核動力蒸汽輪機的運輸機能商用嗎？

04-25

謝邀，題目的描述很有想像力，這也曾是科學家們的夢想，而且曾經一度看到了正式服役的曙光！這是怎麼回事呢？且聽我慢慢道來。

圖為美國的核動力飛機NB-36

核動力是一個清潔的理想能源，目前能做到的就是可控核裂變，如現在運行的所有核電站都是採用這種技術。早在1950~1960年代，美蘇冷戰的前期，兩國的科學家們就意識到了核動力飛機的巨大潛力，不過，那時核動力飛機不是用來商用的，而是用來軍用的！總所周知，核動力的最大好處就是近乎無限的動力來源，可以提供很大的續航能力，換言之，既然核動力潛艇能在水下做到近乎無限巡航，那如果是飛機呢？那豈不是可以創造一種可以永遠飛在空中的飛機呢？這種飛機如果裝載核武器，一天24小時的在空中執行戰備值班任務，不正好是一種理想的核武威懾武器嗎？正是在這種思想的指導下，美國人率先立項，開始研製了人類歷史上第一款核動力的轟戰機！這就是美軍大名鼎鼎的X-6 項目~

X-6 項目是以美軍的B-36 轟炸機為基礎，通過安裝一台GE（通用電力） P-1 型核反應堆，使其帶動四台渦噴發動機，從而為 X-6 提供飛行動力。

圖為正在進行風洞試驗的核動力飛機方案

不過這裡有一個問題，大家都知道核潛艇的動力是靠核反應堆產生熱量，帶動蒸汽輪機產生動能。但飛機由於自身重量的限制，是不可能把整個蒸汽輪機搬上天的，那麼問題就來了，到底怎樣把核能轉化為可供飛機使用的動力呢？美國的科學家們絞盡腦汁想出了兩個方案。

第一種，先用常規動力讓飛機飛上天，進入巡航高度後啟動反應堆，通過液態金屬作為導熱介質，加熱於空氣使其變成高溫高壓氣體，利用這種高溫高壓氣體向後噴出的反作用力推動飛機向前。這種設計是一種混合動力，即飛機起降時發動機使用的還是使用常規動力，開始巡航後才切換為核動力。那為什麼起降時不使用核動力？因為高速氣流通過堆芯的液體金屬，再排出，會在地面產生嚴重的核污染！

第二種方案是，空氣不直接進入堆芯，而是使用熱交換器加熱空氣。熱交換器裡面有水或者液態金屬，它們循環流動，不斷把熱量從堆芯帶出來，並加熱從外面通過的空氣，最終產生高溫高壓氣體。這樣就避免了核污染的問題，但熱效率不高，能量損失很大。

原理解決了項目就開始走上康庄大道了嗎？naive!眾所周知，核反應堆是有輻射的，為了飛行員的安全，必須對其進行全方位的防護，這就不得不用到鉛板。但是，鉛板本身非常重！這對於「寸重寸金」的飛行器來說非常難辦。那你可能會問了，核潛艇難道就不怕嗎？還就真不怕，潛艇對於重量沒有那麼敏感，為了安全多來幾層鉛板就好了，但飛機真的不行，再重就要飛不起來啦~

總之，美國人歷盡千辛萬苦，終於找到了輻射防護與重量的平衡點，在完成了地面上的一切測試後，1956年，經過改裝的NB-36（N為核動力的意思）首飛成功，據公布的信息顯示，這種核動力的NB-36以740千米/時速度巡航時，航程可以達到48300千米。

圖為NB-36的駕駛艙（可以看到被鉛板包裹，為了防止飛行員受到核輻射）

核動力飛機的巨大魅力不僅吸引了美國人，冷戰中對面的蘇聯人同樣對核動力飛機充滿興趣。相關的研究計劃從1955年開始開始。最初的研究中考慮了不同級別的發動機和反應堆，並在1965年獲得批准製造一架飛行試驗平台。飛行試驗平台在圖波列夫的圖-95「熊」式大型轟炸機的基礎上改裝而成，被賦予圖-95LAL的新編號。不過由於技術原因，最終蘇聯人的核動力飛機並沒有迎來屬於自己的春天。

上圖為美國的NB-36，下圖為蘇聯的圖-95LAL

不過核動力飛機雖然有著長航程的優勢，但其本身的安全性和性價比是在太低。想像一下，如果這架飛機意外墜毀，那可就是一枚貨真價實的「臟彈」啊！其帶來的人員與環境問題與其帶來的便利來說，簡直不值一提！特別是60年代時，美蘇兩國的彈道導彈技術都有很大突破，實施核威懾的任務完全可以交給導彈了，至此，性價比很低的核動力飛機也就正式進入了歷史。所以，題目中提到的核動力商用運輸機是不太可能出現的。

核動力飛機的前世今生就和大家聊到這了，如果你覺得有對你有幫請不要吝惜你的贊呦~

上世紀，美蘇兩國都曾經開展過飛行器使用核動力的研究和探索，不過受制於當時的技術條件，飛機器的體積太小無法攜帶龐大的核反應堆，同時反應堆相關的防護技術也不完備，雖然蘇聯距離研製成功只有一步之遙，但最終蘇聯還是放棄了飛行器使用核動力的想法。

蘇聯時期的核動力驗證機NB-36H在1955年就飛上天了。但後續的設計超越了上世紀60年代的航空科技水平，所以大多數設計都難點太多，無法真正得以實現，最後只能停留在紙面上。

但是，目前飛行器使用核動力仍然很多是科學家的夢想。由於飛機去使用核動力具有強大的動力、無限的航程，所以各國科學家一直未放棄這一夢想。

至於蒸汽輪機採用核動力，這個世界上早就有了，比如法國海軍航母戴高樂號，其使用的核反應堆體積巨大，最大功率為80000馬力。如果要將蒸汽輪機使用核動力這本身就是一件技術難度相當大的工程，再講如此巨大的反應堆和蒸汽輪機安裝到運輸機上，這幾乎是不可能實現的任務，

因為相對於輪船在海面、潛艇上水面是漂浮，可以依託海水的浮力，運輸機在空中沒有海水巨大的浮力，很難講巨大的反應堆和蒸汽輪機講帶上天，即便是以後科技進步了，也不會選擇在運輸機上安裝蒸汽輪機這種動力方式，因為蒸汽輪機實在是太龐大了，再加上核動力的話體積實在太大，飛機自身機構根本無法承受如此巨大的部件。

可以，但需要解決幾個關鍵問題，一是用放射性很低的燃料比如釷元素取代鈾燃料，這樣就可以去掉厚重的鉛防護層，提高反應堆的功重比。二是採用第四代反應堆採用的石墨球包裹核原料的技術，這樣即便反應堆墜毀也不會發生核泄漏。

核動力飛機的優點是續航時間長，可以連續飛行數周甚至數月，因此更適合作為無人機使用，這樣就不用頻繁降落讓飛行員吃飯休息了。一架持續飛行一年的核動力無人機，可以取代衛星執行很多任務，用途還是很廣泛的。