructure ne pouvait pas le gérer. On se retrouve donc à s'appuyer sur des souffleries et des bancs d'essai qui n'ont quasiment aucune disponibilité. Nous n'avons pas les moyens de construire de nouvelles infrastructures et de nouvelles gammes donc nous cherchons une autre solution.

L'infrastructure nationale de test vieillit également. UN rapport publié l'année dernière par le Governmental Accounting Office a souligné que 14 des 26 souffleries du DoD, de la NASA et du Département de l'énergie capables de soutenir la recherche hypersonique avaient été construites dans les années 1970. De nouvelles installations de soufflerie du secteur privé sont en construction à Purdue University et ailleurs, mais leur coût est élevé et des années d'achèvement.

De plus, les installations d'essai au sol et en laboratoire ne peuvent pas fournir les informations que peuvent fournir les véhicules hypersoniques volants réels avec des charges utiles spécialement conçues. Les passages en soufflerie hypersonique sont courts, les plus longs ne durent que quelques secondes. Les capteurs et l'instrumentation qui peuvent être placés dans des tunnels ou sur des articles de test sont limités, permettant généralement des «instantanés» de données plutôt que des flux d'informations plus longs.

Le peu d'essais en vol effectués avec des missiles et une poignée de véhicules hypersoniques est également limité par les défis liés aux capteurs, à la télémétrie et à la portée. Seuls quelques véhicules de vol hypersoniques sont réutilisables avec de longs intervalles entre les vols. La majorité plonge dans l'océan où la récupération est difficile, voire impossible.

Avant de rejoindre DIU, Kirkendall dirigeait le programme des effets des armes nucléaires au Lawrence Livermore National Laboratory. Il compare l'incapacité évidente de tester et d'instrumenter des engins explosifs nucléaires au défi de l'hypersonique et nous rappelle que les expériences en laboratoire ou en vol simulé ne sont pas toujours « à l'échelle » avec précision.

« Il manque une étape intermédiaire. Nous avons besoin des souffleries, elles sont essentielles. Nous avons besoin de l'essai en vol de fidélité complète des armes. Mais il y a tout un écart au milieu; technologies spécifiques aux tests qui ne sont pas entièrement intégrées et qui pourraient réduire les risques. C'est ce que nous essayons d'aborder.

La demande d'informations HyCAT (RFI) de DIU appelait à des "capacités intéressantes", notamment :

• Vol minimum de trois minutes dans un environnement de test hypersonique pertinent avec des conditions de vol presque constantes, d'au moins 1,000 XNUMX livres par pied carré de pression dynamique.
• Capable d'être certifié pour fonctionner dans les zones d'essais en vol américaines ou alliées en vertu des réglementations de sécurité des essais en vol existantes.
• Capacité de charge utile expérimentale totale d'au moins 20 livres avec logement pour l'alimentation électrique de la charge utile.

Il existe un certain nombre d'entreprises du secteur privé dont l'objectif est de développer des avions commerciaux hypersoniques de passagers et de fret d'ici une date future floue. Le plus connu est peut-être Hermeus, une entreprise basée à Atlanta que j'ai couverte précédemment qui a déjà exploité le financement AFWERX de l'US Air Force pour développer un véhicule d'essai en vol hypersonique à l'échelle d'un quart et portant une charge utile appelé "quarterhorse» en passe de fabriquer un avion de ligne hypersonique, supposément à usage présidentiel.

"Ces articles de test à l'échelle quart et demi sont quelque chose qui peut aider le DoD", affirme Kirkendall. "Nous n'avons pas besoin d'un avion de passagers hypersonique complètement mature pour tester l'hypersonique."

Quarterhorse a une longueur d'avance en étant à la fois sur le point de voler et en étant réutilisable. Ce dernier élément est crucial, dit Kirkendall, et pas seulement pour des considérations de coût. "La réutilisabilité est essentielle pour augmenter la cadence des tests et comprendre ce qui vient de se passer lors d'un test."

