核动力飞机
核动力飞机（nuclear-poweredaircraft）是指一种由核动力驱动的飞行器。
核动力飞行器虽然至今仍未被采用，但理论技术积累却十分成熟。早在20世纪40年代，航空技术领先的国家就已经开始了在航空领域采用核动力的可行性研究。1942年，美国曼哈顿计划当中，美国空军提出了研制拥有几乎无限续航能力的战略轰炸机与战略运输机。1946年，美国便开始推进核动力飞机项目。1951年被“航空核动力计划”取代。至此，核动力飞机正式进入了工程研发阶段。康维尔公司决定改装两架当时世界上最大的轰炸机—B-36H轰炸机作为反应堆载机。改装后的飞机最终赋予了NB-36H的型号，主要作为飞行试验平台。1955年NB-36H原型机开始测试。但不久后洲际弹道导弹大量服役，美空军宣布取消了该计划。同时期，主要技术强国争先开展核聚变受控研究，苏联曾尝试过使用小型核反应堆推进4台涡桨发动机的设计方案，虽然飞机试飞成功，但由于防辐射屏蔽层的体积过大，项目最终下马。在21世纪前，如何提升设计的紧凑性降低核动力防辐射屏蔽装置的质量尺寸，成为核动力飞行器研究的主要方向。
2010年，美国空军披露，他们研制了一种可在空中滞留1个月以上的核动力高空空中机器人。2015年，美国洛克希德·马丁公司•马丁公司的臭工厂宣布该公司已经掌握了紧凑型核聚变发电技术，在未来十年内，可以用于为空军的飞机和海军的舰艇提供动力。
发展历程
研制背景
在第二次世界大战末期发展而来的喷气式动力，迅速成为飞机设计师的新宠。但是，让设计师为之挠头的是，早期的喷气式发动机油耗极高，使得同等大小级别的喷气式动力飞机和活塞动力飞机相比，航程大大缩减。而另外一方面，随着二战的结束，美苏矛盾开始逐步浮上水面。对美国而言，铺天盖地的战略轰炸机对德国战争潜力的削弱是战胜德国的关键因素之一。而一旦美苏开战，苏联后方那遥远的距离也是必须要考虑的因素。于是，美国开始了核动力飞机项目。
研制历程
冷战时期的核裂变
美国
1946年，美国便开始推进核动力飞机项目，称之为“飞机核能推进计划”。这个计划推进到1951年被“航空核动力计划”取代。至此，核动力飞机正式进入了工程研发阶段。飞机的机体由康维尔公司和洛克希德公司研制，而关键的机载核反应堆由通用电气研制。通过评估，康维尔公司决定改装两架当时世界上最大的战略轰炸机—B-36H轰炸机作为反应堆载机。改装后的飞机最初被授予了X-6的编号，后来第三架改装B-36H轰炸机被赋予了NB-36H的型号，主要作为飞行试验平台。
1955年NB-36H原型机开始测试。每次试验时，都有满载海军陆战队员的飞机进行护航，一旦轰炸机坠毁．陆战队员就立即跳伞封锁附近区域。但不久后洲际弹道导弹大量服役，美空军宣布取消了该计划。
“冥王星”计划始于1957年，当时美国空军和美国原子能委员会指派劳伦斯放射实验室开展一项专项研究，验证把核反应堆产生的高热应用于冲压发动机的可行性。“冥王星”计划对美国当时的冶金和材料科学提出了极为严苛的挑战。控制反应堆所需的气动马达必须在高热和高辐射环境下稳定工作，否则导弹的飞行状态就无法保证。导弹要实现全天候低空超音速飞行，这意味着代号包括Tory的核反应堆在内的许多部件必须经受强烈气动加热的考验，其温度之高甚至可以让普通金属材料熔化。核反应堆需要使用金属陶瓷核燃料，为此五角大楼委托库尔斯陶瓷公司为导弹核反应堆特制了50万枚铅笔大小的陶瓷核燃料棒。由于当时无法全面掌握核反应堆的工作状态，再加上科研管理方式的落后，这项计划在1961年被终止。
苏联
1952年，苏联科学院物理研究所未来的院士亚历山大，向苏联核武器之父库尔卡托夫递交了研制核动力飞机的报告，由此宣告了苏联研制核动力飞机的开始。在1952~1954年，亚历山大主要对苏联研制核动力飞机的可行性进行研究。
苏版的核动力飞机研制计划于1955年开始开展起来。20世纪50年代末，米亚西舍夫飞机设计局推出了M-30核动力飞机外形结构。M-30的首次试飞计划于1966年进行。但是，就在准备试飞的前几年，所有带有"M"字母的设计方案均被取消。
1965年，苏联政府批准在图-95战略轰炸机的基础上制造飞行试验平台，并赋予图-95LAL的型号。不过图-95LAL和N B-36H类似，也是利用本身的动力飞行，只是搭载了核反应堆。
