核動力飛機?核轟炸機可以一口氣繞地球飛80圈!號稱“吊炸天”

一年多以來俄羅斯的“海燕”核動力巡航導彈一直為輿論焦點。眾所周知,這不是第一次試圖將核技術納入飛行推進裝置。飛機是可以使用核動力的,而且在歷史上美國和蘇聯都研製過核動力飛機,只是由於經濟、技術和核輻射問題,美蘇都沒有再繼續下去。此時可回顧一下,主要軍事大國為什麼試圖製造核動力飛機、以及最終如何 不能被採用。


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美國經驗

美國首當其從研究飛機核能設施。1946年5月,核動力推進航空器計劃啟動NEPA(Nuclear Energy For The Propulsion Of Aircraft),後來被核動力飛機計劃ANP(Aircraft Nuclear Propulsion)取代。這些項目致力於開發一種基於核反應堆的航空發動機。

計算表明,核燃料比化學燃料有效得多。理論上,核動力飛機飛行範圍無限,這對打擊敵人非常有效,預計還有可能提高飛行速度。未來的核動力裝置可以用於不同裝備,主要是戰略轟炸機。

NEPA/ANP方案研究收穫甚多,上世紀50年代中期進行了美國飛行器反應堆ARE(Aircraft Reactor Experiment)實驗。NEPA/ANP的一項主要任務是減少反應堆的體積和質量,以滿足飛機對平臺的限制。該ARE項目提議建造一座2.5兆瓦的反應堆。為了冷卻堆芯,設想使用熔融鹽混合物,這是世界上第一個這種類型的反應堆。在第二回路中使用液態鈉。

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1954年ARE實驗反應堆在指定的模式下運行了1000小時,能力非常強大。儘管如此,它很快被拋棄了。與此同時,洲際彈道導彈領域取得了令人鼓舞的成果,結果證明它比核動力轟炸機更簡單,更有效。這個項目被停止了,但它的研究成果被用來建造新的反應堆。

1955年HTRE(Heat Transfer Reactor Experiment-熱轉化反應堆試驗)啟動了,目的是製造一個完整的核反應堆。他們把一個反應堆和一對改進的渦輪噴漆發動機組裝成一個系統。每個渦輪噴氣發動機獲得用於來自反應器的冷卻劑的熱交換器。1956年初,HTREE-1發動機首次試飛,後來又建造了兩個類似的產品:HTREE-3引擎具有符合飛機限制的最小可能的外形尺寸。

1957年美國啟動Pluto項目,目的是為超音速巡航導彈製造一個精確的核動力噴氣發動機。首先,為的SLAM(冥王星)戰略導彈設計了一種新的反衛星導彈。Pluto項目其中開發和測試了幾個名為Tory的發動機。它們特點不同,架構相似。

Tory動力來源是一種緊湊型反應堆,直接放在發動機內部。柵欄裡的空氣應該通過通風口進來、加熱,然後通過噴管流出。沒有設想到任何中間傳熱裝置,缺乏實質性保護。開發商認為,裝備核動力裝置的導彈不僅能擊中指定目標,而且可以對沿途區域核汙染。

1961年Tory II-A原型低功率發動機進行了測試,後來對Tory II-C進行測試。然而,Pluto和Tory項目沒有產生實際結果。這是一種極其複雜和危險的技術,而且,到了1960年代初,美國指揮部對洲際巡航導彈的想法感到失望,並選擇了其他方向。

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美國的核動力飛機

核發動機既可以裝在飛機上,也可以裝在巡航導彈上。它既包括對現有機器的升級,也包括開發全新的機器。1951年推出了新版本的B-36-MX-1589或NB-36H轟炸機.據估計,NB-36H的飛行性能將超過一般轟炸機。新的NB-36H與普通B-36轟炸機不同的是,新的NB-36H是一個有機組人員和兩個反應器操作員的安全駕駛艙。在貨艙內放置了一臺小型核反應堆,其空氣冷卻能力為1兆瓦。反應堆可以拆卸,以便安全儲存在有關的機場設施。

1955年NB-36H轟炸機完成首飛。到1957年為止,該飛行實驗室共執行了47次飛行任務,飛行時間為215小時。在幾次飛行中,反應堆啟動,總共工作了近90小時。試驗表明,所使用的機艙能夠保護機組人員免受輻射。與此同時,飛機留下了放射性痕跡,對環境造成了威脅。

