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(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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发表于 2009-10-18 14:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉 (图文并茂)四代机基本知识4-进气道之XB70女武神的哀伤 (图文并茂)四代机基本知识3---进气道的故事(1/4) 【图文并茂】四代机基本知识 之 翱翔之翼 (图文并茂)四代机基本知识 之 隐身 冲压发动机世界里的恐龙、哥斯拉、宇宙哥斯拉   之前介绍黑鸟的时候说过,冲压发动机在低速的时候根本无法启动,这导致了它很难大规模在飞机上应用。但冲压发动机却在导弹上大放异彩,使用冲压发动机的导弹种类繁多。冲压发动机对比火箭发动机,还是很有优势的,火箭发动机需要自带燃料和氧化剂,而冲压发动机直接从空气中获取氧气,所以同规格下,冲压发动机的导弹能飞的更远。

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冲压发动机的结构还非常的简单,没有任何涡轮等转动的部件,成本低廉,非常适合用于导弹。低马赫时候,给导弹捆绑一个或多个火箭发动机,先依靠火箭发动机把导弹推到高速后,抛掉火箭,启动冲压发动机进行高速飞行。这种混合式的就叫火箭-冲压发动机。  

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英国的海标枪就是种典型的火箭冲压发动机。火箭助推段在后部,燃烧尽后抛掉,再使用冲压发动机,装备 42 型驱逐舰。  

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“无敌”级航母上也曾装备过,但后来被拆除,用于腾出空间给飞机和燃料。

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SS - N - 22 日炙,使用了整体式冲压组合发动机。固体火箭和冲压发动机共用一个燃烧室。    

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飞豹投放的鹰击 91 也是整体式冲压组合发动机。 但本文真正要介绍的将是下面的一系列怪兽。 冲压导弹界的恐龙   在早期弹道导弹还未出现的时候,为了能获得超远的航程,使用冲压发动机是最容易实现的办法,冲压发动机结构简单,飞行速度快。早年在弹道导弹出现之前,毛子和美帝都各自有远程冲压超音速巡航导弹。他们之间的发展代表就是美帝的纳瓦霍( Navaho )和毛子的风暴( Burya )。这两个恐龙级别的洲际超音速巡航导弹,用的都是冲压发动机。   纳瓦霍是美国印地安部落中的一支,在二战中被美军用作情报部队人员,因为当时他们操的纳瓦霍语对部落外的人来说无异于“天顶星语言”,全球通晓这语言的不过几十人,没有一个是日本人。所以美军派纳瓦霍人上战场,日本人根本别想破译。

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尼古拉斯 . 凯奇主演的《风语者》里面的印地安情报人员正是纳瓦霍人。不过俺们也有自己的优秀人员――温州人。有句话怎么说的:天不怕地不怕,就怕温州人说鬼话。这里倒不是贬低温州人意思,而是温州话实在是难懂。据说有些地方是以村子为单位的,这个村是听不懂那个村人说的话的,这可比纳瓦霍人强多了。(笑)

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 楼主| 发表于 2009-10-18 14:29 | 显示全部楼层

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纳瓦霍的第一阶段是 X - 10 ,就是大名鼎鼎 NASA 的 X 系列飞行器中的第 10 号。这 种无人机非常奇怪,前面有鸭翼,后面有三角翼,屁股还有双垂直尾翼,在 50 年代是很前卫的。咋一看还以为是架战斗机呢,它当时比一般的战斗机还要来的大。 X - 10 是用来搜集空气动力设计,导航,自动控制系统的数据。它居然还装有起落架设备,是种可重复使用的无人机。    

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    X - 10 还是比较成功的,但作为他的母体计划 SM - 64 Navaho 却很不成功,最后只好跟着一起倒霉。 X - 10 造了 13 架,后来有些降落的时候坠毁,有些索性被当靶机,现在仅剩一架在博物馆。

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    纳瓦霍 G26 ( Navaho )超音速洲际巡航导弹,也就是 SM - 64 了。到了这第二阶段它就不再从跑道起飞了,而是直接用火箭助推方式垂直起飞。    

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夜间的纳瓦霍导弹发射场。这个怪物的航程超过 5600 公里 ,谁叫它被划分为超音速洲际巡航导弹呢,而且他可以携带核弹头,在当时是种战略级的武器。    

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在生产车间的 G26 ,这玩意儿,也是北美航空公司出品的。早期的北美航空公司还是很牛的,后来迫于残酷的竞争,直接朝更高,更快的航天领域去发展了。老美的航天飞机就是北美航空的作品,不过时代变迁,航天飞机从明年开始就要逐步退役了。  

