冷战时期美苏核动力飞机计划.doc

一、美国的核动力飞机在二次世界大战后的一段时间里，令人恐惧的“蘑菇云”是大众唯一能与核能联系起来的印象，但很快这种吓人的印象便被一股“核能狂热”思潮取代，核能被认为将成为一种服务于社会的新型产业，将引来一场新的革命。而作为20世纪象征之一的飞机也不可避免地与核动力联系在了一起。理论上，一镑浓缩铀燃料释放的能量可以驱动一架飞机不停的环绕地球飞行80圈。随着冷战的开始，美国需要这种航程几乎不受限制的轰炸机。 转自铁血社区 / 美国军方的核动力飞机-“飞机核能推进计划”（NEPA）开始于1946年。NEPA计划由费尔柴德公司发动机和飞机分部负责实施，项目的主管部门则是美国原子能委员会（AEC）。1951年，核动力飞机开始投入真正的研制，通用电气公司负责开发机载核反应堆，康维尔公司和洛克希德公司负责开发合适的载机，首次飞行被乐观地预定于1956年进行。原子能委员会和美国空军的一场豪赌开始了。康维尔公司决定改装两架基本型的B-36H轰炸机（当时世界上最大的轰炸机），以容纳核反应堆动力装置，改进后的飞机重新编号为X-6。而第三架改装后的B-36H被赋予了NB-36H的型号，作为专门的飞行试验平台。老美的名字起的很拽：“牛B-36”，不过基本上都是牛皮。研制计划一开始，许多令人束手无策的技术难题便接踵而至，其中最主要的就是反应堆的核辐射防护问题。按照当时的设计，“反应堆-喷气发动机”式的动力装置准备安装在X-6的后弹舱中，其中4台涡喷发动机位于后机身的下部。防护部分包括：包围反应堆的大型水箱，其中水同时起到屏蔽和反应堆核心慢化剂的作用；座舱后方的圆形防护罩，由铅和钢组成，直径2米，厚10厘米。尽管在这样的防护之下，当时还是有人担忧超剂量的核辐射泄漏出来。对于一架设计留空时间也许长达数周的飞机来说，辐射的累积效应是非常大的。1955年，在爱达荷州的一个试验场，发动机在被称作“热传导反应堆试验一号”（HTRE-1）的地面试验台上做了运行。工程师们测试了由反应堆、辐射防护罩、两台X-39发动机、管道、控制部件和各种仪表组成的完整的飞机动力装置。1957年，又测试了其他的反应堆核心，HTRE-2号和3号装置稍微减轻了部分重量。据公布的信息显示，HTRE-3号发动机在飞机以740千米/时速度巡航时，航程可以达到48300千米。此后，NB-36H搭载试验反应堆在1955至1957年间共完成了47次飞行。反应堆虽然并不提供动力，但却提供了大量的关于核辐射影响的数据。NB-36H每次飞行时，都有一架满载全副武装的陆战队员的波音C-97运输机伴飞。一旦NB-36H坠毁，C-97上的士兵马上跳伞并负责封锁坠机现场。对于执行这一任务的士兵们来说，这无疑是一项非常危险的使命。从某种意义上说，他们是在为一枚飞行核弹护航。有人开玩笑的给这支特殊的部队起名叫“黑暗中的闪光”，很有些黑色幽默的味道。幸运的是，坠机事故并没有发生过，NB-36H最终于1957年末在沃斯堡基地安然退役。在搁置数月后，NB-36H被拆毁。 转自铁血社区 / 从此，美国人再也没有搞过核动力飞机。洛克希德的核动力轰炸机想象图模型 转自铁血社区 / 诺思罗普公司的方案一诺思公司的方案二，看起来眼熟吧，就是XB-70康维尔公司的核动力飞机方案NB-36的原型机为B-36，B36巨型轰炸机是一种全金属构造的6发动机常规布局活塞飞机（有的改型另装4台喷气发动机，成为混合动力10发动机飞机）。B36有一个细长的圆柱形机身，上单翼平直机翼，前缘后掠15度07分，展弦比很大，翼内设油箱，蒙皮加厚，翼后缘有电动襟翼。