飞机核动力

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January 27, 2022

飞机核推进计划(法语:“Propulsion nucleaire aerienne”,缩写为 ANP)和之前的用于飞机推进的核能项目(法语:“Énergie Nucléaire pour la propulsion air”,缩写为 NEPA)是用于超远程飞机的核推进系统。

历史

美国陆军航空队 (USAAF) 于 1946 年 5 月 26 日启动了 NEPA 项目。在 1947 年注资 1000 万美元后,NEPA 一直运行到 1951 年 5 月,当时该项目被移交给美国原子能委员会 (AEC) 和美国空军的合资企业 ANP。美国空军继续考虑两种不同类型的核动力发动机:由通用电气于 1951 年 3 月 21 日开始开发的“直接空气循环”概念和“直接空气循环”概念。授予普惠公司。该计划旨在开发和测试 Convair X-6,但在飞机制造之前于 1961 年被放弃。

Cycle d'air 直接

原则上,直接空气循环核推进器类似于传统的涡轮喷气发动机,只是它没有燃烧室。压缩机吸入的空气被送到一个增压室,该增压室将空气直接引入核反应堆的核心。在反应堆冷却的地方进行热交换:进入的空气从反应堆中带走热量,然后被送到第二个增压室。这将空气引向涡轮机,最终将空气送向排气口(喷嘴)。因此,核芯取代了涡轮喷气发动机通常消耗的燃料。核链式反应使飞机能够长时间推进。通用电气的计划于 1951 年 8 月 28 日提出,总部设在俄亥俄州埃文代尔。它因其提供的优势而受到起诉:简单、可靠、高效、可以快速启动。使用了传统喷气发动机的压缩机和涡轮部分,唯一的区别是空气在通过涡轮排出之前被核反应堆加热。

飞机反应堆实验

飞机反应堆实验 (ARE) 是一项使用 2.5 兆瓦热中子 P-1 核反应堆的实验,旨在实现高功率密度,以供未来在核动力轰炸机中使用。它使用熔盐 NaF-ZrF4-UF4 (53-41-6 %mol) 的混合物作为核燃料,用氧化铍 (BeO) 慢化,使用液态钠作为二次冷却剂,最高温度达到 860°C。开发于 1952 年被接受,计划于 1954 年进行地面测试,并于 1957 年进行首次飞行。它于 1954 年以 1,000 小时的周期运行,是世界上第一个熔盐核反应堆。该项目的工作于 1953 年 5 月停止,在洲际弹道导弹的出现使其过时。这些发动机的概念今天仍然可以在爱达荷国家实验室的实验增殖反应堆 I 纪念大楼看到。

传热反应器实验

1955 年,该计划成功生产了 X-39 发动机,该发动机由两架改进的通用电气 J47 组成,热量由热传递反应堆实验 1 (HTRE-1) 提供。1956 年 1 月进行了 HTRE-1 仅使用核能的第一次全功率测试。在测试计划期间总共实现了 5,004 兆瓦时的运行。HTRE-1 被 HTRE-2 取代,最后被 HTRE-3 取代,为两台 J47 涡轮喷气发动机提供动力。HTRE-3 使用“飞机式”防护系统,如果项目完成,很可能会被用来为 X-6 提供动力。

普惠飞机反应堆-1

1957 年 2 月 5 日,作为普惠飞机公司 (PWAC) 燃料流反应堆计划的一部分,另一座反应堆在橡树岭国家实验室 (ORNL) 的关键实验设施达到临界。它被命名为 PWAR-1,代表“Pratt and Whitney Aircraft Reactor-1”。该实验的目的是通过实验验证 PWAC 反应器的理论预测特性。实验只持续了很短的时间:到 1957 年 2 月,所有数据已收集完毕,开始拆除。该实验是在基本上零核电的情况下进行的。工作温度保持恒定在大约 677°C,这与 PWAR-1 慢化剂的设计工作温度非常匹配。该温度由外部加热器维持。与 2.5 MWt ARE 一样,PWAR-1 使用 NaF-ZrF4-UF4 混合物作为主要燃料和冷却剂。

Cycle d'air 间接

间接循环(“间接空气循环”)涉及在核芯外发生的热交换。来自发动机压缩机的空气不是直接接触放射性物质,而是被送到热交换器,热交换器也接收来自反应堆堆芯的加压热水或液态金属。这种热液体因此被空气冷却,然后被重新导向排气涡轮,当它离开喷嘴时产生推力。间接空气循环项目被授予位于康涅狄格州米德尔敦附近的一家工厂的普惠公司。由于其设计促进了反应堆各个主要部分之间的清晰划分,该项目产生的放射性污染将比前一个项目少得多。一两个液态金属回路将从反应堆向发动机部件提供热量。然而,该计划需要对许多可用于飞机的轻型系统进行大量研究和开发,例如热交换器、液态金属涡轮泵和散热器。最后,间接循环计划从未达到任何适用于航空的元素的生产阶段。从未达到任何适用于航空的元素的生产阶段。从未达到任何适用于航空的元素的生产阶段。