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红白涂色的 G26 在 9 号发射场,它有两个专门的发射场, 9 号发射场和 10 号发射场,但所有的发射都是在 9 号发射场进行的。  
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 楼主| 发表于 2009-10-18 14:40 | 显示全部楼层

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擎天一柱,看它跟人的比例,它的前身 X10 作为一架无人机也确实有点大材小用了。  

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工作人员进行发射前的最后视察,这个纳瓦霍 G26 ,总重近 72 吨。  

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纳瓦霍从发射台点火的瞬间,箭指苍天,直射苍穹。  

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发射后,先靠液体火箭助推起飞,射到 1 万 5 千米 高度并达到 3 马赫。然后抛掉助推器,启动冲压发动机,爬升到 2 万 4 千米 高空后作 2.75 马赫巡航。不过它作为无人机很成功,而作为一款巡航导弹是很失败,而且是彻底的失败。总共发射了 10 枚,不是爆炸就是解体,整个项目花费了约 7 亿美元,但所有导弹天上飞的时间加起来也不过 1 个多小时。  

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第三次发射时,直接在发射台上爆炸后的狼狈样。     下面我们来看看它的成绩单,你就明白到为什么他会下马了   第一次发射, 1956 年 11 月 6 号,飞行了 26 秒后坠毁。 第二次发射, 1957 年 3 月 22 号,   飞行了 4 分 39 秒。   飞行 41 公里 第三次发射,            4 月 25 号, 直接在塔台上爆炸。 第四次发射,            6 月 26 号,           4 分 29 秒。   飞行 75 公里 第五次发射,            8 月 12 号,           9 分 26 秒。   飞行 370 公里 第六次发射,            9 月 18 号,          18 分 57 秒。   飞行 800 公里 第七次发射,           11 月 13 号,              75 秒。 第八次发射, 1958 年 1 月 10 号,        42 分 28 秒。   飞行 1373 公里 (不容易啊!!!) 第九次发射,            2 月 25 号,               20 秒。 第十次发射,          11 月 8 号,             不详。    飞行 132 公里   瞧,这 1 个多小时的记录就是这么来的,而这大多数还是靠第八次发射贡献的。悲哀啊,悲哀!!白云跟黑土为你默哀!!  

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其实这个纳瓦霍项目总共分 3 步走。 X10 是第一步, G26 是第二步,而第三步则称之为 G38 ,也就是整个项目的终极计划。  

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G26 其实是 G38 三分之二比例的缩小版。 G38 不仅更大,而且进行了大量的改进,并有数枚已经接近于完工。但由于走到第二步实在让人伤心,所以这个项目直接砍了,没有一枚 G38 飞上天过。
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 楼主| 发表于 2009-10-18 14:49 | 显示全部楼层
纳瓦霍虽然死了,但依靠该项目发展的大推力液体助推火箭技术却成功应用到后来的第一代弹道导弹上,并大放异彩。 1957 年首次远程洲际弹道导弹“宇宙神”( Atlas )试射成功,加上后来试射的木星( Jupiter )和雷神( Thor )中程弹道导弹都源自于纳瓦霍项目。  

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美国的第一代弹道导弹的液体燃料火箭技术就源自于纳瓦霍计划。这是美国的第一种洲际弹道导弹宇宙神。    

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为纳瓦霍研制的高精度惯性导航系统则应用到美国的第一艘核潜艇鹦鹉螺号上。    

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纳瓦霍的技术被重新运用到 AGM - 28 大犬超音速地空导弹上,这是种可以携带核弹头的巡航导弹。这架 B52 正挂着两枚 AGM - 28 起飞。           由于纳瓦霍项目成功应用到其他的很多项目上,所以在美国官方文件里,还是把纳瓦霍看成是空间领域的里程碑。这个纳瓦霍如同追日的夸父,毕其一生也未能完成他的目标,虽然夸父倒了,但他倒下的身躯化成天地间的山川河流,为后人带来无尽的恩惠。     接下来上场的,是毛味十足的东西,冷战期间秉承着你有我也有的好风尚,毛子也推出了他们的风暴系列洲际巡航导弹, 麦雅希斯契夫局的暴风雪 Buran ,拉沃契金的风暴 Burya 。他们两个也同样使用了冲压发动机。 风暴 La - 350    

