飞机可以使用核动力吗?

杨书成76538391


飞机是可以使用核动力的,而且在历史上美国和苏联都研制过核动力飞机,只是由于经济、技术和核辐射问题,美苏都没有再继续下去。我们可回顾一下,主要军事大国为什么试图制造核动力飞机、以及最终为何不能被采用。

美国经验

计算表明,核燃料比化学燃料有效得多。理论上,核动力飞机飞行范围无限,这对打击敌人非常有效,预计还有可能提高飞行速度。未来的核动力装置可以用于不同装备,主要是战略轰炸机。美国首当其冲,研究飞机核能设施。1946年5月,核动力推进航空器计划启动项目致力于开发一种基于核反应堆的航空发动机。上世纪50年代中期进行了美国飞行器反应堆ARE(Aircraft Reactor Experiment)实验。NEPA/ANP的一项主要任务是减少反应堆的体积和质量,以满足飞机对平台的限制。该ARE项目提议建造一座2.5兆瓦的反应堆。为了冷却堆芯,设想使用熔融盐混合物,这是世界上第一个这种类型的反应堆。在第二回路中使用液态钠。

1957年美国启动Pluto项目,目的是为超音速巡航导弹制造一个精确的核动力喷气发动机。首先,为的SLAM(冥王星)战略导弹设计了一种新的反卫星导弹。Pluto项目其中开发和测试了几个名为Tory的发动机。动力来源是一种紧凑型反应堆,直接放在发动机内部。栅栏里的空气应该通过通风口进来、加热,然后通过喷管流出。没有设想到任何中间传热装置,缺乏实质性保护。开发商认为,装备核动力装置的导弹不仅能击中指定目标,而且可以对沿途区域核污染。项目没有产生实际结果。这是一种极其复杂和危险的技术,而且,到了1960年代初,美国指挥部对洲际巡航导弹的想法感到失望,并选择了其他方向。

美国的核动力飞机

核发动机既可以装在飞机上,也可以装在巡航导弹上。它既包括对现有机器的升级,也包括开发全新的机器。1951年推出了新版本的B-36-MX-1589或NB-36H轰炸机.据估计,NB-36H的飞行性能将超过一般轰炸机。新的NB-36H与普通B-36轰炸机不同的是,新的NB-36H是一个有机组人员和两个反应器操作员的安全驾驶舱。在货舱内放置了一台小型核反应堆,其空气冷却能力为1兆瓦。反应堆可以拆卸,以便安全储存在有关的机场设施。

1955年NB-36H轰炸机完成首飞。到1957年为止,该飞行实验室共执行了47次飞行任务,飞行时间为215小时。在几次飞行中,反应堆启动,总共工作了近90小时。试验表明,所使用的机舱能够保护机组人员免受辐射。与此同时,飞机留下了放射性痕迹,对环境造成了威胁。

在60年代初之前,关于该项目前景的争论还在继续,但后来决定停止。事实证明,核动力飞机太昂贵、太复杂、太危险。华盛顿选择了其他类型的战略武器。到上世纪60年代中期美国就停止了核动力飞机的研究。

苏联经验

1955年,苏联开始研发核动力装置,计划建造一系列具有特殊飞行性能的飞机和巡航导弹。在不同阶段考虑了反应堆和发动机的几种布局方案。60年代初米亚西谢夫实验设计局就研发了几种核动力飞机的方案,提出了使用不同的空气动力学方案和布局解决方案。这些项目的共同特点是使用核动力装置,先进的生物防御和机器最大限度的自动化。在这一过程中,必须对在飞行和地面上造成辐射危险的飞机的操作问题进行研究。

该局考虑了几种M-30和M-60的轰炸机。M-60M轰炸机项目提议建造一艘重型飞机,从而消除了与地面基地有关的一些问题,但是操作太复杂。1956年苏联又转向图-95轰炸机,由图波列夫设计局负责研发。图-119核动力飞机(原名为图-95LAL)反应堆组装和一系列工作准备了数年时间。1961年春季,Tu-95LAL进行了第一次飞行。到8月为止,又进行了33次试飞,其中包括运行中的反应堆。在Tu-95LAL试验过后,图波列夫实验设计局的核安全工作停止了,但其他组织继续研究这一问题。

