有核动力航母,有核动力飞机,为什么不制造核

2022-07-05 13:28 点击:98 编辑:邮轮网

角色不尽相同,相信将来也会出现。

核动力航母,执行的是全球无限航行的战略威慑、作战任务。

核动力飞机(轰炸机)所承担的任务也是相同的。

如果要研发核动力无人机,主要也是利用其不用考虑驾驶人员的承受能力,保证能长时间巡航监视某一地区的形势变化,适时传回有价值情报及对即时发现目标进行直接打击摧毁。可单独长时间执行任务,相比动用核动力航母编队或核轰炸机的政治风险小、且成本也要低得多。

另外,为核动力无人机提供动力的,也不是人们印像中的船用核动力系统。核装置再小型化,那也是任何无人机装不下的,更可能的是一种高能核燃料电池。随着科技发展及实际需要,核动力无人机也是会适时出现的。

核动力无人机,要是巡航是出了故障,坠毁在它国领土咋整呢?这样的无人机就是战略核导弹嘛。知道啥是中导条约吗?

核动力航母驱动螺旋桨的原理是什么?

现代船舶推进动力有柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机、柴-燃混合、柴电动力、核动力等。其中核动力具有功率大、航程近似无限等很多优点,在航母、核潜艇和破冰船、科考船上广泛使用。

目前绝大多数船舶核动力都是压水反应堆,用高压轻水(纯净普通水)作冷却剂和慢化剂,将热量从反应堆一回路中带出来。压水反应堆成熟可靠,结构紧凑,非常适合船舶使用。

▲“戴高乐”航母的推进系统

核反应堆产生热能,却不能直接输出机械能、电能(航天器上的同位素电池可以小功率转换)。要驱动大型舰艇前进,还要有一整套转化流程,从反应堆—高压蒸汽循环系统—汽轮机—发电机、变速齿轮系统—主轴—螺旋桨推进。

1、核燃料在反应堆芯中裂变,释放出热中子和热能。硼、镉、碳化硼、银铟镉等材料制成的控制棒,可以吸收中子数量,控制裂变反应速度,最终影响螺旋桨功率。

2、轻水在1标准大气压下,温度升高到100摄氏度就开始沸腾。而反应堆一回路中,轻水加压到150标准大气压,温度升高到343摄氏度也不沸腾。

水的比热很高,能携带大量热能,轻水在反应堆一回路中吸收大量热能,然后在主冷却泵驱动下到达到蒸汽发生器。

3、反应堆中有2个独立回路,相互隔绝避免辐射泄露。一回路的水从堆芯流过,有很强的辐射性,不能直接做功,必须通过热交换器与二回路中的水热量交换。这个过程中肯定有能量损失,但也没办法。

4、二回路的水加热后成为过热蒸汽,沿管道到达汽轮机。蒸汽从高压喷嘴中喷出,推动汽轮机叶片旋转,将热能转化成机械能。

▲核电站的热能转换模式

5、汽轮机转速太快,还不能直接输出到螺旋桨。要经过减速齿轮组减速,通过轴系输出驱动螺旋桨旋转。

大部分热能转换成机械能,一部分热能通过汽轮机后面的电动机转换成电能,供应全舰电器使用,还有一部分过热蒸汽供蒸汽弹射器弹射飞机。

▲正在吊装的减速器

▲“福特”号航母螺旋桨传动轴系

随着全电推进系统发展,人们也在积极尝试将核能转化成电能,将日常供电、电力推进、舰载武器设备供电合而为一,用电动机驱动螺旋桨。

只是现在大型同步感应电机技术还不太成熟,所以在中小型舰艇上使用较多,在大型航母上还不行。英国“伊丽莎白女王”级航母以两台燃气轮机+全电推进,航速只有25-27节,达不到航母30节的标准需求。

▲先进电机

另外航母以高速大功率运行时间多,动力系统利用效率高,对全电推进需求还不太迫切。

从热能到机械能转换中能量损失很大,美国“福特”级航母的A1B反应堆热功率达650~700兆瓦,最终汽轮机轴输出功率104兆瓦(28万马力),另外还有96MW用于发电。

综上,经过蒸汽轮机、减速齿轮组的一系列转化,核反应堆的热能最终变成机械能和电能,驱动螺旋桨旋转,供应全舰电力。

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恩,烧水呗

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