以后会有核动力飞机吗?
核动力飞机早就有了,这个不是什么稀罕事儿,美苏两国都搞过这种设计,但因为不实用都下马了。
美国空军造在1946年5月就开始了核动力飞机的研制,他们开展了一项名为“核能推进引擎飞机”( Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft )的项目,简称NEPA,项目将刚刚开发的新型轰炸机B-36作为载体,并成功在1951年将项目演进到“飞机核反应堆计划”阶段(Aircraft Nuclear Propulsion (ANP) program)。
美军选取了一架B-36H-20-CF(序列号51-5712)作为“NTA”(Nuclear Test Aircraft 核试验飞机)使用,这架飞机被命名为“XB-36H”,后来又改名为“NB-36H”,它的尾部炸弹舱被被改造成反应堆舱,里面塞了个1000千瓦的风冷式核反应堆。
这架飞机从1955年到1957年,共进行了47次试飞,完成了215小时的飞行时长,进行过89次反应堆试验,然后美国人就不再关注这个项目了。
原因很简单,美国科研人员一开始就预料到反应堆的风冷效率问题,以及反应堆工作时对人员的辐射问题。随着对原子能开发逐渐的深入,这个源于1946年的计划不断被发现各种不现实问题,比如反应温度始终无法解决,而辐射问题更是连按都按不住。
实际上,美国人并没有在NB-36H上进行任何关于“核动力飞行”的项目,虽然反应堆在运行,却没有为飞机提供动力,大量的时间都用在测试反应堆辐射对飞机系统的影响,包括人员的受辐射情况、机载电子系统受到的干扰影响等等。
为了应对核辐射,这架NB-36H下了很大的功夫,反应堆和驾驶员中间被安装了一堵4吨重的铅质辐射护盾,机组人员则需要在经过深度改装的,被铅板和橡胶包裹的驾驶舱内工作,连风挡都换成了1英尺的厚铅玻璃。
为了给反应堆散热,飞机侧后安装了大量的进气和排气口,它们将在飞行中源源不断的完成换气,以气流带走反应堆的热量。
此外,“NTA”飞机每次试验完毕,都必须完成一整套严格的下机流程,地面勤务如临大敌,机上飞行员也紧张无比,在确保反应堆无恙、辐射指数未超标后,飞行员将会被接走并进行检测与洗消作业,而飞机则会开启炸弹舱,以近乎大卸八块的方式,用起重机拆除重达35000磅的核反应堆,简直麻烦的要命。
YB-60项目下马后,美军改用了B-29型轰炸机作为主要的NTA机型,他们已经对核动力飞机开始丧失信心,这些“NB-29”只在炸弹舱携带放射性擂胶囊,以测试飞行中整体的辐射影响水平。最后人们得出了沉痛的结论——虽然可以做到相当高的辐射屏蔽水平,但这意味着需要更高程度的成本,以及更大的飞机和更大的有效载重。
研究人员最后总结了核飞机的三点难题:
1.飞行中如何持续有效的冷却反应堆?
2.怎样良好的保护飞行员和机体不受辐射损坏?
3.反应堆的输出动力如何由热能变成机械能?
实际上美国人的核飞机研究方案不止ANP项目这点东西,他们还有不少并行方案,且初步解决了一些问题,但通过对项目的前景推演和学者论证,美国人得出了“核飞机需要至少15年才能拥有发展的技术前提”,因此他们很现实的封存了核飞机的发展计划。
苏联在同时代进行了与美国人近似的研究,热衷于核武器的赫鲁晓夫在1955年签署1561-868号决议,于是在伊戈尔·库尔恰托夫的带领下,苏联开始研究核飞机。但直到1965年他们才获得了批准,改装一架图-95“熊”式战略轰炸机做为试验平台。这架被改装的图-95得到了图-95LAL的编号,它也驮着小型反应堆上天试验了几回,全都是辐射和温度测试,与美国人在B-36上做的没区别。
据说当年苏联特工还搞到了NB-36H的详细情报,连反应堆位置、散热设计等内容都有,然而当人们拿着图纸找飞机设计专家图波列夫审阅时,图波列夫直接开喷了——我去!你们要在飞机上搞桑拿吗!
当时苏联人通过情报和科学分析,将美国人的机载核反应堆诠释为“澡堂里的桑拿房”,图波列夫等飞机专家都不看好这项设计,乃至图-95LAL改造完成时他们都仍不以为然,认为反应堆防护标准脱离实战,哪怕开了一个小缝,那也形同“大冷天拉开裤缝在野外撒尿”——绝对会出大事的。
最后图-95LAL在经历了34次试验飞行后被放弃,苏联人的总结是:机体死重太多、有核污染的危险、技术上存在实用化难题。面上“不以为然”的图波列夫设计局为核动力飞机进行了20多年的研究,最后仍然只能流于图纸。
核飞机最大的难题是引擎动力,美苏当年都没有实质性完成相关引擎的试验工作,但他们也留下了很多技术财富,成为后世的研究方向。只不过大气层内飞行的核动力飞机确实不安全也没必要,长时间飞行又可以通过空中加油或计划任务等方式为完成,人们也就不怎么待见核动力飞机了,更多的是希望将核动力作为未来太空飞行的动力模式。
已有的几个核动力方案,主要集中在核爆炸脉冲推进、核冲压、核热推进、裂变碎片推进、TIHE“触发异构体反应”核反应堆发动机等几个技术上。但还是那个问题,人们对于大气层飞行已经进行到相当高水平的阶段,并不怎么待见核发动机,现存的技术难题也实在太多。
倒是俄罗斯近年推出的9M730海燕 (Bourevestnik)“核巡航导弹”与“核飞机”的概念高度近似,普京在2018年3月的年度国情咨文中提及了这种武器,称之拥有无限的航程,是可以“挫败美国反导系统的新型战略武器。”
这种北约称为“SSC-X-9 Skyfall”的武器据称采用了与核反应堆结合的涡轮风扇发动机,它的核心部分集成了超小型的核反应堆,可以不断释放热能,并加热进气口抽入的空气,然后形成膨胀式的推进气流,为导弹提供推进力,听起来就是个强化了加力燃烧室的喷气机引擎。
可以说,如果俄罗斯的这种巡航导弹发动机可以稳定应用的话,未来战机没准就会应用上这种核加力技术。虽然它的加力效率和加速能力相当一般,但在增加航程方面却拥有很大的优势。
也许明天核动力飞机就会来临呢?这是没准的事儿,有时候技术的发展方向只是一棵需要浇灌的树而已。
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