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飞机可以使用核动力吗?核轰炸机可以一口气绕地球飞80圈!

飞机可以使用核动力吗?核轰炸机可以一口气绕地球飞80圈! 北京金石源科技有限公司
2019-04-30
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导读:一年多以来俄罗斯的“海燕”核动力巡航导弹一直为舆论焦点。众所周知,这不是第一次试图将核技术纳入飞行推进装置。飞机是可以使用核动力的,而且在历史上美国和苏联都研制过核动力飞机,只是由于经济、技术和核辐射

一年多以来俄罗斯的“海燕”核动力巡航导弹一直为舆论焦点。众所周知,这不是第一次试图将核技术纳入飞行推进装置。飞机是可以使用核动力的,而且在历史上美国和苏联都研制过核动力飞机,只是由于经济、技术和核辐射问题,美苏都没有再继续下去。此时可回顾一下,主要军事大国为什么试图制造核动力飞机、以及最终如何 不能被采用。

美国经验

美国首当其从研究飞机核能设施。1946年5月,核动力推进航空器计划启动NEPA(Nuclear Energy For The Propulsion Of Aircraft),后来被核动力飞机计划ANP(Aircraft Nuclear Propulsion)取代。这些项目致力于开发一种基于核反应堆的航空发动机。

计算表明,核燃料比化学燃料有效得多。理论上,核动力飞机飞行范围无限,这对打击敌人非常有效,预计还有可能提高飞行速度。未来的核动力装置可以用于不同装备,主要是战略轰炸机。

NEPA/ANP方案研究收获甚多,上世纪50年代中期进行了美国飞行器反应堆ARE(Aircraft Reactor Experiment)实验。NEPA/ANP的一项主要任务是减少反应堆的体积质量,以满足飞机对平台的限制。该ARE项目提议建造一座2.5兆瓦的反应堆。为了冷却堆芯,设想使用熔融盐混合物,这是世界上第一个这种类型的反应堆。在第二回路中使用液态钠。

1954年ARE实验反应堆在指定的模式下运行了1000小时,能力非常强大。尽管如此,它很快被抛弃了。与此同时,洲际弹道导弹领域取得了令人鼓舞的成果,结果证明它比核动力轰炸机更简单,更有效。这个项目被停止了,但它的研究成果被用来建造新的反应堆。

1955年HTRE(Heat Transfer Reactor Experiment-热转化反应堆试验)启动了,目的是制造一个完整的核反应堆。他们把一个反应堆和一对改进的涡轮喷漆发动机组装成一个系统。每个涡轮喷气发动机获得用于来自反应器的冷却剂的热交换器。1956年初,HTREE-1发动机首次试飞,后来又建造了两个类似的产品:HTREE-3引擎具有符合飞机限制的最小可能的外形尺寸。

1957年美国启动Pluto项目,目的是为超音速巡航导弹制造一个精确的核动力喷气发动机。首先,为的SLAM(冥王星)战略导弹设计了一种新的反卫星导弹。Pluto项目其中开发和测试了几个名为Tory的发动机。它们特点不同,架构相似。

Tory动力来源是一种紧凑型反应堆,直接放在发动机内部。栅栏里的空气应该通过通风口进来、加热,然后通过喷管流出。没有设想到任何中间传热装置,缺乏实质性保护。开发商认为,装备核动力装置的导弹不仅能击中指定目标,而且可以对沿途区域核污染。

1961年Tory II-A原型低功率发动机进行了测试,后来对Tory II-C进行测试。然而,Pluto和Tory项目没有产生实际结果。这是一种极其复杂和危险的技术,而且,到了1960年代初,美国指挥部对洲际巡航导弹的想法感到失望,并选择了其他方向。

美国的核动力飞机

核发动机既可以装在飞机上,也可以装在巡航导弹上。它既包括对现有机器的升级,也包括开发全新的机器。1951年推出了新版本的B-36-MX-1589或NB-36H轰炸机.据估计,NB-36H的飞行性能将超过一般轰炸机。新的NB-36H与普通B-36轰炸机不同的是,新的NB-36H是一个有机组人员和两个反应器操作员的安全驾驶舱。在货舱内放置了一台小型核反应堆,其空气冷却能力为1兆瓦。反应堆可以拆卸,以便安全储存在有关的机场设施。

1955年NB-36H轰炸机完成首飞。到1957年为止,该飞行实验室共执行了47次飞行任务,飞行时间为215小时。在几次飞行中,反应堆启动,总共工作了近90小时。试验表明,所使用的机舱能够保护机组人员免受辐射。与此同时,飞机留下了放射性痕迹,对环境造成了威胁。

