甘肃快三

当前位置: 甘肃快三 > 新闻资讯  > 储能资讯 > 飞轮储能

美国定向能武器供能与储能技术发展方向

作者: 来源:高端装备发展研究中 时间:2019-01-10 浏览:

讯:诸如激光器之类的定向能武器(DEW)在将电、化学或光学能量转换为光能以用于光放大刺激应用是方面非常低效的。因此集成定向能武器的平台需要增加输入的电力功率,另外还必须解决电力的供应和存储水平。其中最需要解决的问题是如何最大限度提高DEW的有效性,同时降低对主机平台的功率影响。

由于电力方面的挑战,虽然美国军方制作了几个DEW演示项目,但都没有完全集成到平台中使用。因此DEW在平台上应用需要增加新型电力、能源和热管理系统等技术的研发。

激光器将能量转换为光能(Source: ONR).

不同激光器研发及其对耗能的影响

20世纪80年代和90年代,美国国防部投资了化学和气体激光器的研发。这项投资促成了大型化学激光测试台——中红外高级化学激光(MIRACL)/ Sea Lite光束导向器(SLBD)测试平台的开发和扩展。美国海军通过该项目对目标致死率以及如何控制大气中的激光束等相关技术进行了验证。随后国防部又启动了诸如机载战术激光(ATL)、机载激光(ABL)、空基激光(SBL)和战术高能激光(THEL)等项目。然而,这些激光器的局限性在于它们都使用有毒化学品作为动力源,这限制了其武器系统的开发并产生了诸如重装弹匣以及巨大的安全性问题。因此国防部开始探索电子激光器作为化学激光器的替代品。

Mid-Infrared Advanced Chemical Laser (MIRACL)

自由电子激光器(FEL)就是典型的的电子激光器,其原理是利用相对论电子束通过周期磁场将电子束的动能转换为具备激光品质的高功率辐射能。FEL具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性,除自由电子激光器之外, 还没有一种激光器能同时具备这些特点。在DEW平台上,主要对FEL施加电力就可以实现无化学品无弹匣应用。但是,FEL必然需要大量的源功率才能在HEL水平下运行。

适用于DEW应用的另一种类型电激光器是固态激光器(SSL)。目前,光纤激光器和平板激光器是针对HEL系统探索的SSL主要选择。这两种类型都需要增益介质、泵浦机制、反馈机制和输出耦合器等。SSL通常具有固定波长,并且由于其尺寸和重量适合于低功率接合而适用于船舶,空气和地面平台。

HEL武器系统的基本要素

ONR Graphic of SSL-TM Laser System

美国国防部也在探索电子气体激光器的应用。例如是美国空军的机载二氧化碳激光器。其他类型的气体激光器包括二极管泵碱激光器,其具有实现高功率的潜力。

电力问题与储能技术开发

在兆瓦级激光器的应用中,需要在极短的接合时间范围内由平台提供数十兆瓦的输入功率。因此为了在DEW正常应用的同时满足其他平台子系统的功率需求,需要探索高能量密度的电力存储解决方案。另外,增加的功率还将导致激光二极管,光学器件和耦合器以及控制器和开关等部件的热管理问题。

当前的海上平台具有使用不同类型的发电机产生电力的能力。空中和地面平台依赖于电源舱和辅助发电机,而岸基系统依赖于电网或基础电力系统。下表显示了不同应用场景DEW的电源设备,以及目前能实现功率和未来需求功率。

DEW Power Based on Application (Source: ONR)

海军已经通过海军研究生院进行了关于能量存储技术的研究,以找出在舰船上进行多次高能激光射击后,船舶电气系统仍能正常运转的最优选能源方案。考虑的储能选项包括电池、电容器和飞轮储能。通过该项目比较了储能的使用速度,以及给定尺寸和重量(能量密度)下的放电和充电率等参数。研究结果表明一种发电机、飞轮和电池的混合系统是首选。电容器虽然具有极快的放电和充电速率,但由于其美国足够的能量密度而被放弃。另外,还有许多储能解决方案正在针对平台进行研究,其中一些解决方案有望获得更紧凑的能量存储架构。