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拉沃契金设计局的风暴 Burya ,也叫 La - 350 。同老美的纳瓦霍一样, Burya 也是一种二级的巡航导弹,但它的一级由两枚液体火箭助推,上升到高空高速后,再启动二级的冲压发动机工作。     它同老美一样,都是在 40 , 50 年代为了能拥有一种远程的超音速巡航导弹而发展出来的,他们都可以携带核弹头。但在苏联这种洲际巡航导弹和洲际弹道导弹是同一时期发展起来的,你可以把他们理解成是两条腿走路的战略。当时弹道导弹的火箭推力小,无论是射程还是载弹量都非常有限。  

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风暴也是使用路基的垂直发射。
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 楼主| 发表于 2009-10-18 14:56 | 显示全部楼层

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风暴也是一套极其复杂的系统。它作为一款跟纳瓦霍同级别的竞争对手,这玩意的要求也不低,也是一种 3 马赫的洲际巡航导弹。  

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垂立在发射平台上,准备发射。这个 20 米 长的导弹总种 96 吨,比纳瓦霍 G26 还要多重 30 吨,航程可达 8500 公里 。  

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液体火箭点火,等待它的命运是。。。。。。。  

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这个起飞的姿势挺别致的啊,这么快就拐弯了?

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咋才刚开始起飞,就头朝下了,太不给面子了。  

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轰的一声,也化做了一团火花,这是它 57 年的一次发射。他第一阶段的 3 次发射很失败,很悲哀。   这次的发射虽然失败了,但不是有句名言么:失败是成功的他爸的配偶。他第一阶段的 3 次发射是完全失败。第二阶段的 8 次发射,基本成功,虽然升天时间大多也是按秒来计算,最多一次是飞行了 5 分多种。 但从第三阶段的 4 次发射,这风暴就显示出它的威力了,基本都飞行了几十分钟,完成了预定的目标飞行任务。到了第四阶段,那乖乖,是完全成功。 4 次都飞行了上千公里,最快飞行速度还达到了 3.15 马赫。

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如果说风暴 Burya 对应的导弹是美国的纳瓦霍 G26 ,那么苏联同时期的另一款暴风雪 Buran 对应的则是纳瓦霍 G38 。 Buran 也叫 M - 40 ,可以看成是一个放大版本的风暴,一级的液体助推火箭从 2 枚增加到 4 枚,重量,载弹量都有所增加。  

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风暴(左)同暴风雪(右)的大小对比。 Buran 同 G38 一样,都是死于十月怀胎。现在只能依靠想像图来看看他的雄姿了。绑了 4 个液体火箭助推器,这家伙有 125 吨重,作为一款巡航导弹也真的是够可以了。这家伙是用来装氢弹的,但他也是个短命鬼,项目从 1954 年上马到 57 年就下马了。只完成了 2 枚,没有一枚飞上天过。 在 50 年代的时候,冷战双发都处于一种有核弹却无载弹的尴尬情况,为了能拥有一种超远程的载具,双发竞相研制了这种超音速冲压洲际巡航导弹。但就在这时候,也是洲际弹道导弹崛起的时期,由于只有 3 倍音速的巡航导弹从发射到击中目标通常需要近 2 个小时,而弹道导弹却只需要几分钟。加上巡航导弹容易被拦截,而弹道导弹对当时的科技而言是根本无法拦截的。这就造成弹道导弹对巡航导弹的巨大优势,由于两者都会极大消耗双方的资源,这样巡航导弹必然面临被砍。
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 楼主| 发表于 2009-10-18 15:03 | 显示全部楼层
冥王星计划( Projet Pluto ) 不过要说到这超音速冲压洲际巡航导弹,不得不提一个变态中的变态,那就是美国的核动力冲压洲际巡航导弹计划。用核反应堆给空气加热来进行冲压飞行,这就是著名的冥王星计划( Projet Pluto )      

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冥王星计划中的导弹,叫 SLAM ( Supersonic Low-Altitude Missile )超音速低空导弹。   在 1957 年,美国空军和美国核能委员会选择了劳伦斯辐射实验室进行一项用核动力产生的高温来拖动冲压发动机工作的可行性研究。这个计划就是后来的冥王星计划( Projet Pluto )。 劳伦斯辐射实验室就是现今的劳伦斯利福摩尔国家实验室,它和 洛斯阿拉莫斯国家实验室 是美国的两个为核武器设计而专门建立的部门。 本来是在加利福尼亚的利福摩尔( Livermore ),后来搬到了内华达的 Jackass Flat 测试场 . ( Jackass 是骂人的话,这个地点实在是绝,将会在本帖中多次出现)来进行实验。整个测试场是由一系列的建筑构成,比如 10 公里 的公路,组装大楼,控制大楼和长达 40 公里 的石油油井用的套管用来储存 450 顿的高压空气!!!  

