核动力飞机,首先是飞机,其次是核动力。
飞机必须提供升力(推力和机翼由空气动力产生升力),早期是螺旋桨,现在是喷气式,但是,简单来说就是提供推力的方式有变化,那么,核动力飞机,用什么提供推力呢?
可能有以下几种,1电机,2机械能,3粒子流
1电机就是用核反应堆发电,电推。可能性太小。
2机械能,用核反应堆转化为机械能,类似直升机,可能性几乎没有。
3粒子流,这个可能性最大,问题是,粒子流发动机根本就是在理论上可行,没有任何实验,所以,100年内,恐怕不可能。
上面说推力问题,下来说核动力。
核动力无外乎裂变和聚变,裂变污染大,可控性好,但是,你看看核电站有多大,就知道不可能了。
聚变现在在实验,可控性在增强,但是,体积也非常大。
类似核潜艇核航母的反应堆体积也非常大,装飞机上几乎不可能。
类似核动力汽车的,体积可以,但是,电力太弱,简单来说就是功率太小。
综述,要建核动力飞机,首先核动力反应堆小型化,其次搞定电机,做大型运输机形式的核动力飞机,还是有可能的。
从技术角度来看是没有问题的,但是主要还是存在以下几个原因……
第一,实用性问题,民航客机基本上用不上,除非是开发出跟游轮一样的观光游览飞机,长时间留在空中,
第二,长时间滞空在军事上作用是很大的,比如侦察机,预警机,电子战飞机等等,都需要长时间滞空,但是目前的飞机发动机技术还没达到那么高的要求,战机的发动机寿命都很短,而且不能长时间运行。
第三,核辐射的防护问题,一旦出现事故,或者被敌方击落,那后果就是不堪设想的!
当然还有很多其他原因,所以短时间内核动力飞机还不会被研发出来!
美苏都研究过,不过面临巨大的安全风险,所以没办法实际应用。试想一个大的核反应堆在头顶上飞,岂不是超级可怕。
为什么有人觉得航母可以用核动力,而驱逐舰、护卫舰等军舰很少用核动力?
曾经的“California”级核动力驱逐舰、“Bainbridge”级核动力驱逐舰和“Virginia”级核动力驱逐舰等,就是美国曾经玩过的核动力驱逐舰,但是在后面这些舰艇全部都改成核动力巡洋舰了,而且在90年代这些核动力巡洋舰也已经全部退役了,因为除了核动力航母以外,护航的那些小舰艇没必要弄成核动力的!
因为对于普通的小型舰艇(相对航母)来说,食物、弹药等补给物资对舰艇自持力(即各种物资的补给周期)的影响远大于燃油量决定的续航性对舰艇自持力的限制,小型舰艇使用核动力系统的话,其整个动力系统的体积仍然大于需要油库的常规动力系统,从而导致在舰上占据更大的空间,进一步影响到对食物和弹药等其他物资的携带量,所以,小型舰艇使用核动力,其自持力相比使用常规动力反而下降了,自持力都不行,巡航性再强也没用!
但是航母这样使用蒸汽轮机(因为大型燃气轮机技术还不成熟)的巨型船舶就不一样了了,首先对蒸汽轮机来说,使用核动力比常对动力是更加合适的,其次,航母上的弹射系统(蒸汽弹射或者电磁弹射)对蒸汽动力或者电能的需求量是很大的,而刚好核动力系统相比常规动力能带来更大的能源优势,最后,由于航母的超大体积和吨位,上面能携带的各种物资补给远远不是驱逐舰这样的小舰艇能比的,这样一来,航母的续航能力就很重要了,对自持力的影响和限制会超过武器弹药、生活物资这样的补给。
打个比方,假如航母的自持能力是两个月,使用常规动力时的续航能力为一个月,那么就意味着每个月都需要补充一次燃油,以保证作战能力,但是换成核动力就没那么麻烦了,基本上不用考虑续航能力,只要每隔两个月补充一次各种物资就行了,其作战周期提高了一倍!而对于驱逐舰这样的小舰艇来说,如果续航能力和自持能力都是一个月的话,即使把动力系统换成核动力的,有了无限的续航能力,但是其自持能力却仍然是一个月甚至变得小于一个月,这样一来,补充物资弹药的周期时间不但没有增加,反而可能变短了,同时作战周期也一样变短,那么核动力系统就不再是优势,反而是负担了!