在60年代初之前,關於該項目前景的爭論還在繼續,但後來決定停止。事實證明,核動力飛機太昂貴、太複雜、太危險。華盛頓選擇了其他類型的戰略武器。NB-36H飛行實驗室是唯一架在機上運行反應堆的美國飛機。可以利用這架轟炸機來研究Convair X-6. 轟炸機的核動力裝置,但這個項目在1961年停止。然後停止了WS-125轟炸機的設計。1964年,五角大樓最終放棄了SLAM導彈和Pluto/Tory發動機。

因此,到上世紀60年代中期美國就停止了核動力飛機的研究。

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蘇聯經驗

1955年蘇聯開始研發核動力裝置,計劃建造一系列具有特殊飛行性能的飛機和巡航導彈。

在不同階段考慮了反應堆和發動機的幾種佈局方案。例如。計劃在飛機機身中安裝反應堆本身,並且應將具有熱交換器而不是燃燒室的渦輪噴氣發動機或渦輪螺旋槳發動機放置在機艙中。在這種情況下,考慮了兩種主要的發動機佈局:同軸和“搖桿”型。在第一種情況下,換熱器的軸與壓縮機和渦輪機的軸一致。在第二種佈局中,使用彎曲的管道,並且熱交換器安裝有移位。發動機上的熱交換器也可能有一個緊湊型反應堆。

60年代初米亞西謝夫實驗設計局就研發了幾種核動力飛機的方案,提出了使用不同的空氣動力學方案和佈局解決方案。這些項目的共同特點是使用核動力裝置,先進的生物防禦和機器最大限度的自動化。在這一過程中,必須對在飛行和地面上造成輻射危險的飛機的操作問題進行研究。

該局考慮了幾種M-30和M-60的轟炸機。具體而言,M-60M轟炸機項目提議建造一艘重型飛機,從而消除了與地面基地有關的一些問題,但是操作太複雜。1956年蘇聯又轉向圖-95轟炸機,由圖波列夫設計局負責研發。基本上,設計師們需要把新的設備放在一個現有的滑翔機上。飛機駕駛艙獲得了區別結構的生物保護,在貨艙內放置了檢測儀和反應器。活性區由水冷卻;第二個迴路的水通過氣流冷卻散熱器循環。

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蘇聯的核動力飛機

圖-119核動力飛機(原名為圖-95LAL)反應堆組裝和一系列工作準備了數年時間。1961年春季,Tu-95LAL進行了第一次飛行。到8月為止,又進行了33次試飛,其中包括運行中的反應堆。在Tu-95LAL試驗過後,圖波列夫實驗設計局的核安全工作停止了,但其他組織繼續研究這一問題。1965年蘇聯決定在安-22型運輸機基礎上研製一架能夠在空中長時間停留的反潛防禦飛機。安-22PLO計劃在機身和四臺NK-14A發動機中使用單個反應堆。在此情況下安-22PLO可以巡邏50個小時。

安-22PLO 項目也存在技術困難,這架飛機太重了,不得不重新設計生物防禦系統。1970年進行了一項實驗,安-22飛行時機上有輻射源。總而言之,安-22PLO計劃沒有完成,原型機也沒有建成。

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兩國為什麼在核動力飛機上殊途同歸?

兩國防企業在發展不同項目的同時,也面臨著同樣的問題。首先,這些項目的總體複雜性阻礙了核能發動機的發展。設計師必須製造一個緊湊但強大的反應堆,對渦輪發動機或渦輪螺旋槳發動機進行特殊的改造,以及連接它們的手段。反應堆和駕駛室也需要所有必要的保護,還有輻射影響。

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與“常規”飛機不同的是,核動力飛機需要特殊的基礎設施,所需的系統是為了維護反應堆、更換燃料、儲存危險部件等。因此,要部署新飛機,就必須對機場進行深入的改造,甚至從頭開始建造一個新的設施。如M-60M項目那樣,機場的使用帶來了一些優勢,但也造成了新的困難。

核動力裝置有輻射危險,這對運行提出了新要求。為了排除這些影響,提出了不同的解決辦法,但都使項目變得更加複雜。因此核動力飛機優劣相間。理論上,他們可以展示高性能的飛行技術,並在戰略範圍內實現目標。

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早在幾十年前,美國和蘇聯就權衡了所有的論點和結論。核動力飛機沒有實際意義。在2018年,俄羅斯工業宣佈了兩個新的反應堆項目,這些反應堆的功率和體積比都很好。其一是波塞冬核魚雷,其二是“海燕”核動力巡航導彈。如果波塞冬核魚雷和海燕核動力巡航導彈取得成功,那麼俄羅斯軍事力量又上升到了新階段。


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