1965年苏联决定在安-22型运输机基础上研制一架能够在空中长时间停留的反潜防御飞机。安-22PLO计划在机身和四台NK-14A发动机中使用单个反应堆。在此情况下安-22PLO可以巡逻50个小时。安-22PLO 项目也存在技术困难,这架飞机太重了,不得不重新设计生物防御系统。1970年进行了一项实验,安-22飞行时机上有辐射源。总而言之,安-22PLO计划没有完成,原型机也没有建成。


科罗廖夫


飞机和导弹都可以使用核动力,美国和苏联也确实研究过。实际上人类最早研究核动力飞机是从二战刚刚结束后一年的1946年就开始了,只是最终的结果表明核动力飞行器可行性比较低。其实美苏研究核动力飞机的初衷相当简单,就是因为核动力飞机几乎拥有无限的航程,一次出动不经转场和空重加油就可以到达全球任何一点,尤其是对手的心脏地带进行打击。核动力之所以没有投入实用,主要是因为人们至今也没有解决它的放射性污染问题。

核动力航空发动机的原理很简单,其实就是飞机内置一个反应堆,发动机外观和喷气发动机类似,也有一个进气口,冷空气吸入进气口后被送入反应堆中,被核燃料产生的大量热量加热,高温高压的空气从尾喷口喷出产生推力。

第一代的核动力发动机,是直接循环的,是直接将空气吸入并流经核反应堆,这样的空气带走了大量的放射性物质直接排入高空大气层,污染的效率堪比敌人的小型核武器,属于出师未捷自损一千的典型:

后来意识到这个严重问题后,对发动机进行了改进,变为间接循环。就是说空气不再流经核反应堆,循环管路与反应堆是完全隔绝的,通过核反应堆一次加热冷却剂,冷却剂隔着管道二次加热空气产生推力。这样做的好处就是放射性尘埃大大减少。不过这样做也增大了结构重量,而且效率不如第一种。而且仍未解决核反应堆本身辐射外泄的问题。

最早的核动力飞机是1956年美国人改装的B-36轰炸机NB-36H。一个1000KW对核反应堆被内置在了弹舱中。核发动机是通用动力的J47喷气式发动机改装而成,下挂在NB-36H下方。不过实验仅仅是用来检测核动力发动机辐射对机组人员对影响,根本没有用它来推进飞机飞行。

实验的结果是这种飞机的产生的“残酷的”辐射对机组人员健康影响太大,同时机载电子设备也会被影响,可靠性大打折扣。所以肯尼迪总统上台后也就终止了这项研究。

苏联在1961年,用图95改装的验证机Tu-95LAL挂载2台NK-14A核动力航空发动机进行了40次试飞,进度和NB-36H几乎相同,都是用来验证辐射对机组的影响。其得到验证结果也和美国人完全一致,这玩意污染太大了,所以计划的正式机型Tu-119也就没了下文。

Tu-95LAL的设计,反应堆处于机身后部的弹舱内

Tu-119的构想,通过管路将4台发动机的进气口和反应堆连接

美苏的研究结果都表明核动力飞机的辐射污染太大,不适合用在飞行器上。不过既然有人的不适合,无人的限制条件就小了吧?俄罗斯于是推出了一款“雨燕”核动力巡航导弹。不过美国戳破了俄罗斯的牛皮,说俄罗斯的4次试射其实全部失败,最远的一次也只飞行了35公里,而派出去处理的船只都是专门处理放射性物质的,人员也要冒着受到超大剂量核辐射的危险。你说这是何苦呢。


