世界上有核动力飞机吗?美苏的核动力轰炸机为什么没有实现?

原标题:世界上有核动力飞机吗?美苏的核动力轰炸机为什么没有实现?

随着核能的发现和应用,采用核动力的武器装备也越来越多。众所周知,目前世界上有核动力航母、核动力潜艇、核动力巡洋舰等以核能为主要动力来源的装备,但是世界上为什么没有诞生核动力飞机呢?其实在上个世纪五六十年代,美国和苏联都进行过这方面的研究,试图为轰炸机装上核动力,但最终并没有实现。那么,美国和苏联研制的核动力轰炸机究竟是怎样的一款装备呢?是如何在轰炸机上安装核动力装置的呢?今天就为大家简要分析一下美苏核动力轰炸机的研发过程,介绍一下核动力轰炸机的基本特点。

一、核动力轰炸机的研发背景

美国是全球第一个拥有核武器的国家,也是第一个研究核动力的国家,早在1946年就开始研究潜艇用核反应堆。1955年,美国制造出了世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号,这是全球第一种以核能为动力的武器装备。与此同时,美国空军也在尝试研制核动力飞机。将核能作为动力来源,是因为它不像常规动力那样,需要不断的添加燃料才能持续工作。无论是常规动力潜艇,还是常规动力轰炸机,它们的航程都受到燃料的制约。美国海军研制核动力潜艇,主要目的就是增加潜艇的续航能力,可以驶向更远的大洋执行任务。

得知美国海军的核动力潜艇计划后,美国空军也开始了类似的研究,因为美国空军的战略轰炸机同样受到航程的限制。如果能够将核能用在轰炸机上,那么从理论上来讲,轰炸机的航程将不再会受到动力装置和载油量的制约。1940年代后期,美国空军联合美国原子能委员会,共同开始了NEPA计划,旨在研制一种核动力飞行器。从1948年到1951年,对反应堆、动力传动系统和机体等进行了设计和研究。在核动力的选择上,先后论证了双反应堆、混合动力、单一动力等方案,最终选择了单反应堆设计。

1951年,NEPA项目进入到实施阶段,为了缩短研发周期,美国空军计划在B-36远程轰炸机上安装一个小型核反应堆。这款轰炸机是当时美国空军拥有的最大轰炸机,最大起飞重量180多吨,航程超过一万千米,最大可达16000千米,使其成为验证未来核动力轰炸机的最佳选择。美国将改造之后的B-36轰炸机命名为X-6试验机,也称为NB-36H

在上世纪五十年代初期,苏联也开始了核动力飞机的研制工作。1955年8月12日,苏联正式通过了一项决议,计划研制一款新型核动力军用飞机。根据决议,由图波列夫设计局和米亚西舍夫设计局等负责飞机机体的研制,由两个原子能研究机构负责小型核反应堆的研制。在这之后没多久,苏联得知美国也在研发核动力飞机,于是加快了进度。1956年3月28日,苏联决定直接在图-95战略轰炸机上加装核反应堆,以尽快研制出核动力飞机。新的方案交由图波列夫设计局完成,后来该项目被命名为“119”工程,苏联首款核动力轰炸机也被称为图-119轰炸机

二、美国X-6核动力轰炸机的研发历程

X-6试验机是在B-36轰炸机的基础上,加装一个P-1型核反应堆,为轰炸机搭载的4台J-47涡轮喷气式发动机提供动力。1955年,NEPA项目在一架B-36轰炸机的原型机上安装了一台P-1型核反应堆,设计输出功率1000千瓦。同年9月17日,这架X-6原型机成功进行了第一次飞行。P-1型反应堆没有采用液态金属或淡水冷却方式,而是使用了风冷却,因此它的自身重量只有约1.6吨。

为了屏蔽反应堆所产生的核辐射,X-6核动力轰炸机采取了两个方面的措施。一个是在反应堆的表层加装多层重金属防护外壳,这也使反应堆的总体重量增加到了20余吨。另一个是将所有机组成员安置在一个被隔绝的驾驶舱里,使用了4吨多重的金属和橡胶,制作了一个直径约2米的圆形防护罩,专门对舱室进行了防辐射处理。即便如此,核反应堆所产生的辐射仍然会对机组成员产生一定伤害,甚至还损坏了飞机上的零部件。在飞行试验后,X-6核动力轰炸机上的橡胶轮胎遭受了一定程度的破坏。

X-6核动力轰炸机的长度为49.4米,翼展70.1米,机高14.22米,机翼面积443.32平方米。该试验机的空重为77.89吨,最大起飞重量约187.96吨,搭载6台Pratt&Whitney R-4360-53升力发动机,单台升力3800千克力,以及4台J47-GE-19推力发动机,单台推力2360千克力。据称X-6试验机以740千米/小时的速度巡航时,最大航程可达48300千米。在实际试飞中,X-6试验机并没有使用反应堆产生动力,依然使用常规动力飞行