因此,这就是为什么小型舰艇没必要使用核动力的原因了,因为核动力系统对于航母这样的巨型船舶来说才能起到加成作用,对于驱逐舰这样的小舰艇反而是负担,而且目前的常规动力技术在船舶的续航性与自持力之间的平衡已经做的很完美了,没必要再去弄什么核动力,驱逐舰这样的小舰艇,生存性也比不上航母,造价高昂的核动力系统弄在上面不也是浪费么?搞不好一发导弹就能把你送进海底!
以目前的技术水平,水面舰艇采用核动力技术上没有任何问题,在“冷战”期间美、苏都发展过包括核动力巡洋舰、驱逐舰等核动力水面舰艇,但目前核动力系统主要应用于航母(美国、法国)、核潜艇还有俄罗斯一艘“彼得大帝号”核动力巡洋舰,在驱逐舰、护卫舰等中小型水面舰艇均没有采用核动力。
美国海军曾经的“全核舰队”:“企业号”核动力航母、“长滩号”核动力巡洋舰和“班布里奇号”核动力驱逐领舰!
核动力系统没有在驱逐舰、护卫舰等中小型水面舰艇上使用,主要是以下两个方面的原因:
1)建造成本过高:从技术角度讲,目前各国在核潜艇上核动力系统在3000吨以上的水面舰艇上都可以采用,而且由于水面舰艇空间相对潜艇要更充足,安装、使用完全没有问题;但是,相对于常规动力系统,制造要求和制造成本十分高昂,甚至与常规动力系统的造价有量级上的差异。此外,以目前的核技术和工业制造水平,核动力系统的造价也不会随着功率的降低而等比例下降,举个简单的例子,如果核潜艇上30000马力的反应堆造价是10亿的化,那么功率是10000马力的反应堆造价可能是6-8亿。也就是说对于中小型驱逐舰或者护卫舰来说,虽然其需要的功率较航母、巡洋舰小很多,但是其造价却基本相当,而驱逐舰、护卫舰是需要大量装备的水面舰艇,这样的高成本对于任何一个国家都是难以承受的。法国“戴高乐号”核动力航母上的K-15核反应堆结构“闻名全球”的美国LM-2500舰用燃气轮机
2)维护及退役处理复杂:常规动力系统,如汽轮机、燃气轮机、柴油机等,在舰艇退役后可以方便的进行拆解、回收再利用等,但是对于核动力系统,其退役、拆解及后续处理等都是有严格的规定的,而且,由于核动力相关设备、管道、零部件都具有极强放射性,一旦处理不当可能会造成放射性污染,对人员及当地环境都会造成不可逆转的伤害,因此,核动力系统的维护、退役等代价极高。以目前已退役的全球第一艘核动力航母“企业号”为例,据称其退役处理费用与当时的建造费用不相上下,核动力系统的使用成本之高可见一斑!据说是美国“福特号”核动力航母采用的A1B反应堆正在拆解中的“企业号”核动力航母(近)与正在维修中的“福特号”航母(远)
当然,随着水面舰艇大型化发展的趋势越来越明显、以及核动力技术的不断进步,也许在不久的将来,万吨级以上的驱逐舰、护卫舰可能会采用核动力系统,但是,个人认为至少在未来10-20年内,除核动力航母以外的其他核动力水面舰艇仍不会有明显的发展。美国下一代水面主战舰艇LSC仍采用与DDG-1000一样的燃气轮机全电推动!
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