美國曾耗巨資研制的核動力飛機,蘇聯差點成功了

沒水了  奇聞趣事  2018-03-17       投訴   歡迎訂閱我們的微信公眾賬號: TWmeishuile

半個世紀前,美國曾耗費巨資研制核動力飛機,蘇聯差點成功

本文原載于百度知道日報

不少人好奇,核動力航空母艦、核潛艇、核動力貨船、核動力破冰船都有這么多年歷史了,為什么獨獨沒有核動力飛機?它有哪些技術瓶頸?歷史上有研究過嗎?未來可能有嗎?

上圖為俄羅斯核動力破冰船。

瘋狂的計劃

核動力飛機,這想法其實并不新鮮,早在第一顆原子彈爆炸之前,曼哈頓計劃的主要領導者之一,有原子彈之父的費米,就給那些正在研制原子彈的科學家說,你們除了研制原子彈,也不要忘了核動力飛機啥的。

后來,核動力飛機的研制工作還真就大張旗鼓地上馬了,我們不僅要問,這是要在怎樣的情況下才可能有這種瘋狂的想法呀,答案是冷戰。

美國研制核動力飛機,出發點是想造出高性能的遠程戰略轟炸機,繞地球轉幾圈不用加油,從而也就可以擺脫了對軍事基地的依賴。而前蘇聯呢,也是這么想的。那時,蘇聯還沒有航程很遠的轟炸機,所以蘇聯領導人非常希望能研發出一種可以輕松飛到美國任何地方的上空,進行轟炸后,還能返航的轟炸機。

1946年5月,由美國空軍主持,NEPA計劃開始啟動,研究方向是核動力遠程戰略轟炸機和高性能飛機。到1948年時,美國空軍就已經為NEPA投入了1000 萬美元。后來,NEPA隨后被美國原子能委員會和美國空軍的聯合飛機核推進項目取代,這就是ANP 項目。

早期,蘇聯對核動力飛機的討論只是只停留在報告上,1952 年,蘇聯科學家阿?帕?亞歷山大羅夫在報告中寫道:“近期,我們在核能應用方面取得一定進展,在未來幾年內我們可以開始研制核能發動機,這種發動機可以應用到重型飛機上。”蘇聯領導人一看,很是高興,但是3年過去后,核能飛機還沒有任何一點消息,而死對頭美國那邊卻傳來消息,美國正在研制一種名為 NB-36H的核動力飛機,且進展順利。于是,蘇聯領導人不再淡定,下令研制!

怎么驅動

核動力飛機,說得好聽,可怎么驅動呢?用核電池提供電,驅動電動機,再帶動螺旋槳?還是,直接搞一個反應堆到飛機上去?答案當然是后者,這是那個時代的人的必然選擇。

美國的設計方案中,有兩種驅動方式。

第一種是,飛機在天上飛行時,反應堆啟動,堆芯周圍的液態金屬升到高溫,為了進行冷卻不讓堆芯熔化,讓高速氣流與高溫液態金屬接觸,于是,氣流變成高溫高壓氣體,這些氣體經過導流,通向各個引擎的增壓渦輪,最后,高溫高壓的氣體噴出各個噴氣口,產生后推力。這種設計是一種混合動力,即飛機起降時發動機都用的是燃油,爬升至高空后,啟動反應堆堆,再切換為核動力。為什么這種方案,起降時不能使用核動力呢?因為高速氣流通過堆芯的液體金屬,再排出,這樣的高溫高壓氣體會帶來核污染。

第二種方案是,空氣不直接進入反應堆芯,而是通過一個熱交換器。反應堆產生的高溫,傳給工作介質(比如水或液態金屬),接著介質和空氣在熱交換器進行能量交換,空氣被加熱成高溫高壓氣流后直接流入引擎渦輪,再由排氣口排出,為飛機提供反沖動力。工作介質在熱交換器內降溫后再返回堆芯,形成一種循環。

蘇聯的設計稍有不同,但本質上還是利用堆芯產生的高溫加熱氣體流,高溫高壓氣體向后噴出,從而產生推力。

有哪些難點

咱們來看一幅圖,就能明白,核動力飛機最大的難點所在。

這是蘇聯核動力飛機的駕駛艙設計,圖中5和6是厚重的鉛防護層和橡膠防護層。

B-36轟炸機是翼展最大的軍用飛機,也是第一款無需改裝就可以掛載美國核武庫內所有原子彈的轟炸機。美國人把反應堆加上去后,改編號為 NB-36H,名副其實,不牛逼也不行。

