02.26 客機戰鬥機等,可以用核動力嗎?

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▲美國研發過的NB-36H核動力飛機(圖片來源於:網絡)

核能的發現和實際化應用是20世紀人類最偉大的進步之一,而在這當中,核反應堆無疑是其中應用最為廣泛的核能實用化產品之一,比如在我們熟悉的核電站,核動力潛艇,核動力航母上面都應用了核反應堆。那說到這裡,我們日常常見的飛機也能用核反應堆,從而變成核動力飛機嗎?

▲前蘇聯的圖-95LAL核動力設計方案圖(圖片來源於:網絡)

事實上,從理論上來講,只要反應堆做得夠小也夠安全,將其應用在飛機上,從而賦予飛機無限遠的航程這應該說是可行的。且在冷戰時候,美國核前蘇聯都曾經研發過飛機用的核動力發動機(比如美國的NB-36H,前蘇聯的圖-95LAL),這種發動機簡單來說就是其內部就是攜帶有一個小型核反應堆,只不過其內部的核反應堆加熱的是從發動機口進入的冷空氣,然後被加熱的冷空氣就形成了高溫高壓的熱空氣,並從發動機尾噴口噴出,從而產生推力,推動飛機飛行。

▲空中加油的出現實際上已經能賦予飛機足夠遠的航程了,如果是不間斷的空中甲有,那對於飛機來說,航程也可以從理論上做大無限(圖片來源於:網絡)

然而,夢想很美好,現實卻很殘酷,由於這種核動力航發會導致大量的核輻射和核汙染,對周圍的環境和機組人員造成難以挽回的影響,且不管怎麼設計,可靠性都不高,加之重量也較大,故而最終大家都放棄了這條路線,況且對於目前的許多飛機來說,通過不間斷的空中加油也能獲得理論上無限的航程了,因此,後來這條核動力飛機這條路線也就沒在發展了。


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可以用核動力,歷史上還真造出來過核動力轟炸機,並且進行了實際飛行,但都不是依靠核動力。

20世紀40年代末,1946年美國空軍授予費爾柴爾德發動機與飛機公司一份合同來研究核動力飛機的可行性,這項研究名為NEPA(核能推進的飛機)。1948年美國原子能委員會又委託麻省理工學院開展了另一項研究,他們的結論是核動力飛機完全可行。1951年初美國空軍也得出了核能推進切實可行的結論。通用動力公司核動力推進系統的原理是使用壓縮機直接驅動高壓空氣經過熾熱的反應堆核心,經過加熱的空氣膨脹從噴管排出產生推力,但是沒有考慮噴氣的輻射汙染問題。普惠也獲得了一份合同研製一種間接循環核發動機,使用液體工質來加熱空氣,而不是直接讓空氣通過反應堆核心,看起來要靠譜許多。

GE設計的P-1型核渦噴發動機設計圖,為直循環系統

1954年美國空軍決定開始製造一架實際的高空亞音速核動力轟炸機,項目名稱WS-125A,計劃在日後達到超音速巡航能力。為此,空軍在1953年5月11日把B-36H 51-5712調撥給該項目用於輻射試驗。

重重保護的座艙

工程師們在這架飛機的後彈艙中安裝了一臺設計功率1000千瓦、重15876千克的核反應堆。當然,這臺反應堆並不是飛機的動力裝置,僅僅是輻射源,用來測試在空中測試反應堆能否啟動和工作。在地面可以用吊車整體拆除。為了冷卻反應堆,B-36H在後機身兩側和下方開設了一系列大型進氣口和排氣口。該機機組定員5人,包括正副飛行員、飛行工程師、以及兩名核工程師,都坐在機鼻高度屏蔽的乘員艙內。乘員艙被厚厚的鉛和橡膠層包裹得嚴嚴實實,擋風玻璃也是厚達30釐米的含鉛玻璃。此外,康維爾還在機身中部安裝了一個重達4噸的鉛護盾,飛機內裝有供乘員監視反應堆的閉路電視系統。改裝完畢後,51-5712的編號被改為XB-36H,綽號“十字軍”。

飛行中的XB-36,垂尾上有核能標誌,但實際核反應堆並不提供推力

1955年9月17日,“十字軍”首飛,出於安全考慮,該機的所有試飛都在人煙稀少的地區進行,而且在飛機爬升到安全高度後才敢開啟反應堆。1956年秋,XB-36H的編號又被改為NB-36H,但是此時空軍出於實用性考慮決定取消WS-125A項目。1957年3月28日,NB-36H進行了最後一次飛行,至此共飛行了47架次。1957年末NB-36H在沃斯堡退役,數月後被拆解,具有放射性的零件被深埋。美國空軍在1951年認真訂購了一架真正核動力的B-36H,編號X-6,不過因項目取消而沒有交付。

核動力的巨大魅力不僅吸引了美國人,蘇聯人同樣對核動力飛機充滿興趣。在1965年獲得批准製造一架飛行試驗平臺,飛行試驗平臺在圖波列夫的圖-95“熊”式大型轟炸機的基礎上改裝而成,被賦予圖-95LAL的新編號。與NB-36H類似,圖-95LAL雖然攜帶反應堆,但仍依靠常規動力飛行。

1961年5月,圖-95LAL首次升空。其反應堆安裝在彈倉內,周圍以鉛和塑料隔層作為屏蔽,飛機周身佈滿放射探測器。至同年8月,圖-95LAL共進行了34次飛行。飛行試驗的結果令人鼓舞,所以真正使用核動力發動機的圖-95改型的設計工作也隨後開始,新機編號圖-119,計劃於1965年實現首飛。但後來也許是遇到了與美國同行相同的難以解決的技術問題並受到美國NEAP計劃下馬的影響,蘇聯人終止了自己的核動力飛機研製計劃,圖-119也永遠失去了起飛的機會。

圖-119方案圖,和熊外觀上區別不大

可見,核動力並不是遙不可及的高科技,裝載在大型飛機上使用從技術上早就被證明是可行的。但處在冷戰中的美國和蘇聯都放棄了這樣的方案,一方面是安全性實在值得懷疑,是機械就會出故障,萬一核動力飛機在己方領土墜落,很可能帶來慘重的生態災難,大家可以參考一顆蘇聯衛星墜入大氣層,但核動力電池未燃盡落入地面帶來了不小的麻煩一事。另一方面則是整套設備的複雜程度大增,按目前科技難以確保其可靠性。

所以,民航客機是用來盈利的民用飛機,現在使用核動力毫無經濟性和可靠性可言。戰鬥機則塞不下核反應堆這麼個龐然大物。在現有科技條件下,核動力飛機不現實。


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已現在的技術製造核能飛機,應該沒什麼問題。早在冷戰時期美蘇就在研製核能飛機,只是後來隨著導彈技術的發展,有關核能飛機的計劃被取消了。


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