核动力飞机也疯狂

2023-04-12 00:00:00顶顶
科技新时代·超级军迷 2023年10期
关键词:热交换器核动力堆芯

小军迷恋火山

不少人好奇,核动力航空母舰、核潜艇、核动力货船、核动力破冰船都有这么多年历史了,为什么没有核动力飞机呢?

小军迷阿南

你别说,军事学家还真的曾经研发过核动力飞机呢。

小军迷柯小西

核动力飞机有哪些技术瓶颈?未来可能真的服役吗?快给我们介绍介绍吧!

疯狂的计划

核动力飞机的想法其实并不新鲜。早在第一颗原子弹爆炸之前,曼哈顿计划的主要领导者之一、原子弹之父费米,就告诉那些正在研制原子弹的科学家,除了研制原子弹,也不要忘了研制核动力飞机。

后来,核动力飞机的研制工作还真就大张旗鼓地上马了。

那是在冷战时期,美苏两国为了争霸全球,纷纷进行新武器的开发。

美国研制核动力飞机,出发点是想造出高性能的远程战略轰炸机,绕地球转几圈不用加油,从而摆脱对军事基地的依赖。而苏联呢,也是这么想的。那时,苏联还没有航程远的轰炸机,所以苏联领导人非常希望能研发出可以轻松飞到美国任何地方的上空,进行轰炸后还能返航的轰炸机。

1946年5月,由美国空军主持的核动力飞机研制计划正式启动,研究方向是核动力远程战略轰炸机和高性能飞机,美国投入了大量资金,在1955年时,将样机命名为NB-36H。这样一来,苏联不再淡定,也马上开始研制。小链接:曼哈顿计划

美国于1942年6月开始研制原子弹。该计划集中了当时最优秀的核科学家,动员了10万多人,历时3年,耗资20亿美元,于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸,并按计划制造出两颗实用的原子弹。

不同的方案

如何驱动核动力飞机,难道在飞机上安装一个核反应堆吗?

美国的设计方案中,有两种驱动方式。第一种是,飞机在天上飞行时,核反应堆启动,堆芯周围的液态金属升温,高速气流与高温液态金属接触,气流就变成了高温高压气体。这些气体经过导流,通向引擎的增压涡轮,最后喷出喷气口,产生后推力。这种设计是一种混合动力,即飞机起降时发动机采用燃油,爬升至高空后才启动反应堆,转换为核动力。

第二种方案是,空气不直接进入反应堆芯,而是通过一个热交换器。反应堆产生的高温传给工作介质(比如水或液态金属),接着介质和空气在热交换器进行能量交换,空气被加热成高温高压气流后直接流入引擎涡轮,再由排气口排出,为飞机提供反冲动力。工作介质在热交换器内降温后再返回堆芯,形成循环。

苏联的设计方案稍有不同,但本质上还是利用堆芯产生的高温加热气体流,高温高压气体向后喷出,从而产生推力。

过程有难点

研制核动力飞机看似简单,其实有两个难点。

第一,如何控制核辐射。众所周知,核辐射对人体有损害。核电站、核动力航母等,都装有厚厚的防护罩来避免核辐射。飞机的重量有限,很难装载厚重的防护罩。

第二,如何在飞机上冷却反应堆。核反应堆产生的高温,仅靠空气难以冷却,但要加装冷却水,其重量飞机无法承担。

在当年的科技水平下,这两个难点着实令人头疼。然而,以上技术难点并不是核动力飞机没有出现的根本原因。有苏联工程师回忆,当年如果资金充足,苏联在2 0世纪7 0年代就能正式推出核动力飞机。那么,是什么导致美国和苏联核动力飞机的下马呢?

替代品出现

很简单,核动力飞机上马的原因就是其下马的原因。当年,美国和苏联研制核动力轰炸机的初衷就是全球飞行,实现全球核威慑。但是后来,洲际导弹蓬勃发展,这些带有核弹头的洲际导弹大量部署在核潜艇、航母和陆地上。此时,用核动力飞机实现核威慑就显得效率低下了。

谁会让别国一架带着核弹头、还带着核反应堆的庞然大物轻易地进入本国领空?那可真是拼了老命也要把它打下来啊。因为任务已经被洲际导弹取代,所以核动力飞机也就没有继续研发的必要了。

现代的构想

接下来,我们再来看看一些关于核动力飞机的构想。

梦想飞机:这架“梦想飞机”倘若研发成功,将成为人类有史以来最大的飞机,它也是堪称20世纪最疯狂的设计。它的翼展达到341米,机身长170米,高约46.6米,是波音747飞机长度的2.5倍,甚至可以搭载22架战斗机在空中飞行,成为一艘“空中航母”。这是美国设计的CL-1201核动力飞机,不过并未制造成功。

闪光猎鹰:据报道,有这么一架飞机,只需2个小时便能把你从伦敦送到纽约。虽然时速高达3680千米,但旅行体验依然舒适。这架飞机就是“闪光猎鹰”,它看上去就像电子游戏中的鲸鱼形飞船一样。不过,这种飞机的原型机还没有制造出来,仅存在于西班牙设计师维纳尔斯的想象之中。

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