高性能航空發動機和10萬噸核動力航母所用的達標反應堆,哪個設計研發的難度更大?

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肯定是核動力反應堆更難啊。裝高性能的客機滿天飛,裝核反應堆的航母總共就11艘。

如果是核反應堆容易搞,現在大家應該看到的滿地的核動力汽車,滿天的核動力飛機。

其實現實中有個東西非常先進,天天跟大家打交道,但是大家完全感覺不到。就是客機的發動機。隨便拎一款客機,只要不是太舊的機型,所用的發動機都必然是高性能發動機。至於波音787和空客A350,用的更是發動機之花。

圖一:難得一見的美國絕密:航母核反應堆。

為什麼這麼說呢?客機最重要的是什麼?肯定不是舒適,而是安全。客機所用的發動機主要由世界三家公司設計生產:美國普惠、美國通用、英國羅羅。這三家公司也玩相愛相殺的三國殺,彼此之間也會聯合一家,成立合資公司,對抗另一家。

客機是世界上最安全的交通工具,最大的功勞就落在發動機上。如果發動機不靠譜,動不動爆炸停車,你還敢坐客機嗎?客機用的發動機不光安全,而且非常省油。航空公司是要賺錢吃飯的,發動機費油的話,就會虧錢。


從安全和高效的角度來講,實際上客機所用的發動機,設計製造難度,比戰鬥機的發動機要大得多。這就是為什麼中國幾十年前就能設計製造戰鬥機發動機,而一直到現在也造不出來客機發動機。

圖二:這就是核燃料棒。福特號可以直接使用核彈頭的鈾。

至於航母用的核反應堆,它跟潛艇上用的核反應堆、核電站用的核反應堆是兩碼事。尤其是福特號航母用的核反應堆A1B,堪稱人類工程最高傑作。它可以直接使用美國核彈頭的武器級鈾,無需建設專用的鈾濃縮工廠。A1B的能量比尼米茲級提高25%,發電能力提高到3倍。

圖三:航母用的核動力壓水堆原理大家都知道,但只有美國能造出來。

中國現在已經能建造高性能的渦扇10B發動機,用於裝備殲十C,但是還不能製造高性能的艦用核反應堆,用於裝備十萬噸級的重型航母。直接拿潛艇的核反應堆上艦是不行的,法國戴高樂號就是前車之鑑。


厲兵


題主提到的高性能航空發動機說的含糊其辭,不清不楚,但是10萬噸航母的核反應堆說的很清楚,想必題主自己也不知道高性能航空發動機的要求是什麼。

那麼我們剖析一下

航空發動機作為戰鬥機的“心臟”,是飛機上最重要的設備,沒有之一。目前世紀上最先進的航空發動機無非是用在第五代戰鬥機上,例如美國的F-119,俄羅斯的AL-41等,這些發動機都具備二維或三維矢量推力,能夠進行超音速巡航、超機動以及大航程和大推力等優點,所以是世界各國夢寐以求的裝備,而有能力自主生產先進的航空發動機的國家屈指可數,所以在第五代戰鬥機服役後,世界各國的六代機也提上了日程,目前只有美國提出了“變循環發動機”

的概念,“變循環航空發動機不僅具有目前世界上最先進發動機的所有優點以外,還具有更大的推力、更大的推重比、更穩定的性能以及不開加力就能讓戰機進行超音速巡航。”這是專為六代機研製和配套的下一代航空發動機,算是題主心中的高性能發動機了嗎?

那麼預計美國大概會在10-15年後正式應用到下一代戰鬥機上,目前其研發進度還只是停留在設計階段,連模型都沒有。所以難度不是一般的大!


而10萬噸級的核動力航母的核反應堆較為容易,前段時間美國最新服役的“福特號”航空母艦作為世界上最先進的航母,其動力系統就是使用兩座核反應堆提供動力以及全艦的電力。美國玩核動力航母有幾十年的歷史,從二戰的第一艘核動力航母“企業號”到今年服役最先進的“福特號”,無一不是核動力作為推進系統,在目前美國所有服役的航母裡面,全部都是核動力航母,常規動力的航母全部淘汰

所以10萬噸級的核動力航母使用的核反應堆目前美國已經應用成熟,只是我國目前還沒有研發出來而已。

現在題主知道哪個的研製難度更高了嗎?

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時代兵器


各有各的難,這就好比是瑞士的手錶和美國的汽車哪個更難造一樣,其實都是需要在一個領域深入鑽研,投入巨資,然後依靠足夠的研發經驗和逐步的經驗教訓積累才能達到先進的領域。相比上述例子而言,高性能航空發動機像是瑞士手錶,10萬的核動力航母有些美國汽車的意思。

圖為美國海軍核動力航母。


高性能航空發動機對於單晶技術、材料技術、精細加工技術、機械設計技術和數字化操控技術、電傳飛控技術、流體力學等方面都有很高的要求,而10萬噸的核動力航母則在船舶技術、核反應堆技術、海軍作戰理論和戰略學說、特殊材料等方面有更高的要求,而且說句實話,核動力航母比航空發動機還多一個困難,那就是論證的難度,航母是一個自成體系的裝備,不是發動機那樣的子系統,他的研發需要一定的學說和思想,如果方向錯誤,有可能導致整個項目失敗。