1961年5月，图-95LAL首飞，到同年5月，共进行了34次飞行。由于飞行试验结果令人鼓舞，所以随后开展了以图-95为基础发展核动力飞机的计划，新机编号图-119，计划1965年首飞，不过后来图-119计划也暂停了。图-95LAL共计飞行超过40次，虽然携带反应堆，但仍依靠常规动力飞行，反应堆启动的时间很少，启动的主要目的也是测试辐射屏蔽情况。
在国防部的积极参与下，1965年，乌克兰安东诺夫国营公司决定选择安-22“安泰"运输机为试验平台，以研制核动力反潜飞机。同年6月，安东诺夫设计局宣布结束安-22运输机核动力飞机的研制计划。
其他国家
21世纪初，英国和美国的几所高校便开始对核动力用于航空的可行性进行深八研究。研究小组指出，高尔夫球大小的约500克所能产生的能量，相当于1700吨煤油或3000吨煤充分燃烧释放的能量，可供飞机环球飞行2圈}这丰羊飞机就可以摆脱对航母以及海外基地的依鞍。核动力还不会污染大气，且只要将反应堆做得够坚固．即使坠机．反应堆一般也不会破损。美国军队核弹就曾从飞机上意外坠落，但最后安全落地，并没有爆炸。就算被导弹击中，其生存能力也比常规飞机强，因为其起火概率比常规飞机低很多。
总体设计
M-30飞机
M-30采用“鸭”式气动布局，安装双垂尾。飞机货舱和核反应堆安装在机身的中部，6台封闭式循环核动力涡喷发动机安装在尾部。与开放式循环核动力涡喷发动机不同的是，该发动机将核反应堆热量通过载热体-液体锂和液体钠，将热量输送到发动机与空气接触，产生热驱动。此外，封闭式循环核动力涡喷发动机还可以使用普通航空煤油，降低了飞机的使用成本。这种发动机的主要特点是取消了坚固的外壳。由于采用了导热体导管，核反应堆被隔离舱封闭。总之，发动机不会释放放射性物质，从而大大简化了机组人员座舱的通风系统。由此可见，与开放式循环核动力涡喷发动机相比，闭式循环核动力涡喷发动机具有更多优点，其中，飞机的重量得到了"优化"。在飞机170吨起飞重量中，30吨用于飞机发动机和热量传输系统，38吨用于核反应堆和机组人员的防护系统。同时，M-30有效载荷达到25吨。由此可见，M-30飞行性能远远超过了M-60。M-30的首次试飞计划于1966年进行。但是，就在准备试飞的前几年，所有带有"M"字母的设计方案均被取消。
X—6飞机
X—6最初计划在1956年首飞，不过在研制阶段，种种问题接踵而来。首要问题便是反应堆核辐射的屏蔽问题。按照设计，飞机的核反应堆准备安装在X-6的后弹仓，喷气式发动机则装在后机身下部。为了抵御核辐射保障机组人员的安全，飞机上设置了重重屏藏手段，包括包围反应堆的大型水箱，以及位于座舱后方、由铅和钢组成，直径2米，厚10厘米的圆形防护罩。不过即使有这样的防护措施，对于计划滞空达数周之久的飞行员而言，积累的辐射效应也是令人担忧的。
NB-36H使用的是B-36H自身的发动机，于1955年至1957年间共完成了47次飞行。其搭载的核反应堆只是作为载荷，并没有用于驱动发动机，只要用以提供实验数据，项目最终被艾森豪威尔总统裁撤掉，NB-36H飞机于1957年退役并被拆毁。
安-22“安泰”运输机
安-22“安泰”战略运输机宽大机身可以安装核反应堆、武器装备和带有特种设备的工作台。安东诺夫国营公司依然选择HK-14A为发动机。同时，HK-14A的研制取得了一定进展。安东诺夫设计局对“安泰”飞机机舱进行了精心布置，在机组驾驶座舱后侧安装了机载设备和探纵员工作舱。在武器装备舱和操纵员工作舱后侧安装了休息舱和救护舱，以防止水上降落时发生事故。座舱的尾部安装了带有防护设备的核反应堆。由于机舱无处安装机载武器装备在加大的起落架整流罩内放置反潜水雷和鱼雷。但是，在完成机舱布局设计后发现了许多致命的问题，其中包括飞机超重问题。尽管HK-14A发动机功率达到8900马力，但是，它无法满足飞机飞行性能要求。对此，安东诺夫国营公司通过改变核反应堆防护系统结构，以减少飞机重量。随着对核反应堆防护系统结构的改进，安-22运输机核动力反潜飞机不仅减少了飞机重量，而且核反应堆防护系统防护性能有所提高。1970年，根据安-22核动力反潜飞机的设计经验，安东诺夫设计局为01-16号安-22飞机安装了点状式防辐射系统。经过10次飞行试验证明，该防辐射系统不仅防护性能优异，而且重量大大减轻。苏联核动力研究所院士亚历山大领导了核反应堆的建造工作。新的机载核装置安装了安全棒控制系统，用来在危急时刻快速停止反应堆堆芯的链式反应。随后，在01-16号安-22运输机上安装了核动力装置。1970年，安东诺夫国营公司开始实施代号为"鹳"的试验计划，共计进行了23次飞行试验。飞行试验过程看似大致顺利。在一次飞行试验中机载核反应堆没有工作，经过短暂修理后恢复正常。经过23次飞行试验后，试验飞机停放在地面进行检查。在地面查出了核动力装置的严重问题，致使安-22核动力飞机的研制彻底流产。
