Das luftgestützte Hochleistungslasersystem der US-Luftwaffe verzeichnet wichtige Fortschritte

Kürzlich hat das US Air Force Research Laboratory (AFRL) die Flugerprobung eines neuen Strahlführungskonzepts erfolgreich abgeschlossen. Dieses Konzept kann mit einem in ein Flugzeug integrierten gerichteten Energielasersystem verwendet werden.
Das Team, bestehend aus Mitarbeitern des AFRL-Direktorats für Luft- und Raumfahrtsysteme, des Directed Energy Directorate auf der Cortland Air Force Base, New Mexico, und des Hauptauftragnehmers MZA Associates, entwickelte und testete Berichten zufolge eine Strahlführung mit geringer Leistung im Submaßstab, um die Fähigkeiten verschiedener aerodynamischer Strömungen zu bewerten Steuerungstechniken zur Abschwächung der optischen und mechanischen Verzerrungen, die mit Laserstrahlen auf schnell fliegenden Flugplattformen einhergehen. optische und mechanische Verzerrungen im Zusammenhang mit dem Laserstrahl auf einer fliegenden Hochgeschwindigkeitsflugplattform.
„Der HARDROC-Strahldirektor ist ein technologischer Fortschritt bei der Minimierung der aerodynamischen Verschlechterung“, sagte Rudy Johnson, HARDROC-Programmmanager. „Diese Reihe von Flugtests hat die Wirksamkeit der Strömungskontrolle bei der Reduzierung der aerodynamischen Auswirkungen des Strahldirektors gezeigt.“
Forscher des US Air Force Research Laboratory (AFRL) entwickeln seit mehreren Jahren das Strömungskontrollsystem, das das Herzstück von HARDROC bildet. Laut Dr. Scott Sherer, CFD-Leiter des HARDROC-Projekts, „konnten wir mithilfe fortschrittlicher CFD-Simulationstechniken (Computational Fluid Dynamics) Lufteffekte bei sehr hohen Geschwindigkeiten und über einen sehr großen Winkelbereich deutlich reduzieren. Wir haben dies effektiv genutzt.“ Das DoD High Performance Computing Modernization Office stellte erhebliche Rechenzeit zur Verfügung, um zu bestimmen, welche Flusskontrolltechniken funktionieren würden, welche es wert wären, verfolgt zu werden und welche nicht.
In enger Zusammenarbeit mit seinen Kollegen in der Direktion für gerichtete Energie stützte sich das Team der Direktion für Luft- und Raumfahrtsysteme auf frühere Bemühungen in der Strahlführungsentwicklung, um die im HARDROC-Projekt verwendeten Technologien weiter voranzutreiben.
„Die Weiterentwicklung der Flugtests ist eine enorme Aufgabe und Errungenschaft für das HARDROC-Team“, sagte Dr. Matthew Kemnetz, Co-Hauptforscher für Lufteffekte und Strahlkontrolle beim AFRL Directed Energy Council auf der Cortland Air Force Base, NM. „Diese Daten stammen aus dem Flugtests werden dazu beitragen, die Entwicklung des Flugstrahlindikators voranzutreiben.
Während fortschrittliche Strömungskontrolltechniken das Herzstück des HARDROC-Projekts sind, ist die Modifizierung dieser Aerodynamik und ihre Kombination mit realistischer Optik von entscheidender Bedeutung für den Nachweis der Wirksamkeit des Gesamtsystems.
„Basierend auf den Ergebnissen unserer Computersimulationen und Windkanalexperimente sind wir sehr zuversichtlich, dass das Luftstromkontrollsystem gut funktionieren wird. Die große Frage für uns war jedoch, ob diese Strömungskontrolltechniken mit der empfindlichen Optik verwendet werden können, die für fortgeschrittene Zwecke erforderlich ist.“ gerichtete Energiesysteme. Und HARDROC hat dieses Problem schnell gelöst.“
Um diese Antworten zu erhalten, beauftragte AFRL MZA, einen weltweit führenden Anbieter von Modellierung, Analyse, Design, Entwicklung, Integration und Prüfung von Hochenergielasern (HELs) und fortschrittlichen optischen Systemen, mit der Entwicklung eines subskaligen Systems, das in verwendet werden könnte ein Windkanal oder ein Flugzeug.
Das endgültige Design wurde in einer Umweltkammer und einem Windkanal am Boden getestet, um Funktionalität und Leistung unter Last sicherzustellen, gefolgt von abschließenden Flugtests in einem Geschäftsflugzeug im Sommer und Herbst 2022. Während der Flugtests flog das Flugzeug mit hoher Geschwindigkeit Zur Messung aerodynamischer Störungen wurden verschiedene Sensoren eingesetzt. Die Daten zeigen, dass die HARDROC-Strahlführung den Betriebsbereich des luftgestützten gerichteten Energiesystems erweitert und ein Sichtfeld von 360-Grad über einen größeren Geschwindigkeitsbereich bei viel geringerer Größe, geringerem Gewicht und geringerer Leistung (SWaP) bietet.
„Die erfolgreiche Flugdemonstration des HARDROC-Geschützturms überwindet eine große technische Hürde für den Einsatz von Hochleistungslasern in Hochgeschwindigkeitsflugzeugen in verschiedenen Missionen der Luftwaffe“, sagte Dr. Mike Stanek, technischer Berater der Integrated Systems Division des Aerospace Systems Council. Die Integration eines HARDROC-Turms mit geringerer Größe, geringerem Gewicht und geringerer Leistung als andere Arten von Integrationsstrategien ermöglicht, dass weniger Laserleistung durch Lufteffekte verloren geht, was zu einer verbesserten Missionsleistung führt.“