在60年代初之前,关于该项目前景的争论还在继续,但后来决定停止。事实证明,核动力飞机太昂贵、太复杂、太危险。华盛顿选择了其他类型的战略武器。NB-36H飞行实验室是唯一架在机上运行反应堆的美国飞机。可以利用这架轰炸机来研究Convair X-6. 轰炸机的核动力装置,但这个项目在1961年停止。然后停止了WS-125轰炸机的设计。1964年,五角大楼最终放弃了SLAM导弹和Pluto/Tory发动机。

因此,到上世纪60年代中期美国就停止了核动力飞机的研究。

苏联经验

1955年苏联开始研发核动力装置,计划建造一系列具有特殊飞行性能的飞机和巡航导弹。在不同阶段考虑了反应堆和发动机的几种布局方案。例如。计划在飞机机身中安装反应堆本身,并且应将具有热交换器而不是燃烧室的涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机放置在机舱中。在这种情况下,考虑了两种主要的发动机布局:同轴和“摇杆”型。在第一种情况下,换热器的轴与压缩机和涡轮机的轴一致。在第二种布局中,使用弯曲的管道,并且热交换器安装有移位。发动机上的热交换器也可能有一个紧凑型反应堆。

60年代初米亚西谢夫实验设计局就研发了几种核动力飞机的方案,提出了使用不同的空气动力学方案和布局解决方案。这些项目的共同特点是使用核动力装置,先进的生物防御和机器最大限度的自动化。在这一过程中,必须对在飞行和地面上造成辐射危险的飞机的操作问题进行研究。

该局考虑了几种M-30和M-60的轰炸机。具体而言,M-60M轰炸机项目提议建造一艘重型飞机,从而消除了与地面基地有关的一些问题,但是操作太复杂。1956年苏联又转向图-95轰炸机,由图波列夫设计局负责研发。基本上,设计师们需要把新的设备放在一个现有的滑翔机上。飞机驾驶舱获得了区别结构的生物保护,在货舱内放置了检测仪和反应器。活性区由水冷却;第二个回路的水通过气流冷却散热器循环。

苏联的核动力飞机

图-119核动力飞机(原名为图-95LAL)反应堆组装和一系列工作准备了数年时间。1961年春季,Tu-95LAL进行了第一次飞行。到8月为止,又进行了33次试飞,其中包括运行中的反应堆。在Tu-95LAL试验过后,图波列夫实验设计局的核安全工作停止了,但其他组织继续研究这一问题。1965年苏联决定在安-22型运输机基础上研制一架能够在空中长时间停留的反潜防御飞机。安-22PLO计划在机身和四台NK-14A发动机中使用单个反应堆。在此情况下安-22PLO可以巡逻50个小时。

安-22PLO 项目也存在技术困难,这架飞机太重了,不得不重新设计生物防御系统。1970年进行了一项实验,安-22飞行时机上有辐射源。总而言之,安-22PLO计划没有完成,原型机也没有建成。

两国为什么在核动力飞机上殊途同归?

两国防企业在发展不同项目的同时,也面临着同样的问题。首先,这些项目的总体复杂性阻碍了核能发动机的发展。设计师必须制造一个紧凑但强大的反应堆,对涡轮发动机或涡轮螺旋桨发动机进行特殊的改造,以及连接它们的手段。反应堆和驾驶室也需要所有必要的保护,还有辐射影响。

与“常规”飞机不同的是,核动力飞机需要特殊的基础设施,所需的系统是为了维护反应堆、更换燃料、储存危险部件等。因此,要部署新飞机,就必须对机场进行深入的改造,甚至从头开始建造一个新的设施。如M-60M项目那样,机场的使用带来了一些优势,但也造成了新的困难。

核动力装置有辐射危险,这对运行提出了新要求。为了排除这些影响,提出了不同的解决办法,但都使项目变得更加复杂。因此核动力飞机优劣相间。理论上,他们可以展示高性能的飞行技术,并在战略范围内实现目标。

早在几十年前,美国和苏联就权衡了所有的论点和结论。核动力飞机没有实际意义。在2018年,俄罗斯工业宣布了两个新的反应堆项目,这些反应堆的功率和体积比都很好。其一是波塞冬核鱼雷,其二是“海燕”核动力巡航导弹。如果波塞冬核鱼雷和海燕核动力巡航导弹取得成功,那么俄罗斯军事力量又上升到了新阶段。

【声明】内容源于网络
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