美国有核动力飞机吗?
并没有。因为技术上行不通。反应堆能够被用于发电,是基于如下几个参数的共同作用。反应堆的功率,单位为瓦或千瓦、兆瓦,表示单位时间放出能量的多少。反应堆的功率密度,即单位体积或质量的反应堆的功率大小。
燃料的热能利用效率。只有具备高的功率、高的功率密度和高的热能利用效率的反应堆,才能在较小的体积和质量下产生足够多的电能,也就是具备高的比功率,才能用作发动机推进动力的来源。核动力飞行器的设想催生于上世纪50年代,美国和前苏联都有计划研制核动力飞机,并开始建造地面试验台。
这些飞行器的设计原理是用热能推动压气机旋转,压气机吸入空气并经加热形成高温气流,再经涡轮膨胀加速后排入大气形成推力,其工作原理类似燃气轮机或涡扇发动机。
这些设想中的核动力飞机要求其核动力装置在质量不过于笨重的条件下,能够输出数十兆瓦级的功率,然而经过实验研究发现,这在技术上几乎无法实现。其原因就在于核反应堆的功率密度和热能源利用效率都受到技术瓶颈的限制。因此,美苏都放弃了对于核动力飞机的实际研制。
真正能够实现实际应用的核动力运载工具有两种,即船舶和潜艇。这些工具对动力装置的重量要求不像快速移动的飞行器那样高,因此低功率密度的核动力装置对其没有制约。
船舶和潜艇一般也没有功率方面的约束,一般而言其尺寸越大功率可以做得越高,因此也能够克服热能源利用效率方面的瓶颈。
从本质上来讲,船舶和潜艇的推进电机都是由汽轮机供电的,汽轮机所使用的蒸汽由反应堆产生的热量加热获得。至于核动力火箭,那使用的又是另一套原理了。