任何一部机器想要运转起来,都必须要为其提供相应的动力,而与各种常规动力相比,核动力显然要强大得多。
正所谓没有对比就没有伤害,只需要进行一个简单的比较,我们就能看到核动力的优势所在。以常规动力潜艇为例,它们速度一般不会超过20节,1节的航速是每小时1.852公里,而核动力潜艇的速度就要快得多了,以美国“洛杉矶”级攻击型核动力潜艇为例,它的航速就可以达到32节,远超常规动力潜艇。速度快只是核动力潜艇的优势之一,优势之二在于核动力潜艇的续航能力极强。
核动力潜艇依靠核反应堆供能,而反应堆一次装料就可以使用25年左右,所以核动力潜艇可以连续数月潜航,不需要浮出水面。
正是因为核动力优势如此明显,所以核动力潜艇、核动力航母都相继问世。不过,相比这些水上舰艇而言,飞机似乎更需要装备核动力,试想一下,一架飞机不需要加油就可以飞遍全球,这会是一种什么样的体验?但奇怪的是,核动力恰恰就没有应用于飞机之上,这是为什么呢?难道是因为飞机太小了,装不下核反应堆吗?还真不是。
其实能够装在飞机上的核动力发动机早就诞生了,而且还不止一台,而是两台。
人类历史上出现过的两台核动力发动机分别为美国制造的HTRE-3发动机以及前苏联制造的NK-14发动机,事实上这两台发动机不仅被制造了出来,还真的安装在了飞机上,并且进行了多次试飞。那么核动力发动机与常规动力发动机到底有何不同呢?其实在工作原理上还真是没有太大的差别。自古以来,人类将能源转化为动力的方式始终都可以用三个字来概括,那就是“烧开水”。
当然,“烧开水”只是一个概括性的总结,实际上可以烧的不仅只有水,还有其它物质,比如空气。
以飞机上常见的涡扇发动机为例,它就是将由前方吸进来的压缩空气进行加热,然后使这些高热气体从后方迅速喷出,进而带动涡轮旋转起来。将常规动力改为核动力,实际上就是将烧油加热改为了核反应加热,其它的部分并没有什么不同。当然,使用核反应加热是不能够让空气与核反应堆直接接触的,否则满天的飞机都在向后喷射辐射物质,那谁受得了呢。
利用核反应堆进行加热需要一些媒介物质,这些物质在一个密封的容器中循环,从反应堆中带走热量,再将热量传递给需要加热的空气。
从工作原理上来讲,核动力发动机似乎与常规动力发动机差异不大,但从重量上来看,差距可就明显了,以美国制造的HTRE-3为例,在不计算外壳重量的情况下,其裸重就达到了45吨。这个重量对于飞机来说是有些吃力的,战斗机肯定是装不下了,但体型较大、载重能力较强的轰炸机还是可以搭载的。
美国的HTRE-3核动力发动机后来就被安装在了一架改装后的康维尔B36上,并进行了47次试飞。
既然飞机可以容得下核反应堆,试飞也没有什么问题,为什么后来核动力飞机销声匿迹了呢?一个最为重要的问题就是辐射,核反应堆是有辐射的,而要完全避免辐射对于飞行员的影响,就必须要使用厚铅板进行隔离,但核动力发动机已经很重了,所以无法再搭载足够厚的铅板,因而始终难以完全隔绝辐射,看来将核动力应用于飞机上还是有些勉强了。不过现在虽然不行,未来却可以期待,因为现在的核动力都是基于可控核裂变技术的,未来如果可控核聚变技术有所突破,那么新的更强大的核动力发动机便会应运而生。