DARPA啟動了尋求《獵殺紅色十月》無聲潛艇驅動裝置的計劃
DARPA從1990年肖恩-康納利的驚悚片《獵殺紅色十月》中提取了一個情節點,正在研究一種超靜音潛艇驅動器,它沒有移動部件,利用磁鐵和電力在水中提供推動力。在《獵殺紅色十月》中,虛構的蘇聯超級潛艇配備了一個虛構的隱形驅動器,該驅動器卻是基於一種非常真實的技術。
自20世紀50年代末以來,工程師們一直對一個名為磁流體力學(MHD)的異國概念感興趣。這是一個非常簡單的原理,產生一個非常簡單的推進機制。

在MHD驅動中,一種流體,如空氣或水被賦予電荷,然後被電磁場加速,產生推力。基本上,一個MHD驅動器包括一個空心管,一端有電極,周圍有磁線圈。由於該設備沒有任何軸、齒輪、螺旋槳、渦輪機或噴氣機,它產生的噪音非常小,甚至它產生的少量噪音也可以歸因於自然來源。
這樣的隱身驅動對於潛艇戰來說是非常有價值的。它不僅可以使潛艇在獵手面前保持隱蔽,而且在偵察和情報任務中也會有很大幫助,因為它可以在潛艇聲納收集數據時消除潛艇的干擾性音頻信號。
問題是,如果這項技術如此有價值,為什麼60多年來除了在幾艘實驗性的水面艇上使用外,一直沒有使用?答案是兩方面的。首先,電磁線圈需要非常強大,而製造足夠輕和有效的線圈來安裝在潛水艇上並不容易。其次,電極必須經得起因磁場、電流和鹽水的相互作用而產生的腐蝕、水解和侵蝕的大量磨損。
近年來,磁鐵的發展有了巨大的進步,但仍有改進的餘地,找到合適的材料來製作電極仍然是一個問題。為了克服這個問題,DARPA已經建立了為期42個月的海底磁流體動力泵原理(PUMP)項目,該項目將採取多種方法解決這些問題,以創造一個實用的軍用MHD驅動器,儘管少了硬漢康納利的怒目相向。
DARPA國防科學辦公室的PUMP項目經理Susan Swithenbank說:”迄今為止,在磁流體動力驅動中展示的最佳效率是1992年在大和-1號上,這是一艘30米(100英尺)的船隻,使用大約4特斯拉的磁場強度,達到了6.6節,效率大約為30%。在過去的幾年裡,商業核聚變行業在稀土鋇銅氧化物(REBCO)磁體方面取得了進展,證明了大規模磁場高達20特斯拉,有可能在磁流體動力驅動中產生90%的效率,這是值得追求的。現在,高磁場產生的玻璃天花板已經被打破,PUMP的目標是實現突破,解決電極材料的挑戰”。
運用這種材料的一個主要障礙是在電極表面上容易形成氣泡。這使它們絕緣,降低了效率,而且當氣泡崩潰時,它們會損壞電極,就像它們被錘子反复敲打一樣。但通過開發計算機模型,評估磁場、流體力學和電化學反應在不同時間和長度尺度上的相互作用,就有可能調整流體力學、電化學和磁學,以減少損害,同時提高工作效率。
Swithenbank說:”我們希望利用燃料電池和電池行業對新型材料塗層的見解,因為它們處理的是同樣的氣泡生成問題。我們正在尋找所有領域的專家來組成團隊,以幫助我們最終實現軍事上相關規模的磁流體動力驅動。”