1956年秋,X-6试验机进行了最后一次试飞。在累计一年多的试验中,X-6试验机总计进行了数十次的飞行,最终仍未达到设计需求,无法解决安全方面的问题。在研制X-6核动力轰炸机的同时,美国诺斯罗普公司也提出了一个核动力轰炸机方案,准备在研制中的XB-70超音速战略轰炸机的基础上,加装一个小型核反应堆,用于驱动6台J-93发动机。但是该项目也无法实现预定目标,最终随着XB-70超音速轰炸机项目一起停止了研发。

三、苏联图-119核动力轰炸机的研发历程

图波列夫设计局接到任务之后,立即开始了核动力轰炸机的设计工作。与此同时,苏联原子能研究机构也很快研制出了一款小型核反应堆。1961年,搭载了核反应堆的图-95M原型机进行了首飞,这架飞机被称为图-95LAL,项目被命名为“119”工程,后来被称为图-119轰炸机。图-95LAL试验机的反应堆安装在机舱中部,通过复杂的传动装置驱动4台HK-14A涡桨发动机。在冷却方式上,图-95LAL的反应堆采用了液态钠作为冷却剂,同时还在反应堆下方搭载了一个装满淡水的巨大水箱。

为了减少反应堆的核辐射,图-95LAL试验机的反应堆同样包裹着多层重金属防护罩。在图-95LAL的驾驶舱和反应堆所在的动力舱之间,加装了两道隔离门。在机身前中后等部位均安装有辐射传感器,左右机翼两端也各安装了一部辐射传感器,机组成员通过这五个传感器可以了解反应堆的辐射情况。在反应堆的四周,还安装有监控设备、温度探头等,并且和驾驶舱中的显示器、仪表等相连接。为了及时的掌握反应堆的运行状况,图-95LAL轰炸机在试飞时还搭载了一名核物理专家。

图-95LAL核动力轰炸机的长度为46.17米,翼展50.04米,机高12.5米,机翼面积283.7平方米。它的空重为90吨,最大起飞重量172吨,搭载4台HK-14A发动机,单台推力15000千克力。图-95LAL的总体技术要比X-6核动力轰炸机先进不少,但依然无法解决核动力遇到的问题。在1961年图-95LAL试验机进行了30多次试飞,反应堆的总体表现比较稳定。不过机组人员还是受到了一定辐射,出现了身体不适的情况。1969年,图-95LAL试验机进行了最后一次飞行,之后就停飞了。

在图-95LAL试验机的基础上设计的图-119核动力轰炸机,计划搭载2台HK-12M和2台HK-14A发动机,基本布局和图-95LAL试验机相同。图波列夫设计局还曾提出过另外一个核动力飞机方案,采用带后掠翼的上单翼体气动布局,计划搭载4台HK-14A发动机,可以连续飞行两昼夜。不过该方案和图-119一样,并没有取得成功。在1965年,安东诺夫设计局提出以安-22运输机为基础设计一款使用核动力的反潜飞机。1970年,一架搭载了核动力装置的安-22试验机进行了多次试飞,由于出现了严重问题,于是在该年6月停止了测试。由于一系列的失败,苏联最终取消了核动力飞机的研发。

四、美苏研制核动力轰炸机的意义

无论是美国的X-6项目,还是苏联的图-119方案,都是对核动力轰炸机的一种尝试。然而跟潜艇、航母或巡洋舰等不同,轰炸机本身的体型并不大,无法搭载一整套的标准化的核动力装置,遇到了很多无法解决的困难。X-6的原型机B-36轰炸机和图-119的原型机图-95,都是十分成熟的远程战略轰炸机,在技术上不存在任何难点,因此X-6和图-119的最大技术障碍就是核动力装置的小型化和安全性问题。

即便可以解决反应堆自身的小型化难题,但是要想杜绝反应堆的核辐射,必须进行多重防护,这无疑会增加反应堆的体积和重量,和核动力装置的小型化要求刚好背道而驰。比如X-6核动力轰炸机使用的P-1型反应堆,自身重量只不过1.6吨,但是加装的防护装置是其本身重量的十多倍。导致其总重量较大。而且即便有重重防护,机载反应堆产生的核辐射依然会对飞行员和飞机机体产生一定危害,核动力轰炸机的安全性问题依然无法彻底解决。

随着武器装备的不断发展,特别是弹道导弹技术的不断进步,美苏的远程精确打击能力不断提高。另一方面,由弹道导弹核潜艇和远程战略轰炸机组成的核威慑网络不断完善,所以美苏都放弃了对核动力轰炸机的研发。此外,核动力飞机自身存在很多问题难以解决,其用途也完全可以由其他武器替代,因此随着时代的发展,核动力飞机已经失去了继续研发的意义。不过美国的X-6和苏联的图-119等关于核动力轰炸机的尝试和探索,仍将在航空发展史上留下浓重一笔。返回搜狐,查看更多

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