Energy density versus power density for different energy storage media

当前和未来的研究领域

美国海军研究办公室正在进行基础和高级研究,以解决DEW面临的许多与电力相关的挑战。以下列表简要说明了正在进行研究的领域。

各种类型平台在发电、储能、配电和控制方面的研究领域


多年以来,反舰导弹一直是美国军事运营商的持续威胁,也是对美国国防规划者和技术开发者的挑战。为了解决这个问题,传统上使用多种动能导弹来击败反舰导弹。而高能激光器(HELs)等定向能武器为军队提供了一个全新的改进反舰防御导弹的机会。但DEW在平台上应用最大的代价就是能量需求的增加。美国海军方面目前针对此类问题的解决方案之一是“Energy Magazine”技术,该技术利用储能+控制技术,有望满足定向能武器对脉冲功率和增加功率的需求。

主要资料来源:

[1]. Power Generation and Storage for Directed Energy Systems,DSIAC 2018

[2]. Laser Weapon System Integration Study, ONR

[3]. POWER SYSTEMS AND ENERGY STORAGE MODELING FOR DIRECTED ENERGY WEAPONS, NAVAL POSTGRADUATE SCHOOL

[4]. Surface Navy Electrical Leap Forward Sea-Air-Space Exposition

[5]. High Energy Laser Systems for Short Range Defense, United States Army Space and Missile Defense Command, U.S. Army Forces Strategic Command

关键字:飞轮储能

甘肃快三网版权声明:凡注明来源为“:xxx(署名)”,除与签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位未经允许禁止转载、使用,违者必究。如需使用,请与010-65001167联系;凡本网注明“来源:xxx(非)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着赞同其观点或证实其描述,文章内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:

相关资讯

  • 三一重能与吉林更生东签署5万千瓦风场合作协议

    讯:2月18日,三一重能有限公司(简称“三一重能”)与北京正良元新能源科技有限公司下属公司吉林更生东风力发电有限公司(简称“吉林更生东”)在吉林省通榆县经济开发区签署了5万千瓦风场合作协议。通榆县人民政府副县长谢复强,经济开发区党工委书记、管委会…

    2019/2/21 17:56:39
  • 海南:2019年将新建4万个以上汽车充电桩

    讯:2019年海南政府工作报告中提出,今年将出台清洁能源汽车发展规划,建设充电桩4万个以上;公务车、公交车等新增和更换车辆全部使用清洁能源汽车。据统计,截至2018年底,全省累计推广新能源汽车2.28万辆。全省累计建设充电桩约4602个,4个换电站,环岛高速公…

    2019/2/21 17:54:52
  • 用电增长反映我国经济高质量发展取得积极进展

    讯:2018年,我国经济增速有所下降,但经济运行总体呈现“稳中有进、稳中提质”的特征。在经济增速放缓的同时,全社会用电量实现了超预期快速增长。用电量是国民经济运行的晴雨表,用电量的快速增长一方面反映了我国经济运行总体平稳,另一方面也反映了我国经济…

    2019/2/21 17:51:08
  • 2025年,光伏风能等可再生能源将占全球发电量的85%!

    讯:根据国际可再生能源署(IRENA)的2050年全球能源转型路线图(GET2050)报告,电力在全球最终能源中的比例可能会从现在的20%增加到2050年的近45%。同时,可再生电源在全球发电总量将从今天的26%攀升至2050年的85%,其中高达60%来自太阳能和风能等间歇性电源。…

    2019/2/21 17:48:12
  • 规模250亿千瓦时!陕西2019年上半年电力直接交易实施方案印发

    讯:陕西省发改委日前发布了关于印发《陕西省2019年上半年电力直接交易实施方案》的通知,2019年,综合考虑电力供需平衡、优先发用电范围、清洁能源消纳等因素,确定全年电力直接交易规模500亿千瓦时,其中:上半年交易电量规模250亿千瓦时。上半年自主协商直接…

    2019/2/21 17:46:54

共有条评论 网友评论

验证码: 看不清楚?