美国海军研究实验室的研发项目
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发布时间：2022-04-26 11:00
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时间：2023-10-09 10:31
据美国海军网站2011年10月31日报道10月31日，美国海军研究实验室(NRL)的科研人员成功完成了海军研究局(ONR)电磁导轨炮(EMRG)项目实验室规模电磁导轨炮系统的第1000次试射。
电磁导轨炮是一种能够利用电能而非化学推进剂发射弹药的远程打击武器。电磁导轨炮安装在舰上，可为舰上作战人员提供多种打击能力，如：精确水面火力支援、对陆打击、巡航导弹和弹道导弹防御以及为抵御敌方舰艇的水面作战等。
弹药从电磁导轨炮发射的速度为每秒钟2至2.5千米，整个发射过程无需使用炸药推进，当遭遇目标时，利用高速动能将其消灭。
实验室级别的电磁导轨炮长6米，口径50毫米。研究人员首次试射电磁导轨炮是在2007年，在改进了电磁导轨炮的滑动电枢和导轨之后，自2008年起每年平均试射电磁导轨炮300次。强电流使滑动电枢在两导轨间加速运动，从而产生强磁场，强磁场驱动弹药高速发射出去。每次试射之后，研究人员都要将电磁导轨炮的全部组件进行拆解检查，还会将导轨切割开放在显微镜下面检查导轨表面所受到的损伤。
在1000次的试射期间，研究人员试验了多种材料和几何造型以决定何种材料和造型能够承受足以融化金属的高温和发射1.5兆焦耳能量武器的高压。1兆焦耳能量相当于推进一辆1吨重的汽车以每小时160公里的速度行驶所需要的能量。
研究人员表示，电磁导轨炮的炮筒并不一定要像常规火炮的设计方案一样是圆的。自2005年开始，研究人员便一直致力于延长电磁导轨炮炮筒寿命、炮口能量及尺寸的研究。而这些努力将最终实现64兆焦耳、射程350公里的电磁导轨炮的完成。
由于试射所取得的材料科学方面的突破，给研究人员将新技术引入更大型的电磁导轨炮实验设备带来了极大的信心。2010年12月，美国海军水面作战中心成功完成了33兆焦耳电磁导轨炮的发射试验，同时也创造了一项世界记录。 据简军事与航空航天电子学网站2012年11月15日报道，美国海军研究实验室（NRL）计算物理和流体力学部门的负责人表示，他们正在研究利用旋转爆轰发动机（RDE）降低燃气轮机燃料消耗的可能性。
目前美国海军舰船上约有430部燃气轮机。这些发动机每年消耗约20亿美元的燃料。若经过旋转爆轰发动机技术改造，每年将能降低3亿美元到4亿美元的燃料成本。
海军现在使用的燃气轮机基于布雷登热力循环原理，将燃料与空气混合压缩后，在恒压条件下燃烧，产生的能量用于发电和舰船推进。
NRL的研究人员利用爆轰循环代替布雷登循环，用于燃气轮机驱动，是一项极具吸引力的创新技术。过去十年，实验室一直处在该项技术的研究前沿，也是开发脉冲爆轰发动机（PDE）的主要成员.
NRL的研究人员表示，他们已经利用前期在通用爆轰上的研究成果，建立了用于仿真旋转爆轰发动机的模型。旋转爆轰发动机将能提高10%的输出动力。研究人员还表示，该技术能够为海军节省25%燃料消耗。若几项技术难关被攻克，旋转爆轰发动机和脉冲爆轰发动机有望成为提高舰船和航空燃料效率的*性技术。
目前海军正在致力于燃气轮机和电力混合动力推进系统，以加大电力在新建舰船中的应用。
海军*表示，虽然未来舰船正在向混合动力系统或“全电力”推进系统模型迈进，燃气轮机仍然是舰船电力和推进系统中不可取代的角色。为海军舰船开发和提供高效的燃气轮机仍然是研究人员的工作重点。 美国海军研究实验室（NRL）的科学家们日前成功发现了一项具有突破性意义的新方法，可以让太阳能电池在水下高效作业。
因为海水会吸收阳光，所以在水下的太阳能电池想要吸收到足够的阳光是非常困难的。但是来自美国海军研究实验室电子科学和技术部的研究人员最近发现，虽然光照强度到达水底后变得很低，光谱也变得很窄，可这样却有助于电池实现高效率的能量转化；另外，研究人员还发现当光谱的波长在400到700纳米之间时，铟镓磷化物具有超强的吸收能力，也就是说如果放弃传统的晶体硅电池，而采用高级的铟镓磷化物电池，那么在光线密度很低的水下，太阳能电池也可以实现高效的工作。
早期的实验表明，在水下9.1米处，这样的电池一平方米的电能产量可以达到7瓦。据了解，该小组研究这种水下太阳能电池的初衷是为水下自治系统和传感器平台提供动力，而一旦这项技术发展成熟，那么在水下建起大规模的高效太阳能电站也就不再是梦了。