机头有大型半球型轰炸瞄准用的前舱和空勤人员集中式驾驶舱，下方有雷达天线罩。机身中段内部为长长的炸弹舱，内又分隔成四段，容积348立方米，当航程16000千米时，仍可挂装炸弹4500千克，最大挂弹量为38140千克，创当时记录。在B36机身前后、上下、左右设6个炮塔，各装20毫米机炮2门，自卫火力凶猛。机翼的后缘下表面装6台空冷R4360型活塞发动机，螺旋桨直径579米，反装在发动机短舱尾部，形成“推进”驱动方式。有些改型则在外翼下于每侧一个吊舱中吊挂合装2台J47型喷气发动机，以增加推力。全机总携油量可达79380升，润滑油4542升。全机共载16名飞行人员，有5人是供替换的“候补人员”。各处座舱均增压、供氧、有空调，为高空长时间远航创造一个较舒适的环境。 转自铁血社区 / NB36H 原子反应堆试验机，由H型改装了一架，是原子能动力源飞机的试验型号，反应堆重15900千克，1955年9月开始升空试验。至1957年间共完成了47次飞行。B-36的发动机J-87和其他动力组件 转自铁血社区 / 在地面实验的机载核反应堆尽管美国的核动力飞机最后没有实验成功，但确实留下了许多资料。核动力飞机NB-36H设想图 转自铁血社区 / P-1型核-涡喷发动机设计图XB-70的核动力方案巨大而恐怖的进气口巨大的B-36，空勤人员在机背上摆POSE 转自铁血社区 / 机载核反应堆控制系统仪表盘二、米亚西舍夫的核动力飞机方案“需求是最大的推动力”，由苏联“原子弹之父”库尔恰托夫领导的苏联科学院第2实验室从1947年就开始探索如何将核能应用在舰船、潜艇和飞机上。当时美国在欧洲、中东和远东拥有数十座空军基地，其战略轰炸机一般航程为5000-10000公里，在轰炸完苏联境内任何一处目标后都可以返回。而苏联根本没有能飞行那么远的轰炸机，苏联领导人非常希望设计师们能研发出一种可以飞抵美国领空（最好还能返航）的轰炸机，但如果依靠常规动力，这一愿望几乎不可能实现。主要负责这项工作的是阿帕亚历山大罗夫。经过反复探索，1952年，他在报告中写道：“近期，我们在核能应用方面取得一定进展，在未来几年内我们可以开始研制核能发动机，这种发动机可以应用到重型飞机上。”可是，满心欢喜的苏联领导人等了3年却没有一点关于核能发动机的消息。而此时苏联已在莫斯科郊外建成世界上第一座核电站，并开始建造第一艘核潜艇。苏联克格勃也获悉美国正在研制一种名为B-36的核动力飞机，且进展顺利。于是苏联领导人真的坐不住了。1955年8月12日，苏联部长级会议下令国内几大飞机设计局联手进行核动力飞机的研究。 结果是：安德烈图波列夫设计局(OKB-156设计局)和弗拉基米尔米亚西谢夫设计局(OKB-23设计局)成为项目的首席设计单位，由库兹涅佐夫设计局和AM留利卡设计局负责飞机的核动力系统的研发。相对应的是，图波列夫设计局的方案采用库兹涅佐夫设计局的动力系统；米亚西舍夫设计局采用AM留利卡设计局的动力系统。光是这些军迷们耳熟能详的名字就足以让你血脉贲张了，而这些设计局间的龙争虎斗更是精彩纷呈，让人唏嘘不已。 转自铁血社区 / 说起米亚西舍夫，许多人都会觉得很陌生，他没有图波列夫、米高扬、苏霍伊那样的显赫的知名度，甚至在苏联1974年出版的17卷大百科全书中都没有米亚西舍夫的名字，这位在生时名不见经传的飞机设计师，死后才有专业丛书介绍他对前苏联航空航天事业所作的杰出贡献及其多坎的经历。米亚西舍夫一生才华横溢却命运多舛，他的许多设计构思之大胆之新奇，而被屡屡认为“太狂妄”用于生产不实际。