美、苏都曾研发核动力飞机!却都成为了最失败的工程!

1945年8月6日美国在日本广岛投掷原子弹,8月9日,在日本长崎投放原子弹。

美、苏都曾研发核动力飞机!却都成为了最失败的工程!

随着原子弹的爆炸,全世界都见识到了核能的巨大威力。

这两颗二战尾声时炸响的原子弹,直接影响是日本放弃“一亿国民总玉碎”的发疯构想,迅速无条件投降。间接影响是,但凡有能力的国家,都拼了命的挤进核俱乐部。

作为二战后的唯二超级大国,美国和苏联自然是一马当先,展开了对核能的大力开发。

除了炸弹这种简单粗暴的用法,当时的工程师们还想将核能用在方方面面,认为核能可以解决一切问题,简直可以说兴起了一股“核能崇拜”。当然,这里面少不了航空这一重要领域,今天,我们就来看看核能在飞机上的应用尝试和失败。

美国核动力飞机项目

首先就是原子弹最先制造和使用的美国。

从战后的1946年开始,由美国空军主导,开展了ANP项目(Aircraft Nuclear Propulsion飞机核能推进)。

项目主要目的是研究使用核能推进的飞机,美好愿景是制造出能一次飞行21150公里的核能飞机,要知道,地球赤道周长为 40076千米,所以一次飞行就可以绕地球半圈,换种说法就是理论上一次飞行就可以飞到地球任意一点,并且每次飞行仅需要添加半公斤的核燃料,真真正正的吃的少跑的远。

怀着如此宏伟志愿,ANP项目的工程师们展开了不懈努力。

发动机是飞机的整个动力来源,正所谓飞机的“心脏”,所以研究项目就首先从发动机开始。1949年,项目开展了一系列热传导反应堆实验(Heat Transfer Reactor Experiment),建成了三个测试用核能航空发动机,以研究和测试可行的核能推进方案,设计出可行的核能航空发动机。

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到现在,依然可以使用google maps等卫星地图看到这两个测试发动机的遗址,坐标奉上:43°30′42.22″N 113°0′18″W.

最终经过一系列论证,初步确定了HTRE-3作为核动力飞机的发动机。

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这是HTRE-3的本体模样(去掉外面的支撑和测试台架后)。初步确定好发动机后,就该制造核动力飞机的原型机了。

制造核动力飞机的重大难题随之出现:如何保护核飞机的机组与乘客?因为核发动机必然是有核辐射的,人类与核辐射可并不是什么和谐共存关系。不用看核武器的危害,想想切尔诺贝利和福岛,就知道做不好防护,那乘坐这个核飞机就真正是“上天”了,不过上的是西天。

想要隔离核发动机的辐射,保障机组和乘客安全怎么办?加保护壳!

包括给驾驶舱加壳和给核发动机加壳,用金属壳(主要是铅壳)来隔离辐射。

为此,ANP项目改装了一架B-36轰炸机,命名为NB-36H,在这个飞机的弹药舱中加装了核反应堆,意在试验和研究保护机组与乘客方案。

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NB-36H飞机

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NB-36H飞机正在安装加装了特殊外壳的驾驶舱

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核能航空发动机(HTR)被安置在 NB-36H飞机的弹药舱

1955 夏天到1957年秋天,NB-36H飞机共进行了47次飞行测试,所有测试都是用飞机的原来发动机(烧油的化石燃料发动机)飞行的,核能发动机不提供飞机的飞行动力,仅仅是在飞行中开机运行,以便测试核能发动机在移动平台上的性能表现,并收集数据。同时测试隔离辐射的效果。

经过这一系列研究(折腾)后,最终发现核能发动机成熟度太低,核动力飞机可行性太小,并且存在许多其他未解决的问题:例如人们不希望整天有核反应堆在头顶飞来飞去,掉下来咋整?