图-95LAL飞机
在对一架批量生产的图-95M飞机(批量生产号为7800480)进行改装时，拆卸了其所有机载武器装备，包括机载火控系统。在机组人员驾驶座舱的后侧安装了5厘米厚铅板和15厘米厚聚合板。在机头、机尾和机身中部，以及机翼安装了监视辐射的传感器。在座舱的后部安装了核反应堆，其防护措施与机组人员驾驶座舱十分相似。但是，核反应堆活性区被安装在圆形防护罩内。由于核反应堆仅作为辐射源进行记验，为其安装了冷却系统。蒸馏水可直接在核燃料附近循环对其实施冷却。核反应堆外壳被固定在机身的环形圈内，在其外壳的上方和侧方开了几个孔，这些孔均被一个完整的整流罩封闭。此外，在核反应堆的下方安装了格栅。
优点与缺点
优点
核动力飞机理论上的最大优点是，不仅可以增加航程，而且可以具备超音速飞机能力甚至拥有很高的费效比。
技术难题
目前核动力飞机仍有两个技术难题没有得到解决，其一现在的核动力装置中，核燃料发出的热量必须由冷却水载出，这个冷却剂系统约有2层楼高、底面积100多平米，只有航母、避洋舰、核潜艇这样的大船才可能装下。其二核反应堆需要大量的水进行冷却。航空母舰、核游艇和核电站可利用河流或海水，而飞机则无法接通水源。科学家们的确正在想方设法发展核反应堆的空气冷却技术，可是现在还不过关。这两个瓶颈使得反应堆的小型化问题难以得到解决。很多设想和方案自然也就停留在蓝图之上了。当然．这些困难并不意味着核反应堆上天只能是水中月、镜中花。事实上，核反应堆更适合安装在用于侦察或近距离格斗的无人驾驶飞机以及宇宙探测飞船上。因为它们不需要很多的防护措施。
核动力飞机看起来可以解决喷气式飞机发展早期“腿短”的问题，获得近似无限的续航能力，但是实际上问题多多。反应堆技术复杂，价格昂贵。大量的屏蔽材料成为无用的负重，减少了飞机的有效载荷。最重要的是，核动力装置的安全性难以保障。飞机带着核反应堆在天上飞行时，犹如一枚核弹悬在天上。一旦飞机失事，会造成严重的核污染事故。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公司C-97战略运输机伴飞。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。幸运的是坠机事故并没有发生过。
未来前景
2010年，美国空军披露，他们研制了一种可在空中滞留1个月以上的核动力高空空中机器人。美国航空航天局科学家认为，核动力是实现外层空间勘探唯一可行的动力形式。这架航天飞机上安装的核反应堆产生的能量，将相当于普通太阳能动力的100倍。而其核反应堆体积，还不到地面通常核反应堆的万分之一。
2015年，美国洛克希德•马丁公司的臭鼬工厂宣布将在未来十年内使这一梦想成真。报告指出由于受到核动力飞机将大大增加飞机滞空时间的鼓舞，俄罗斯和美国军方为此耗费了超过20年时间，但除了获得极少的试验数据，这一概念几乎没有取得任何进展。最近，洛克希德•马丁公司的臭鼬工厂(Skunk Works)宣布，该公司已经掌握了紧凑型核聚变发电技术，在未来十年内，可以用于为空军的飞机和海军的舰艇提供动力。
参考资料
History in Two: Manned Nuclear Aircraft Program.History in Two: Manned Nuclear Aircraft Program.2024-03-08
悬在天上的利剑，美苏核动力飞机计划.兵工世界.2024-03-06
中国科学院等离子体物理研究所科普网.中国科学院.2024-03-06
核动力飞机技术积累成熟 为何至今未列装部队?.光明网.2024-03-06
冷战中美国的绝密核动力导弹.澎湃新闻.2024-03-06