50年代初紧迫的需求下，米亚西舍夫和他的同僚用了仅仅不到两年就为苏联研制出了第一种喷气式战略轰炸机，野牛是苏联航空工业的一项伟大成就，甚至超过了图波列夫飞机设计局，但此举也招来了一些人的妒忌，那时的米亚西舍夫还是个年轻的工程师，个人威望和关系根本无法与图波列夫等同，面对新喷气式战略轰炸机的一些指责，苏联部长会议最后把研制重型轰炸机的任务交给了图波列夫与伊留申飞机设计局，这对米亚西舍夫是一个沉重的打击，部分M-4和3M也逐渐被改为加油机，以提升图-95K等机型的战斗力。米亚西舍夫不得不改行与科罗廖夫去设计航天器，在1957米亚西舍夫就帮科罗廖夫开发一种载人的空天飞行器。以便用R7洲际导弹发射。最后设想出了一种单人星型飞行器。它被成为VKA，实际上是一种空天飞机，利用激波原理，即超高速飞行中所产生的激波的巨大能量，使飞机就像海边冲浪的人们一样借着这股巨大的能量顺利飞抵数千千米之外的目标。由于技术太过超前而被放弃。米亚设计局又设计了一种代号为Buran（暴风雪）的导弹，但在1957年11月，暴风雪导弹即将开始它的首飞的时候，米亚设计局的工程却下马。因为拉沃契金的Burya导弹捷足先登。苏联最高当局认为没有必要同时发展两种类似的导弹。米亚设计局后来又研制了新的导弹的空射型号M44，在此基础上米亚西舍夫开始研究一种高中发射的无人驾驶高超音速飞行器。这是米亚西舍夫设计第一种高超音速轰炸机，M50。在这种巨大的三角翼飞机的基础上设计了RSS-52空天飞机。RSS-52包括由M50发展而来的M52载机。M52机身上有一个巨大的凹陷，用来装载M44冲压飞行器。该飞行器是由下马的M42发展而来。M52从基地起飞后进入高超音速，并释放M44，而M44将提高到极超音速，进入轨道，在巡航之后落入大海。一个无线电发射器将指引救援船回收该飞行器。但他遇到了一系列不可逾越的障碍。米亚西舍夫也被人指责他没有能力继续领导该项目的能力。由于研究的过于古怪而备受批评。米亚西舍夫只好重新设计，在1960年3月到9月，他设计出来了两种型号的飞机。第一中是利用激波原理的亚轨道飞行器。另一种是相对保守的设计。但由于得不到军方的支持，米亚设计局于1960年10月关闭。1966年米亚西舍夫飞机设计局重组后，与图波列夫设计局、和苏霍伊设计局再次展开了对大型战略轰炸机项目的招标竞争，米亚西舍夫设计局提出的设计称为M-18方案设计漂亮优美薄机身、双尾翼可变翼，由列什特足科夫上将领导的鉴定委员会对这一设计极为赞赏，当时空军认为M-18设计方案是比较好的，但是考虑到TU被列夫设计局具有大型轰炸机的设计经验和生产能力，所以最后决定还让图波列夫设计局在M-18方案的基础上研制图-160战略轰炸机，这对米亚西舍夫本人来说是极为不公平的，至今人们无人不晓“海盗旗”是图波列夫的杰作，殊不知是来自米亚西舍夫的心血设计。 转自铁血社区 / 这次竞争的失利对米亚设计局无疑是致命的，米亚西舍夫最后是在中央茹科夫斯基空气流体动力研变所所长的位置上退休的，他没有失败。他是个极其谦虚的人但不能容忍胡说八道和空头支票，从不阿谀奉承和卑躬屈节。人格的独立性，直言不讳和原则性也是他命运坎坷的原因之一，但是众多的挫折并未击败他，直至他生命的最后一刻他仍在继续从事着自己的创造设想制造超音速的客机，这在当时已不是简单的幻想他已准备好制造此种飞机。人们记得他去世前的一次谈话，有人问他中央茹科夫斯基空气流体动力研究所是否是他的地下设计届时他回答道：“地下的？