美国陆军ERDC：军民工程前沿解决方案先锋

美国陆军工程师研究与发展中心（ERDC）成立于1998年，是美国陆军工程兵团的研究组织。ERDC为士兵、军事设施、民用工程（水资源、环境任务等）以及其他联邦机构、州和市政当局、美国工业界提供研发支持，通过创新工作协议开展合作。

核心能力

ERDC帮助解决土木军事工程、地理空间科学、水资源、环境科学问题。设施从超级计算机到物理模型。中心的Cray XT3和XT4超算是世界上最强大、最快的超算之一，算力超3.5千万亿次/秒。

ERDC七个研究实验室作为工程师和科学家的集成团队运作，解决广泛科技问题——从北极温度作业、沙漠车辆机动性，到湿地保护、精确定位炮弹落点。

为战斗人员提供技术和能力，实现部队防护和机动。开发新型轻量、快速构建的防护系统，可在偏远地区快速部署。由此衍生的生存决策辅助工具不仅能快速评估当前防护态势，还能提供增强设计以抵御攻击。

研究人员设计先进数值方法表征爆炸碎片和结构缓解，基于全球建筑材料类型评估武器系统效果。利用国防部高性能计算（HPC）能力，开发基于物理的数值模拟评估复杂地理环境传感器性能，以及评估有人/无人地面车辆性能的先进仿真能力。正研究传感器模式以监测评估剧场入口和机动关键基础设施。

推进和利用科技最大化建筑和自然环境对陆军备战和作战成功的长期贡献。解决方案聚焦军事土地、靶场、基础设施全生命周期管理的高可持续性和成本效益方法。

技术增强战斗人员训练体验，减少训练用地限制，提高士兵安全，实现能源水资源等有限资源高效利用，促进与地方和区域社区可持续性规划。

为国家水资源挑战提供环境可持续解决方案，帮助提供安全韧性社区和基础设施。技术帮助在预期气候变化、土地利用变化、外来物种入侵、人口结构变化、老化结构面前可持续管理现有水资源基础设施。

工具资源改善水道商业航运流量，重建船闸维护航道，减少洪水对生命财产风险，保护鱼类植物生命。

提供数据、分析工具、信息、决策框架能力，确保战场环境态势感知。赋予士兵信息优势，准确快速评估战场环境对人员、平台、传感器、系统的影响。研究包括信号传感器现象学地形分析、地理空间时间信息、地理空间推理、影像和地理数据科学。

结合先进工程技术与高性能计算，开发概念和工具，在获取过程早期显著放大设计选项。技术可在数小时而非数月生成权衡空间，比传统方法大数千倍、准确数百倍。设计也具韧性——系统可靠、易修改以满足未来任务目标、具可预测生命周期。研究应用于固定翼飞机、旋翼机、地面车辆、舰船分析。

工程师发明可建造建筑的3D混凝土打印机。可用多种材料打印：水泥浆等均质材料或混凝土等非均质材料。采用增材制造在作战剧场“打印”半永久结构。自动化远征建筑系统（ACES）与胶合板建筑相比，可减少50%建筑材料运输，减少62%建筑人力需求。

陆军进行风险评估确定军事相关化合物（MRCs）安全水平和清理目标水平。ARAMS™是高适应性计算机动态建模分析系统，利用实测或预测暴露数据评估未来或时变人类和生态健康风险，是合规和可持续性管理站点的不可或缺资源。也可用于特定场地评估，包括筛选或综合风险评估。

CTB是套3D基于物理、高保真模型，预测改进当前和未来部队传感器系统探测复杂环境中地表和近地表物体的性能。CTB帮助用户理解电磁颰谱中传感器探测到的特征背后的地球物理现象。建模环境中起作用的物理过程及其如何影响被动和主动传感器模式感知的特征。

开发位于建筑结构内的智能暖通空调（HVAC）系统。当传感器（或人工操作员）检测到“事件”（如检测到污染物或结构意外破损可能引入污染物），HVAC系统重新计算结构气流。若新计算气流必要，系统通过改变结构气流（如关闭风道百叶、加大风扇、重定向气流至备用过滤系统）保护结构居住者免受空气污染物侵害。

研究团队开发利用废热气流从废弃物提取饮用水系统。系统通过利用干燥剂的加速蒸发过程，高效捕获废水、盐水、污泥等废弃物中的水蒸气。

团队开发便携辐射探测器，利用电子准直提供方向感知。应用包括快速定位隐藏、埋藏、水体中漂浮的放射性物质。原型传感器证明电子准直可在小型轻量外形因子中实现，且具良好信噪比。

用于危险和难以到达位置的系统，包含5mW可见光激光源和嵌入量子点的纳米复合压力传感器。受压时，传感器基质中量子点被激光照射发荧光。光谱仪检测荧光信号转数字格式，数据处理器计算实际荧光强度比并与耦合数据库中的强度比和压力值比对。

ERDC研究与技术转移办公室监督研发技术和产品向私营部门转移。授权ERDC技术请联系：[邮箱]。访问ERDC研发技术转移办公室此处。

传感器