核動力航母是一個國家的強大標誌。


航空發動機雖然是個子系統,但是他對於加工精細度的要求要比軍艦甚至更高,現在航空發動機已經可以做到推重比10--12一級了,這已經是物理學上目前以化學燃料為基礎的動力的接近極限的能力了,今後雖然也有可能提高,但是不會有數量級提高了,除非不使用化學燃料,改用核燃料,然而核動力飛機的計劃目前已經全部停止,新的動力技術都還沒有達到超過化學燃料能量密度的程度。

圖為臺架測試中的渦扇發動機,發動機的研發和製造過程非常精細複雜。


所以,兩個技術都有他的難度,要說哪個更難還真不好說,但是有個數據很有意思:世界上能夠製造高性能航空發動機的國家有四個,美俄中英,而能夠製造10萬噸級核動力航母的只有兩家,美國和蘇聯,其中蘇聯已經解體,所以,這麼看來,似乎航母更難吧。


海事先鋒


這是兩個毫不相關的東西,可以說根本沒法直接比較。高性能航空發動機,概念模糊:什麼樣的航空發動機(簡稱:航發)算是高性能航空發動機?民用航發與軍用(戰鬥機)航發又有不同,這裡僅說戰鬥機航發。先來看看目前世界上,航空大國在航發領域的發展情況,以美、俄為例。


F22

目前,戰鬥機共劃分為四代(西方劃分標準,俄羅斯稱為五代機),戰鬥機所用航發也劃分為四代,與戰鬥機劃代相對應。已定型、服役的四代機共有四款:F22、F35、殲20、蘇57,這裡只以美、俄兩款重型戰機為例。

F22

F-22戰鬥機裝備兩臺F119-PW-100低涵道比加力渦扇發動機,且採用了推力矢量技術,發動機噴口能在縱向偏轉(二維矢量技術),屬第四代發動機。蘇57的早期驗證機(T50),使用的是117S型發動機,屬三代改進型發動機。目前,其配套發動機:30型,也已開始試裝備蘇57戰機。俄羅斯國防部副部長鮑裡索夫指出,配備117S發動機的量產型蘇-57將於2018年至2019年間交付給部隊。然後是配備新發動機(30型發動機)的第二階段。鮑裡索夫表示,第二階段發動機(30型)已經處於”終點“,試驗工作接近結束。30型發動機,在

技術性能和參數指標等方面完全符合世界第五代(俄羅斯劃代方法,西方稱為第四代)發動機的指標要求。

F119發動機剖面圖

第四代戰鬥機,中、俄也已開始陸續裝備部隊。美國考慮到其國家戰略,提出了研製第五代戰機的計劃,同樣第五代發動機——變頻循環發動機,也提上了研製日程。不過,目前還只是處於理論論證階段,何時研製出第一臺樣機?還是未知數。



神秘發動機噴嘴的特寫,採用有隱身特徵的鋸齒設計

回來看看下一代航母的發展情況。美國的下一代航母:福特級首艦“福特號”,其核動力系統(核反應堆)——A1B反應堆功率比A4W(尼米茲級核反應堆)大25%,有50年設計壽命。這是美海軍官方公佈的信息,且已裝備在福特號上。雖然福特號屢出問題,但是目前還未見其動力系統出問題的報道,可見其核動力系統已經相當成熟。從核反應堆的發展進程來看,其也應比航空發動機的研製難度低許多。





福特航母

若把下一代戰機與下一代核動力航母看作是同一代的話,那麼無疑戰鬥機的發動機更難研發。個人觀點,恐有不足,莫怪。


儒道之主


對於我們來說可能是航空發動機研發難度更大,原因是我們可能還沒有真正掌握設計方法。解決這個問題一方面是需要時間,另一方面是要有正確的努力方向。網上的信息雖不可全信,但我們畢竟是在網上討論問題,因此不妨假戲真做,擺擺龍門陣。

1、一般來說,設計沒搞定,談製造是沒有意義的。原因是,沒有明確的技術要求,談能否造出來沒任何意義?

2、設計問題只能向前找原因。

怎麼找?從哪裡下手?

3、從最基本的設計參數入手。設計師肯定不是我這樣的,他們肯定掌握航發專業的全部基礎知識,他們雖然暫時不能正向設計出先進的航發,但一定能由後向前,逐段搞清楚其動力學參數。

4、具體做法,使用風洞技術、臺架模擬,反覆實驗。結合計算機模擬技術。當可以實現正向推導各類設計參數時,設計先進航發就是水到渠成的事了。


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直接比較可能不太好比較,畢竟差異太大了。從表面現象來說,高性能航空發動機,無論是軍用還是民用,美國,英國,法國,俄國都有很牛逼的產品,10萬噸核動力航母的反應堆,有且只有美國做出來了。也許可以說明這個10萬噸的航母核動力反應堆更難一些吧。


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