这个说法很好，我想工作但无法进行，因为人们不接受我的观点，与自己的同行有分歧我不认为是坏事。”符拉基米尔米哈伊洛维奇米亚西舍夫，苏联航空史上的一位极具创造的怪才，由于时代的局限虽然在他一生中研制的绝大部分设计都未投入生产，但对他那种敢于断创造与大胆探索的精神永远值得后人尊敬。航空天才符拉基米尔米哈伊洛维奇米亚西舍夫老对头安德烈图波列夫，设计中规中矩，加上善于攻关，所以一路青云 转自铁血社区 / 1955年夏天，由米亚西舍夫设计局负责的核动力飞机项目在稳步推进。1955年5月19号苏联部长级会议通过了订购米亚西舍夫设计局的超音速核轰炸机的决议。这无疑给计划注入一针强心剂米亚西谢夫设计局在此后的设计进度远远快于大名鼎鼎的竞争对手图波列夫设计局。局内代号为M-60的设计第一稿早在1956年7月即全部完成。与此同时，与之合作的AM留里卡设计局的新发动机的设计也即将完成。这种核/涡喷发动机所需热量由经过核反应堆从而被加热的空气提供。强大的“心”足以给M-60的49600 磅推力。按照设计要求，飞机起降过程均使用常规动力。前卫的米亚西舍夫设计局又提出了更高的要求：M-60巡航的动力完全由核动力部分负责；经过一系列的改进后， M-60必须达到2马赫的速度。 座舱这次被移到了机身中段，防辐射的设计与图波列夫120号完全一致。最早的M-60设计图由于安装了厚重的防辐射部件，座舱显得很狭小而且视野也不好。反应堆的放置同图波列夫设计局一样，置于机尾。最初飞机采用超薄梯形翼和T形尾翼的设计。为了将核/喷气发动机并排安放在机尾，机身也进行了延长，达到了169英尺。翼展则有86英尺之多。 米亚西舍夫设计局为了成功中标，先后提出多种方案。在第一稿的基础上，设计局对M-60的气动布局做了较大修改，绘成了后掠翼版M-60的图纸。 转自铁血社区 / 第2稿M-60设计图1957年12月，在革命热情的鼓舞下，设计局干脆放弃第一稿的设计，又完成了新飞机的设计。这次的代码也变了，叫M-50。M-50的尺寸在M - 60的基础上进一步缩小，改用三角翼并将发动机移于置于翼下挂架，动力系统的辅助部分以尖端吊舱的形式布置在两翼。 经过广泛的测试，米亚西舍夫局选定了定了合适的反应堆。这种动力十足的战略轰炸机速度可达1989英里/时，作战半径15500英里和升限65600英尺。看上去一切至此都很顺利，但不知是苏联更加愿意相信图波列夫设计局，还是M-60、M-50制造难度过大，两种方案于1959年取消。带有核动力方案的M-50 转自铁血社区 / 这是留里卡为米亚西舍夫设计的核-涡喷发动机-500。苏联工程师们对几种类型的核动力发动机进行了测试，包括冲压发动机，涡轮旋桨发动机机和涡轮喷气发动机。工程师对各发动机的不同传输机制进行了反复测试，其中重点验证各方案转递核反应堆产生的热能的情况。经过广泛的试验和各方案发动机、传送系统之间的反复对比，苏联工程师们的结论是：直接循环的涡喷发动机是最好的选择。设计人员决定采用直接循环的方式进行能源传输方式。这种方法将使用反应堆作为动力装置的能源，以取代喷气式发动机使用的燃烧。在直接循环能量传输装置内，进入的空气进首先入涡喷发动机的压缩机，然后，通过一个引导空气通往反应堆堆芯的通风道。这个时候通入的空气中作为反应堆冷却剂的同时正在不断升温。离开后核反应堆堆芯后的空气又回到另一个通风道，并从那里经由发动机的涡轮喷出。下图为发动机结构：1 -电启动，2 -控制阀，3 -冲压发动机管外壳 4 -压缩机5 -燃烧室6 -飞行控制系统 7 -燃料组件在