圖為 NB-36H的駕駛艙,用鉛和橡膠屏蔽層包裹,重12噸。

所以,研制核動力飛機很大一個難點是,如何保護駕駛員不被反應堆長時間輻射?還有,若飛機墜毀后,帶來的地面核污染如何避免?當年 NB-36H裝反應堆試飛,測試反應堆對駕駛員的輻射水平時, NB-36H旁邊還跟著另一架飛機,上面裝滿了士兵,就是為了,萬一 NB-36H墜毀,能第一時間沖下去,封鎖現場,避免周圍群眾受到核輻射。

正在試飛中的NB-36H

技術難點二,在飛機上只能使用氣冷技術,就是用空氣來冷卻堆芯,而氣冷堆別說在那個年代,就是現在,它也屬于高大上的技術。核動力航母和核潛艇,之所以比較容易實現核動力,是因為它們天生就在海里,可以用取之不盡的水來冷卻堆芯,另外就是航母和潛艇體積龐大,裝一個反應堆上去,再加一個幾十噸的保護罩上去,體積和重量都可以接受。

然而,以上技術難點并不是核動力飛機沒有出現的原因。如果不考慮別的因素,核動力飛機是有可能生產出來的。根據參與過核動力飛機研制的蘇聯工程師回憶,如果資金充足,并且沒有高層領導人設置障礙的情況下,蘇聯在20世紀70年代就能實現核動力轟炸機的部署。

那么,是什么導致美國和蘇聯核動力飛機的下馬呢?

替代品出現

很簡單,核動力飛機上馬的原因就是其下馬原因。當年,美國蘇聯研制核動力轟炸機的初衷就是,全球飛行,實現全球核威懾。但是后來呢,洲際導彈蓬勃發展,這些帶核彈頭的洲際導彈大量部署在核潛艇、航母和陸地上。此時,用核動力飛機實現核威懾就顯得效率低下了,誰會讓一架帶核彈頭、還帶著核反應堆的龐然大物輕易地進入本國領空?拼了老命也要把它打下來。

以后會有核動力飛機嗎

從理論上講,一磅(大約454克)濃縮鈾可以驅動一架飛機繞地球飛數十圈。所以,核動力飛機雖然困難重重,但是,誘惑也很大。雖然已經沒有國家再研制核動力飛機,那么以后,它還可能出現嗎?又會在用在什么地方呢?

首先,核動力戰略轟炸機是不可能再用了,飛機再怎么快,也趕不上洲際導彈。

那么偵察機呢?也不會使用,RQ-4全球鷹無人機航程可達25000千米,從美國本土即可飛到任何一個國家的上空。以后的太陽能無人機在高空滯空半年或者一年都是沒有問題的,所以,偵察機方面,核動力無人機也沒有用武之地。

一個可能的用武之地,就是貨運飛機,核動力飛機能實現載重大,無須燃油,可連續十幾年在不加油的情況下進行全球快速運輸。核動力航母可連續20年高速航行而不用補充燃料,如果核動力貨運飛機出現,那么它的一個好處是節約大量的燃油,并減少二氧化碳等氣體的排放。

核動力飛機聽上去非常瘋狂,但很多時候,是否瘋狂主要取決于我們處在哪個時代。在18世紀,你說要登陸月球,人們會說你瘋狂;在19世紀,你說要用一個虛擬的網絡把全世界的人聯系起來,無疑,也會被很多保守人士嗤笑。

以核作為動力的歷史才有短短的60多年,誰知道,以后的氣冷堆技術或者其他核技術會有怎樣的高速發展?又有誰,能百分百斷定現在的“談核色變”,不會隨著核防護技術的進步而消失?

我們希望,將來有一天,一切準備妥當后,,一架永不降落的核動力飛機能出現,它在高空飛行,就像宮崎駿《天空之城》中的飛行島嶼拉普達。

loading...
點擊贊每天能收到更多優秀文章,請按贊!
秦皇岛拖车 秦皇岛道路救援 秦皇岛救援 秦皇岛汽车救援
^