03.01 請問核動力導彈的原理?

蟲洞60


圖注:美國早期的核動力巡航導彈(採用核衝壓發動機方案)想象圖

所謂核動力導彈,簡單說就是使用核反應堆裂變反應來為動力系統提供能量的導彈,由於可控核聚變技術尚未取得關鍵性突破,因此核動力導彈使用的仍是裂變技術,使用的多是以鈾-235等裂變元素為主燃料的小型化核反應堆。

然而核動力導彈的原理,依據不同種類、結構和設計思路,其設計是多種多樣的。上世紀50、60年代,美國和蘇聯早期研發的核動力導彈,使用的是衝壓式核動力裝置,簡單而言,就是用核反應堆裂變反應產生的能量直接替代噴氣式衝壓發動機中的航空煤油燃料燃燒的能量,推動導彈飛行。但缺點很明顯,敞開式的核反應堆一路上飛到哪裡,核輻射核汙染到哪裡,危險性很大,根本不實用。這一方案在洲際彈道導彈出現之後就被束之高閣了。

上世紀80、90年代之後,產生了很多不同類型的核動力導彈原理,比如熱核火箭導彈方案,熱核火箭方案相當於用核反應堆替代液體火箭中的液體發動機,在結構和工作原理上與液體火箭比較相似,具有推力大、比衝高、可多次啟動等優點,但熱核火箭由於要安裝核反應堆輻射屏蔽裝置,因此個頭小不了,用於大型、重型導彈可能性比較大,用於中小型戰術導彈的可能性較小。此外還有核電火箭以及熱核火箭/核電火箭混合技術方案,其方案是先用核反應堆發電,然後用電推進火箭飛行,這種火箭的優勢在於供電,因此民用價值遠超軍用價值,目前,美國和俄羅斯都在開發推進與發電兩用的空間核反應堆動力系統,它在航天飛船推進、衛星和空間站供電方面有很好的應用前景。

此外就是核衝壓火箭,為核熱火箭設計合適的進氣道和排氣道,利用環境大氣作工質以取代通過管路從貯箱供給的推進劑,那麼核熱火箭就成了核衝壓火箭。但這種新型核衝壓火箭跟上世紀60年代搞的核衝壓發動機根本不是一碼事兒,這種新型核衝壓火箭,核反應堆是封閉式的,可有效屏蔽核輻射,採用的是與液體衝壓火箭這種成熟的動力裝置相似的技術,但區別是用核反應堆替代了液體燃料。由於液體衝壓火箭發動機在俄羅斯第一、第二代超聲速巡航導彈中應用很廣泛,因此核衝壓火箭作為一種不會洩露,技術上成熟的核動力導彈方案,只需要一定的修改,就可以直接移植在這些原先採用液體衝壓火箭發動機的導彈上,使得其在速度不減的前提下,射程達到理論上無限遠。

俄羅斯最新公佈的新型核動力巡航導彈,很可能採用的就是核衝壓火箭發動機方案。


兵工科技


這個是今年過年左右的熱點了,就核動力導彈來說,是今年普京在國情諮文報告中談到的一款俄羅斯新型巡航導彈。該導彈採用核動力發動機在大氣層內飛行。

首先從導彈的發射畫面來看,這枚導彈還是需要依靠火箭助推器發射到高空的。其次,在巡航飛行段使用了核動力發動機進行驅動。

使用核動力發動機的好處就是——這枚導彈的航行距離遠遠大於常規導彈發動機,這樣就可以繞開敵方的防空系統從防護薄弱的位置進行突防。

在飛行員駕駛飛機跟拍導彈飛行的過程中我們可以看到導彈飛行高度並不高,證明此導彈需要大量稠密的空氣作為工作介質,做高亞音速飛行。

但傳統的衝壓發動機很難在亞音速工作,因此,俄羅斯的核動力導彈在衝壓發動機腔體前部設置了一組由放射性元素裂變產生熱量驅動的斯特林發動機渦輪。進而使發東西大量吸入空氣押入衝壓腔體。在衝壓腔體中壓縮的空氣經過換熱器被迅速加熱膨脹並吸收斯特林發動產生的費熱迅速向後噴出形成動力。


這樣的好處:

