疯狂的念头，给飞机装上核动力:核动力是永久动力吗
时间：2020-02-19 07:36:59 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
相当于一个高尔夫球大小的500克铀燃料，一旦发生裂变，足可以让飞机环球飞行两次！ 据英国《泰晤士报》不久前报道，英国克兰菲尔德大学航空工程教授伊恩・波尔建议，就核动力用于航空运输业的可行性进行深入研究，从而使飞机可以摒弃燃油，转而使用核能。此举不但令飞机拥有无可比拟的航程优势，更将减少飞机废气排放对大气的污染。波尔还认为，核动力飞机将在本世纪下半叶走进我们的生活，全世界数百万乘客将依靠这种新型飞机出行。
报道称，冷战时期的试验结果显示，核能飞机没有无法克服的障碍，2050年左右即可让零废气排放的客机升空。采用核动力的A340级别的客机可直接从伦敦飞往澳大利亚或新西兰而中途不需经停。目前，美国已经将核动力用于无人驾驶飞机、宇宙飞船及相关轰炸机和战斗机的研究，并取得了实质的进展。
自人类历史上第一座核电站建成以来，世界各国都在考虑在更大范围内应用核能，核动力飞机就是这样一个大胆而怪异的产物。核动力飞机的巨大优势可以简单用一句话来概括：相当于一个高尔夫球大小的500克铀燃料，一旦发生裂变，产生的能量相当于1700吨煤油或者3000吨煤充分燃烧时的能量。换句话说，消耗这么一点铀，飞机可以环球飞行两次！
更令军事专家们倾心的是，加装了核动力的飞机可以在空中连续飞行好几天，可以脱离类似航母以及基地的依赖。像核潜艇一样，核动力飞机进行远程巡航，可以令对方的进攻和防御都措手不及。携带反导弹武器进行巡逻飞行的核动力飞机进行巡逻性的飞行，足以对付敌方发射的导弹。
美苏曾研究核动力轰炸机
美苏两国在20世纪50年代开始研制核动力轰炸机，并且都制造出了用于反应堆测试的验证机。当时，最有名的就是美国空军X-6项目，按照美国空军和美国原子能委员会的设想，X-6以B-36 轰炸机为基础，安装一台通用电气P-1 小型核反应堆，其产生的热能将带动4台通用电气J47涡轮喷气发动机运转，从而为X-6提供飞行动力。
1955年9月，安装P-1核反应堆的NB-36H原型机制造完成并开始测试。轰炸机的驾驶舱加装铅板抵挡放射线，P-1型反应堆的总重量为1.59万千克，并采用了多重金属防护外壳。加上专门设计的反应堆操纵系统和操纵面板，整个反应堆系统重达20吨。NB-36H于德克萨斯州西部和新墨西哥南部上空的飞行途中“发热状态下运转”，但发动机采用煤油作为动力。这一系列飞行试验的目的是证明机组人员身在机舱很安全，不会遭受核反应堆的辐射。每次飞行试验时，一架满载海军陆战队员的飞机都进行护航，时刻准备应对意外事故的发生，若轰炸机坠毁，陆战队可立刻跳伞封锁附近区域。1956年秋，NB-36H在完成了最后一次飞行之后就再也没有上过天空。随后，空军正式上马X-6轰炸机项目，但由于不久后洲际导弹的大量服役，美空军随即宣布取消了该计划。
当苏联克格勃获悉美国正在研制B-36核动力飞机，苏联领导人真的坐不住了，随即开始了自己的核动力战略轰炸机计划。1955年8月12日，苏联部长会议下达第1561-868号决议，要求组织一批科研机构和航空企业从事核动力飞机的研究。代号图-119的计划随即启动，也就是在图-95战略轰炸机上使用苏联自己的VVR-C核反应堆。采用4台核发动机，为了减轻核辐射对机组人员的影响，发动机分成上下两层，并排安装在飞机尾部的隔离舱里。导弹和炸弹则直接安装在悬挂架上，部署在机舱内部。其设计复杂程度远远高于NB-36H。凭借诸多成熟部件，许多人都认为这架图-119肯定会成为苏联乃至世界上第一架核动力飞机，但最后还是因为短期内无法解决反应堆的有效控制和散热问题而搁浅。1962年，苏联第一架核动力飞行平台图-119试飞成功，这架核动力飞机一共进行了60多次的飞行试验。后来，和美国一样，苏联认为，既然已拥有洲际弹道导弹，核动力飞机就显得多余了，于是放弃了测试项目。
