核动力飞机技术积累成熟 为何至今未列装部队？

目前，核反应堆被用作船舶和航空航天现有设备的主要动力来源。然而，航空业在大多数情况下仍然使用化学燃料。根据现役机型的计算，为了让飞机获得更长的滞留时间，燃油占飞机总重量的30%以上，极大地限制了飞机的性能水平。

与传统化石燃料相比，核电站不仅具有理论上无限的续航时间，而且不需要氧气参与其工作，因此不会受到气压的限制，为飞机的发展提供理论支持可以到达整个地球。 .也是基于核动力不需要氧气的原理，核动力飞机可以在任何有大气的环境下工作。由于许多行星表面的大气浓度不同，如果我们今天开始加大对核动力汽车研发的投入，未来中国将成为地外行星探测领域的行业领先者。

虽然目前核动力飞机还没有被采用，但是理论技术的积累已经非常成熟了。早在 1940 年代，航空技术领先国家就已经开始了在航空领域使用核电的可行性研究。 1942年，在美国的曼哈顿计划中，美国空军提出研制具有几乎无限续航力的轰炸机和运输机。 “核飞机发动机工程”当时无法全面掌握核反应堆的工作状况，科研管理手段落后。该计划于1961年终止。与此同时，各大科技强国争先恐后地开展核聚变控制研究。苏联试图使用小型核反应堆来推动 4 台涡轮螺旋桨发动机。尽管该飞机试验成功，但由于辐射屏蔽层体积较大，该项目最终中止。 .因此，在21世纪之前，如何提高核动力辐射屏蔽装置的设计紧凑性、减小质量尺寸成为核动力飞机研究的主要方向。

进入21世纪后，为尽快推广使用核聚变反应堆，核反应堆的约束技术主要分为两个研究方向，即磁约束和惯性两个主要技术路线坐月子。

磁约束也称为连续聚变。它将核燃料变成数百万度的高温等离子体浆液，并利用特殊形式的强磁场将等离子体限制在有限的空间内，引发核聚变，释放出巨大的能量，用于发电。或动力推进。目前世界上最先进的技术还处于台架试验阶段，只是为了验证原理的可行性，尚未进入工程设计阶段。

惯性约束聚变也称为脉冲聚变。它利用激光或粒子束照射和压缩含氢同位素氘氚混合材料的靶丸，产生密度比磁约束聚变高1万亿倍的离子。纸浆，导致融合。因为这个反应时间非常快，所以不需要强磁场。但目前，这项技术只能在一个占地约两个足球场大小的实验室进行验证，还远未达到工程样机阶段。

随着可控核聚变技术的发展，洛克希德马丁公司的臭鼬工厂开始设计紧凑型聚变反应堆，利用磁约束聚变原理，采用新的磁场设计，直径直径直径一个圆柱体形状2米高4米，功率100兆瓦，可为8万户家庭提供电力，是同等性能惯性约束聚变反应堆的十分之一。洛克希德马丁公司小型化的关键在于采用了独特的管状设计，在反应堆内部内置了特定形状的磁场，避免了传统核聚变反应堆设计只能容纳有限数量的等离子体的问题。

目前，世界上有几个不同的分支用于开发飞机核电小型化技术。整体来看，小型核聚变装置离实用还很远，尤其是在等离子体靶的形成、传输和点火方面。技术上还是有突破的。我个人的建议是继续加大理论研究的投入，在关键技术原理取得重大突破后进入紧凑设计阶段。从长远发展的角度来看，核电站可以实现长航时飞机的“动力自由”，给空气动力学领域带来一场颠覆性的革命，最终使飞机的航程和载重大幅提升，甚至几天不间断的长度。时间空中飞行。

刘晓峰：装备专家，长期从事武器装备论证和前期研制工作，主持1项军工企业省部级重点项目，为国防建设提供了1项重要决策参考设备，参与新一代装备关键零部件试制2项，为装备研制和使用部门提供了重要的建设性改进意见，被采纳2项，拥有行业专着1部，发表装备发展规划论文1篇。坦克和装甲车委员会议事程序”。

制作：科普中国

作者：刘晓峰

策划：金赫

制作人：光明网科普事业部

文章来源：《核动力工程》 网址: http://www.hdlgc.cn/zonghexinwen/2021/0819/480.html