En comprenant "ce qui vient de se passer" dans un test, Kirkendall fait allusion à une sorte d'approche médico-légale de la recherche hypersonique. L'examen du véhicule d'essai en vol et de sa charge utile après le vol peut contourner certaines des limites de collecte de données et de télémétrie associées aux essais hypersoniques.

Il convient de souligner que DIU ne demande pas seulement un prototype d'avion de test hypersonique. Il recherche également de meilleurs systèmes d'enregistrement et de mesure des vols, y compris des technologies de métrologie dans la haute atmosphère et dans l'espace. DIU a déjà apporté certaines capacités dans le giron, attribution L'année dernière, les ballons stratosphériques Raven Aerostar d'Aerostar Technical Solutions ont conclu un contrat pour l'intégration de la charge utile des communications et des capteurs. Kirkendall et d'autres au DIU mettent également l'accent sur le travail avec les actifs existants du DoD comme le Global Hawk drones que l'armée de l'air réaffecte à la collecte de données de portée hypersonique.

"Nous pensons que nous verrons de nombreuses approches innovantes pour obtenir des données d'un véhicule d'essai hypersonique auxquelles nous n'avons pas pensé, qu'il s'agisse d'un véhicule spatial, d'un ballon ou autre chose", déclare le major Ryan Weed (USAF), directeur de Le portefeuille spatial de DIU. On espère que ces idées novatrices proviendront également d'entreprises internationales.

DIU a délibérément ouvert HyCAT aux entreprises étrangères pour accélérer davantage la recherche. "Nous voulons que ces personnes postulent", confirme Kirkendall. Il prévoit des présentations d'entreprises de l'alliance "Five Eyes" (Australie, Canada, Nouvelle-Zélande, Royaume-Uni et États-Unis) plus l'Allemagne, la France et le Japon.

D'où que viennent les réponses, elles auront besoin d'une vérification approfondie. DIU fait systématiquement preuve de diligence raisonnable, mais la nature floue de l'industrie des avions hypersoniques non militaires - qui, comme les secteurs de l'UAM et du transport aérien supersonique, n'a pas encore produit de produits commercialisables - peut nécessiter des efforts supplémentaires.

Kirkendall et le major Reed (un pilote d'essai de l'USAF) sont tous deux experts dans leurs domaines respectifs et soulignent que le DIU maintient une exigence élevée en matière d'évaluations de faisabilité technique. "Chez DIU, ce n'est pas seulement la faisabilité technique", ajoute Reed. « C'est aussi la santé de l'entreprise [partenaire]. Cette entreprise peut-elle fournir la technologie dont elle dispose ? »

Compte tenu du flux exubérant d'argent privé vers des entreprises similaires dans l'espace UAM, les développeurs potentiels d'avions hypersoniques pourraient en effet avoir un bilan plus sain que le potentiel de développement de produits. Mais l'approche à multiples facettes de DIU pour évaluer les candidats HyCAT devrait séparer la mauvaise herbe de l'ivraie, disent ses administrateurs.

Le major Reed souligne qu'ils le font de manière délibérée pour ne pas "entraver la progression d'une entreprise vers ses propres produits". Il est d'avis que la seule façon pour HyCAT de réussir est de se concentrer sur des solutions pour lesquelles la défense n'est pas l'application principale.

En parlant de candidatures, les entrepreneurs intéressés ont jusqu'à ce vendredi pour présenter leur candidature à HyCAT. Lorsque j'ai parlé avec Kirkendall et Reed la semaine dernière, ils n'avaient reçu qu'une poignée de propositions. "Vous ne voyez jamais rien rendu jusqu'à la dernière minute amère", assure Kirkendall. DIU attend « quelques dizaines » de réponses.

S'ils arrivent en nombre, l'argent privé derrière eux pourrait mettre fin à la vieille blague selon laquelle l'hypersonique est «l'arme du futur» des 60 dernières années.