第一、採用斯特林發動機驅動渦輪可以顯著的提高對核燃料的熱利用效率。

第二、理論上這種導彈飛行距離可以達到7-8萬公里(相當於能繞地球兩圈),就可以有效的繞開敵方的防空網了,從意想不到的地方對敵方目標進行攻擊

第三、由於核燃料和空氣並不接觸,那麼在導彈發動機工作的時候尾氣不會被放射性元素汙染,可以在自己國家境內發射

但目前只能壓音速飛行的核動力導彈還是有可能被敵方的戰鬥機、地對空導彈所擊落的。


軍武數據庫


俄羅斯總統普京於三月一日在俄羅斯馬涅什中央展覽大廳向聯邦會議發表2018年度國情諮文時提到,俄羅斯研發了多種新型裝備,其中就包括所謂“核動力導彈”。

普京發言原文如下:“2017年年底在俄羅斯中央核試驗場成功發射了最新型的俄製核動力巡航導彈。導彈飛行過程中核動力裝置達到目標功率,保障了必要的推力水平。這次導彈試射,讓傳統武器向配備核動力導彈的核武器戰略綜合體過渡成為可能。”

根據他的發言分析,導彈中包含一種新型核反應堆,它已經達到了小型化和輕量化,能夠安裝在巡航導彈上並極大地提高導彈的射程,取代了傳統導彈的液體燃料或者固體燃料。

關於核動力,它是利用可以控制的核反應堆來獲得能量,進而得到動力的。目前來看人類只能控制核裂變,無法控制核聚變,所以這種導彈應該是傳統的可控核裂變提供能量與動力。(氫彈是核聚變,人類目前無法控制核聚變的反應程度,我覺得毛子沒逆天到這種程度)

已經完成了輕量化和小型化的小核反應堆結構我們無法知曉,這也是各國間諜想要知道的,但咱們可以根據核潛艇,核動力航母的反應堆進行參考和分析。

他們用的多是壓水型核反應堆,原理是:反應堆中的鈾235進行鏈式反應,產生極高的溫度,高溫把反應堆內的密閉循環純淨水變為蒸汽後,經過其中的噴嘴加速變為蒸汽氣流,由氣流帶動相應的機械結構運轉,產生動力。或者由機械能轉化為電能,推動相應結構運轉。

傳統核反應堆:

(圖片源於網絡,侵刪)


所以這種導彈其中的反應堆一定能夠最終完成核能向動能的轉化,它的動力結構是導彈的心臟。

至於如何解決其中的冷卻等問題,我們無從知曉。

同時,導彈中一定會包含制導系統,戰鬥部,控制系統,翼等結構

制導系統:鎖定目標,實施精確打擊

戰鬥部:其中可以裝填傳統炸藥或者核武器對敵方目標實施打擊。

控制系統:保證導彈平穩,精確飛行


夜風snow


今早看到這個新聞,普大帝真是瘋狂,感覺現階段的技術以及國際形勢,發展此類喪心病狂的武器真的是難以理解。但是既然宣佈試射成功了,那我們就分析一下它的技術原理。

實際上核動力導彈這個概念並不新,而是冷戰時期的一個老技術,在冷戰大背景下,美蘇當時對於毀滅性武器的研發真是不遺餘力,先後發展過核動力飛機,核動力火箭,核動力導彈等等。既然這篇問的是核動力導彈,那我們就說一說美國當時的冥王星核動力導彈。

我們知道,飛行器要前進,必須要高速向後噴出相應的東西,噴出的東西又叫工質,一般的飛機利用噴氣式發動機,通過燃燒加熱空氣,向後噴射高溫高壓空氣。冥王星核動力導彈也是這個原理,不過是把一般核電站裡燒水的反應堆改成加熱空氣,加熱後的空氣向後噴射,使導彈前進。

那麼為什麼說它喪心病狂呢,首先,核電站是分一次迴路和二次迴路的,與核物質直接接觸的一次迴路是嚴格隔離的,這樣防止核物質的洩露,但是這樣的系統體積和重量都是導彈難以承受的,所以導彈必然是直接用核物質加熱空氣,那是一邊飛一邊噴射致命的核粉塵,可謂飛一路汙染一路。第二,與核動力航母,潛艇不一樣,導彈是一次性的,發射後就沒打算讓它回來,射程再遠,最終的結局還是墜毀在地面,那必然會導致嚴重的核洩漏。基於以上兩點,這個核導彈一定是末日武器,它的發射之時,就是世界的末日。


默默的電影人生



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