早在二战刚刚结束,人类才刚刚真切的感受到原子当中蕴藏着的无限力量之后,没多久对于原子能的渴望就已经渗透到了人类生活的方方面面,我们要用核电站来点亮城市的夜晚,要用核动力汽车带着老婆孩子去兜风,要用核动力火车装着梦想去远方。
当然这些都还只是民用,谈起来风花雪月,做起来步履蹒跚,但军用可就不一样了,效率那可就高多了。当时的美国和苏联都有各自的核动力研发计划,并且都渴望着同一样东西能够不停下来加油,就直接飞到对方上空的轰炸机。所以把核反应堆装飞机上,这事儿人类早就已经干过了,并且因此诞生了两架轰炸机和两台核动力引擎。
核反应堆通过核裂变来产生热量,所以能够提供出持续而大量的热,核电站的做法就是拿这部分的热去烧水,让产生的高温温蒸汽去带动发电机旋转,进而发出电的。那么在飞机的引擎里面核反应堆也是这么先烧水发电,然后再给电风扇供电让它转起来的吗?
飞机的涡轮发动机核心其实就是要把从前方吸进来,并通过压缩机压缩之后的空气在燃烧室里面加热,使之从后面喷出带动涡轮旋转的。传统的方式是要往燃烧室里面喷油,然后点燃这部分混合气体使之上升到工作温度。
所以通过这样的方式其实是很容易就能把原来的常规喷气式引擎改造成核动力,喷气式引擎的只需要保留前后隔开,中间插进去一个核反应堆的模块就可以了。并且如果还是采用直接空气循环方式的话就更简单了。
什么是直接空气循环?就是指从压缩机进来的高压空气被直接接通到核反应堆的堆形当中,一方面为堆芯降温,另一方面也可以很直接的从这些燃料棒身上获取热量,从而达到原先由燃烧室来对空气加热的效果,这样做的好处显而易见,因为没有中间过程,所以热效率很高,但缺点也很明显。这些跟燃料棒直接接触的空气在之后是会从隐形的尾部喷射出来的,这也就意味着核辐射会随之大量地散布在大气当中,完全无法接受。
所以与之相对就有了一个叫做非直接空气循环的结构。在这样一个结构当中,通过压缩机的空气不会直接接触到反应堆的堆芯,而是会与某种中间介质来做热交换。这些中间介质通常是在密闭环境下不断循环,与堆芯和外界的水或者是水银,他们将反应堆的热量带走帮他降温,也将这些热量带给压缩空气帮他加热。由于是在密闭环境下循环的,所谓好处自然是大大降低了核辐射,但与此同时也降低了热效率。1950和1960年代,美国和苏联据此思路都分别开发出了各自的核动力轰炸机。
1955年9月17日,这架打开了核反应堆的飞机首次飞上了天空,由于温度传感器的故障,发生了一次堆芯熔毁的事故,太可怕了,美国政府一下子就清醒了,过来想想还是不要去承担这种没有太大必要的风险,于是肯尼迪总统最终在自己的任期仅剩一个月的时候终止了空中核推进的计划。
再看苏联那一边,同样也是在自家的发动机上改造,装着核反应堆的也是炸弹仓,前后也一共试飞了34次,大部分时间核反应堆是关闭的,开启的次数寥寥无几,但就是这么几次试验,充分验证了核动力飞机的可行性。
据初步估算,核动力飞机一次性能够绕地球赤道飞行80圈不停歇,前提是飞行员还没有被辐射死,跟美国一样,尽管在驾驶舱裹满了厚厚的铅板弹,辐射剂量依然是相当的致命。所以最后苏联政府也不得不认同跟美国一样叫停了核动力飞机的项目。
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