纸上的宣仔



核动力飞机动力取决于哪种核发动机。目前核潜艇上使用的压水堆太大太重,无法安装在飞机上。厚厚的屏蔽和密封容器给飞机增加了很多额外的重量,因此不可能飞行。



这不是因为缺乏尝试。在冷战时期,美国和苏联都会尝试最疯狂的事情,它们希望自己的项目能压倒对方。两国都试图制造一种可以长时间在空中飞行的核动力轰炸机。这是因为即使是一架加满燃料并准备就绪的轰炸机也需要一个多小时才能爬升到巡航高度。随着紧张局势的加剧,美苏会把战斗机放在跑道尽头,让所有引擎都运转起来,只是为了把反应时间缩短到15分钟。当美苏可能需要按下一个按钮就用核武器攻击敌人时,这样的反应时间根本不可行,所以它们都试图制造核动力轰炸机。它将依靠熔盐堆运行,并产生足够的电力来驱动轰炸机上的涡轮机。屏蔽重量可能是个问题,但可以简单地放一个更大的反应堆,驱动更强大的涡轮机。但最终使整个计划过时的一项技术是多级火箭技术的出现,也被称为洲际弹道导弹。两国可以用更少的人在地面部署多枚导弹,如果导弹发射井被摧毁,核辐射的几率也更低。



如果现代或者未来研制核动力飞机,加速器驱动的反应堆可能适合,重量也不会太重,因为燃料甚至不必达到临界质量。使用等离子加速器(可以在一米直径内达到千兆瓦能量)作为散裂中子源,它可以被制造成长1.2米长、直径0.6米大小,比汽车发动机大一点。



建议使用熔盐将热量从核反应堆传递到喷气发动机的加热室,使用电动机驱动前面的压缩机可以让发动机输出3000℃以上的高温空气,而不用涡轮提取转化能量。

然后使用高效热电技术(效率90+%,目前还不存在)或轻型燃气轮机直接从反应堆中提取电能。



唯一的问题是屏蔽。这是可以做到的,但它将占重量的大部分。使用新型屏蔽技术来最大化屏蔽效率有助于减轻重量,但仍然会很重,这确实是限制因素。

所以,也许将来会做得很好!但现在,这不太可能,核动力飞机投入使用可能性微乎其微。


军机处留级大学士


核动力飞机,这其实是诞生于冷战时期美苏两国争霸的产物。这两个国家都有发展核动力飞机的设想并付诸实施。

若想给飞机装上核动力装置,那么就要解决很多复杂的问题。第一就是要为机组人员配备防辐射设备以及应急装置。如果这个问题得不到解决,那么绝对不会有哪个飞行员敢驾驶这样的飞机。

第二,安全问题。飞行中的核飞机就相当于一颗飞行的核弹,一旦遭遇故障或攻击坠毁,就相当于自己的领土受到了核武器攻击,相信没有哪个国家愿意重蹈日本的覆辙。

第三,功率问题。大家都知道,核动力舰艇可以实现近乎无限制巡航,这就是研制核动力飞机的初衷。可是这样一来,功率就不够了。核动力的原理就是发热产生蒸汽,带动蒸汽机组。说白了,和蒸汽机没啥太大区别。你们觉得飞机靠蒸汽,能飞的快吗?

综合以上的原因,就知道为啥不发展核动力飞机的原因了,就算是造出来了,也没人敢去驾驶它,何必呢?