技术尚有诸多“拦路虎”
从美国和苏联研制核动力飞机的过程来看，核动力轰炸机之所以被取消，一方面是由于核反应堆的技术无法达到性能要求，动则几十吨的反应堆系统，严重制约了飞机性能和有效载荷。目前实用型的核反应堆都很庞大，这对于地面电站来讲，并不是什么问题，对于航空母舰来说，也有足够的空间放得下，但对于飞机却有很大的难度。既使航空核反应堆小型化的技术得到解决，核动力装置也要上百吨。
尽管现在的核反应堆的小型化技术已经相当成熟，而要制造一个安装在飞机上的核反应堆，不但对于飞机结构强度有很大要求，同时对反应堆的有效控制、运行技术要求也非常高。另外，即使有能够搭载核反应堆的超大飞机，还有一个技术问题就是反应堆的冷却。核反应堆在工作过程中产生大量的热量，这些热量必须被迅速带走，否则极易发生反应堆爆炸等恶性事故。当年俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇的爆炸事故，有人推测就是由于散热系统老化而引起的。船舶可以利用海水，核电站可以利用陆上的河流或海边的海水，而飞机是快速活动的装备，无法有效接通水源进行反应堆冷却。当然，飞机可以用空气冷却，可惜目前的空冷技术还无法满足需要。
其实，核动力飞机最大的障碍还是反应堆的核辐射屏蔽。在地面核电站或核动力舰艇，核反应堆并不是很大，但为了防止核辐射的防护设施却非常庞大。包括厚厚的防护水泥墙和铅板屏蔽层等，这些在排水量几万吨的航母上可以做到，但在飞机上却难以实现。此外，核动力发动机与常规动力航空发动机的最大不同是没有燃烧室，而是要把原子能作为热能的来源加以利用。当空气进入飞机，经过多级压缩器压缩后，不是被送到燃烧室与油混合燃烧，而是通过原子能热交换器去加热，经过加热的空气迅速膨胀来推动涡轮转动，灼热的高速气流从尾喷口排出，产生比一般航空发动机大得多的反作用力，从而达到利用核能使飞机升上天的目的。然而，由于这种技术远不如常规航空发动机成熟，仍然处于探索阶段。
当然，这些困难并不意味着核动力飞机只能是水中望月。由于核动力飞机在动力能源的利用上是航空煤油的200万倍，航程、作战半径和运载能力有巨大优势，近几年核动力飞机的研制步伐又大大加快了。
英国《飞行国际》杂志科技编辑罗布・柯皮格表示，核反应堆更适合安装在用于侦察或近距离格斗的无人驾驶飞机以及宇宙探测飞船上，因为相比于客机，它们不必采用大量的防护措施。美国空军披露，正在研制核动力/常规动力混合使用、可在空中滞留一个月以上的高空、长航时无人飞机（HALE），是因为最近在核动力技术领域取得了新的成果。这种核能技术不等同于核裂变，没有明显的中子释放，因而在防护方面要求也较低。为减少环境污染的风险，HALE要求在6100米高度以下采用常规动力，并且装一个厚70毫米，重1250千克的铅防辐射罩。
从长远来看，清洁高效的核能无疑是取代传统矿物能源的首选，成为人类文明进步的推手，因而，我们有理由对核动力飞机的未来充满期待。
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