在耗费了469,350,000美元后,美国政府于二十世纪六十年代后期取消了这个耗费巨量资金并且前景渺茫的研究项目。

苏联核动力飞机项目

紧随其后的就是当时的另一超级大国 苏联

1940年代后期,苏联的科学家就开始关注核能在航空方面的应用,最开始是大学里的教授进行的理论探讨,在1955年,苏联政府正式启动了一项旨在研究出核动力推进飞机的任务,让航空工业的一些研究机构参与进来,核动力飞机设计的主要参与者是图波列夫设计局(Bureau of Andrei Tupolev)和米亚西舍夫设计局(Bureau of Vladimir Myasishchev),同时成立了一个专门团队研究核动力航空发动机。

苏联核发动机团队经过一系列方案论证和测试,最终决定采用的方案是直接循环式(Direct Cycle),此方案中发动机会直接利用核反应堆的能量,省去了燃烧室,具体来说就是空气经发动机进气口吸入后,直接进入内部与核反应堆接触,核反应堆进行核反应产生的高温直接加热空气,从发动机后部喷出。

核航空发动机的设计的同时,设计核飞机的团队也没闲着。

图波列夫设计局作为老牌担当,预计到这个任务将十分艰巨,将需要至少20年才能进行原型机的生产。路要一步一步走,他们先设定了一个小目标,从在飞机上测试和应用小型反应堆开始,最迟在1955年底,图波列夫就着手做了起来(也就是接到命令之后)。

1956年初,图波列夫设计局团队决定利用现有的Tu-95M轰炸机作为核动力飞机的测试平台。改装后的飞机命名为Tu-95LAL。

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用于研制核飞机的测试平台Tu-95LAL

经过努力,1958年左右,核发动机装到了Tu-95LAL飞机上,随后开机核地面测试基本完成,项目进入飞行测试阶段。

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核发动机装入Tu-95LAL的弹药舱1961年,Tu-95LAL飞机完成了34次飞行实验,同美国在项目中做的一样,飞行实验测试的是如何防护核辐射,并不是用核发动机推动飞机飞行。工程师们测试了防护用的种种手段,钢板,石蜡,金属镉板,液态钠等等,用于保护机组不被核发动机的致命辐射弄死。

紧接着,项目的下一阶段就是设计一个真正用核动力推进的飞机,这款飞机定名为Aircraft 119(火警,一看就是要火)。Aircraft 119 基于Tu-95的设计,改动是将4个发动机中的2个改为了核发动机。图波列夫设计局预计1965年做出Aircraft 119,但是这个飞机却在图纸阶段就终止了。1966年由于经费削减等原因,项目正式取消。

但Aircraft 119项目并不是苏联核动力飞机研究的全部,前面说过,政府将任务下达给了两个设计局,那么米亚西舍夫设计局做了什么呢?

米亚西舍夫设计局也没闲着,在同一时期,他们进行了Aircraft 120(救护车电话,这个真得抢救一下了)项目的研究,这是一款核动力推进,超音速的轰炸机,想法更激进更大胆,详细情况不必赘述,Aircraft 120命运与Aircraft 119一样,也因为经费削减被取消,研究停留在了图纸阶段。

后来,图波列夫设计局还开启过Aircraft 132项目,一款更先进的核动力飞机。但依然是画了画草图便作罢了。米亚西舍夫设计局也搞过M-60项目,命运依然如前。

美、苏都曾研发核动力飞机!却都成为了最失败的工程!

总体来说,所有核动力飞机项目取消的直接原因是经费问题,根本原因还是技术不成熟。大家都不愿意花钱在不可能有成果的项目上。虽说这些核动力推进飞机的研究都无疾而终,但它们存在的意义到不能说只是浪费经费,一无是处,其中的一些研究成果,比如核反应堆能量的应用,核辐射防护等,都能被别的项目继承和利用,比如核潜艇上,核动力航母上。所以,花在科研上的钱,基本不存在浪费这一说,就算结论是此路不通,但依然为后来者排除了一种错误不是吗?

历史上的核能飞机项目虽然都遭到了失败,但是在越来越提倡环保,提倡新能源开发的现在,工程师们又想起来核能飞机这一事物。

2014年,洛克希德马丁公司(Lockheed-Martin)宣布,他们正在研究小型化的聚变发动机,尺寸类似航空发动机,潜在用途是推动飞机,宇宙飞船以及作为城市日常用能源。他们期望能在2024年能够投入运行。(感觉上又是一次吹牛X

2016年的一份报道中,西班牙的设计师 Oscar Vinals更是大胆的设想了一种未来核动力飞机,3马赫速度(3倍音速),可以带250个乘客。像这种PPT飞机不予过多置评,只能说真是敢想,估计这个计划多半跟它的乘客数一样,最终二百五了。


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