MX-1589 项目

1951 年 9 月 5 日,美国空军授予康维尔一份合同,让他在改进的 B-36 Peacemaker 上驾驶核反应堆,这是 ANP 计划的一部分,但代号为 MX-1589 项目。核试验飞机(Nuclear Test Aircraft,NTA)NB-36H 旨在研究机载反应堆对辐射屏蔽的需求,以确定核动力飞机是否可行。这是唯一一个已知的由美国人进行的机载核反应堆实验计划,其中有一个真正的运行反应堆。 NTA 总共在德克萨斯州西部和新墨西哥州南部进行了 47 次反应堆试飞。该反应堆被命名为“飞机护盾试验反应堆”(ASTR),可以运行但没有为飞机提供动力,因为这些飞行的主要目的是测试防护罩。根据 NTA 的实验结果,X-6 和整个飞机核推进计划于 1961 年被放弃。

放弃

在许多问题之后,该项目于 1953 年 3 月被搁置,一年后才重新开放 [ref.想要]。与苏联的技术竞争,例如以发射 Sputnik 1 为代表,以及美国空军提供的持续支持使该计划能够持续一段时间,尽管国防部 (DoD) 之间存在相当大的分歧和原子能委员会(AEC)。然而,洲际弹道导弹于 1959 年 9 月投入使用,使这些项目过时了。主席改变了约翰F.肯尼迪的选举。在谴责该计划的高昂成本时,他写道:“15 年和近 10 亿美元已用于开发1961 年 3 月 26 日,他在结束 ANP 计划的讲话中说,这是一种核动力飞机,但在不久的将来制造出可用的军事装置的可能性仍然非常渺茫。尽管如此,ARE 项目的结果促使 ORNL 的科学家和工程师向原子能委员会提交了一份用于民用发电的实验性 30 MWth 熔盐核反应堆的初步设计方案。结果是熔盐反应堆实验 (MSRE) 的设计、建造和运行。ARE 项目的结果促使 ORNL 的科学家和工程师向原子能委员会提交了一份用于民用发电的实验性 30 MWth 熔盐核反应堆的初步设计方案。结果是熔盐反应堆实验 (MSRE) 的设计、建造和运行。ARE 项目的结果促使 ORNL 的科学家和工程师向原子能委员会提交了一份用于民用发电的实验性 30 MWth 熔盐核反应堆的初步设计方案。结果是熔盐反应堆实验 (MSRE) 的设计、建造和运行。熔盐反应器实验(MSRE)的运行。熔盐反应器实验(MSRE)的运行。

注释和参考

笔记

参考

也见

相关文章

核动力飞机 Convair NB-36H Convair X-6 乔治亚核飞机实验室项目 Pluto WS-110A 核熔盐反应堆项目 Rover NERVA

参考书目

: 文件 utilisé comme source pour la rédaction de cet 文章。 (en) Eugene M. Emme,航空航天:美国太空探索科技年表,1915-1960 年,华盛顿特区(美国),美国宇航局,1961 年(lire en ligne)。 (en) D. Scott、GW Alwang、EF Demski、WJ Fader、EV Sandin 和 RE Malenfant,AEC 研究与开发报告:高温下的零功率反射器慢化反应堆,橡树岭国家实验室 (ORNL),9 juillet 1963, 101 p. (lire en ligne [PDF])。 (en) Eugene M. Emme,航空航天:美国太空探索科技年表,1915-1960 年,华盛顿特区(美国),美国宇航局,1961 年(lire en ligne)。 (en) Jesse Stoffel, Dreams of Nuclear Flight — NEPA 和 ANP 计划,威斯康星大学麦迪逊分校,2000 年 5 月 10 日,第 23 页。(在线阅读 [PDF])。 (en) Richard Martin,SuperFuel:钍,未来的绿色能源,MacMillan,2012 年 5 月 8 日,272 页。 (ISBN 0230341918 和 9780230341913,在线阅读),“ANP”。

外部链接

(en) “核 HTRE 推进”,最高机密,2005 年 3 月 14 日(2016 年 11 月 13 日访问)。(en) 苏联绝密核飞机 M-60,Akademi Portal (en) Comprehenshive 技术报告 - 通用电气直接空气循环飞机核推进计划,1961 年 12 月 6 日 (en) “可飞行”反应堆和中子耦合,关于 HolosGen门户航空航天核门户冷战门户美国武装部队门户