装甲之星


当然可以,至少原理上没毛病。而且还是喷气式的,不算落后,涡喷、涡扇、涡桨都可以,但、不实用。首先是安全问题,航母用核动力,是因为船的寿命比较长,而且航母安全,除人为破坏,否则很难把它弄沉,台风也不行。即使沉了,也是沉到了海底,远离人群,危害相对较小。可飞机不同,这货在天上飞,不好说哪天会掉下来。而且还掉在了纽约或者华盛顿……当然,美国有先进的技术,发生这种事的可能性比较小。但,问题是哪天印度人也对它感兴趣,并愿意出钱买,且不计成本……后面的事不敢想。总之吧,只要一沾安全问题就没有小事。聊完安全,再聊其次,也就是寿命。飞机的寿命也就一万小时左右,真是够短命的,而核动力就不同了,几乎无限续航能力。只怕飞机都该进博物馆了,可续航能力只用掉了一个零头……核废料的处理都是个棘手的问题。再其次还有个成本的问题,或者效费比的问题。可能有人说了,核动力省油,油钱老贵了。可是你考虑过核反应堆的成本吗?由其还是装在飞机上的?具体数字我不知道,可也别拿油钱忽悠人!其实还有再再其次,比如技术是否军民共享、环境问题、监管是否到位……总之,即使解决了这一系列的问题,可你们想过吗?还是会有意外,比如一颗地对空导弹……总之,忘了核动力飞机吧、世上的核动力千千万,飞机是最不适合的那一种!


大熊猫68508222


而且,核动力发动机并不是不存在。

目前主流的核动力发动机有两种形式,第一个是利用传统反应堆为核动力飞机供应动力。

例如苏联时期的图-95LAL方案(Tu-119)。

这个方案是在螺旋桨发动机里面放了一个换能器,利用核反应堆的热量转化为机械能驱动螺旋桨工作。

核反应堆置于飞机的中央,核反应堆放出的热量通过导热介质(钠钾合金)管道进行导热。

注意上图的这架Tu-95(Tu-119)机背有一个凸起这个位置就是核反应堆的位置了,这个方案是核间接式动力方式。


还有一种类方案是直接的核发动机。

采用了一个类似于涡轮喷气发动机的结构。其中利用了斯特林发动机带动压气机到核心换热器内,从结构上来说由于没有利用到热介质因此是一个核直接发动机。


这个发动机虽然没有做成飞机引擎,但是去年俄罗斯发射的核动力导弹其实就用的这种发动机。


军武数据库


我認为一是不可能,二是无必要。在和平利用核能方面,核能是不能直接使用作动能的,必须通过能量转換,(只有用作核武器,是能量的直接释放,利用其巨大的破坏力)。如果用於发动机的能源,还得经过二次或三次左右的转换,由此配套的附属设施,就不是一架飞机所能承载的,更别说转换中需要的介质來源及排放,补给等问题,飞机根本没法满足。例如核电厂也是利用核反应堆,释放出的热能,转化为蒸汽,然后再通过蒸汽轮机带动发电机,最终转换为电能。因此能转换为航空发动机的能源就比这复杂多了,所以我認为是不可能使用的。


小猫胡子103240101


理论上可以,冷战时期美苏两国都做过研究。

但实际应用困难一堆:

首先就是屏蔽辐射保护机组,核辐射保护层的重量远远超过反应堆本身。

然后是安全问题,谁也不想哪天有个反应堆从天上掉下来在你房子外砸碎。

最后,核动力本质上还是烧开水,核潜艇核航母取水非常方便,飞机在天上如果需要用加油机不停补水那也失去了续航的意义。


瞎搞学教授


你知道核怎么就动力啦?

目前核电站核潜艇核动力航母,在他们那里核动力就是个烧锅炉的燃料。由核材料裂变产生热量来加热那个水,让水变成蒸汽来推动蒸汽轮机做功。发电或者直接推动螺旋桨。做功上和烧煤烧油没什么二样,不同的是它几公斤就可以坻上成千上万吨的煤、油,而且不依赖空气!但是因为它有放射性,所以就要做隔离。这个隔离层就是个相当厚实的一层。你想想一个锅炉外加蒸汽轮机能放到飞机上吗?哪个防护问题怎么解决?万一掉下来,哪个核污染你们怎么办?所以你就不要知道点核动力就到处嘚瑟,核动力核动力二傻子似得叫唤。


鱼尾狮74132266


完全可以。只是就目前的技术还达不到。还有一个重要原因,飞机一旦失事,就存在核幅射扩散问题,对人类造成巨大灾难。


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