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庞大的实验场   核动力冲压发动机的原理很简单,从发动机前面吹入高速气流形成冲压效应,然后依靠核反应堆产生的高温来加热空气,膨胀做功并由此产生推力。由于使用的是核动力,所以 SLAM 导弹可以一直在天上徘徊数个月。。。。。。  

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不过核动力巡航导弹对材料的要求非常高,整个 SLAM 的核心就是一个 513 兆瓦特的无防护屏核反应堆,代号 Tory 。它要求能长时间忍受 1600 度的高温,而这温度可以融化绝大多数喷气引擎或火箭的发动机了。所以反应堆采用了大量的铅笔般大小的陶瓷质核燃料棒,委托 Coors 陶瓷公司生产了 500000 件。这种东西的要求精度非常高,一旦超过反应堆的峰值温度 150 度以上就会发生自燃。它产生的压力比 X - 15 超高速飞行器所能承受压力还要高出的 5 倍。

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Tory 的核心  

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Tory-IIA 的发动机   1961 年 5 月 14 号,第一枚核动力冲压发动机原型“ Tory - IIA ”被运上了轨道,但它仅仅是个验证型,所以只跑了 5 秒钟。三年后, 64 年 5 月 20 号,更大的 Tory - IIC 组装完毕并进行了测试,它由 465000 块排列紧凑的六角形燃料棒组成,高压气流从里面的 27000 个孔洞流过并被加热膨胀。 Tory - IIC 在测试时终于全推力运行了 5 分钟,在模拟的 2.8 马赫速度下产生了 513 兆瓦特约合于 156 千牛的推力。而真正用于实战型的 Tory-III 反应堆则在整个项目下马的时候还停留在纸面设计上。  

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Tory - IIC 的发动机被固定在列车上,之后成功进行了全推力实验。当时观看测试的有一大堆的 AEC 官员和空军将军,当然,他们都远远的躲在安全的地方进行了围观。
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 楼主| 发表于 2009-10-18 15:12 | 显示全部楼层

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Tory 试车想像图

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SLAM 先由捆绑的 3 枚火箭助推器起飞,然后启动核反应堆并可以在 300 米 高度进行 3 马赫超音速巡航,使用地形匹配系统进行导航并连续飞行几个月,如果在 9000 米 高空的话则可以飞 18 万公里,相当于绕地球飞行 4 圈半!!但更变态的是, SLAM 可以装 14 - 26 枚核弹头,在飞抵目标后逐一投放。事实上, SLAM 本身就是一个很变态的东西, 28 米 长的 SLAM 在 300 米 低空以 3 马赫飞越的时候,自身产生的激波就能对地面产生很大的破坏性。而且一边高速飞行一边向外抛洒带强烈核辐射的尘埃,不断的污染地面。丢完核弹后,它还可以继续在敌人领空飞行很长一段时间,途中不停的抛洒核污染。最后当它飞完后一头砸向地面又是一个强烈的核污染源。。。。。。。。。  

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本来首枚的实弹准备在 67 年首飞,但在 64 年这项目的可行性就遭到大量的质疑。因为它不可能在本土试飞,只能在太平洋上测试,但测试完后把这么个“垃圾”丢到海里即便在 60 年代也是不可接受的。而它若想隐蔽的深入苏联境内则必须要先穿越盟国的领空,盟国根本不可能让它从自己头顶上飞过去的。而且这时它的命运还遇到了洲际弹道导弹的挑战,最后五角大楼放弃了这计划。终于在 1964 年的 7 月 1 号,冥王星计划在运行了 7 年半后被取消。  

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SLAM 的作战想像图   “轰的一声巨响,老子闪亮登场, 送你一颗核弹,撒下无尽污染。 老子丢完核弹,还是一条好汉!”       其实更为变态的是:这个核动力冲压导弹的冥王星计划其实还只是当年美国庞大计划的一部分而已!! 冷战时期美帝凭借超强的科技和一直遥遥领先世界的经济,加上刚刚兴热的核动力,空军也开始打核动力的主意。前面介绍的 XB - 70 女武神项目是源自于 WS - 110 计划( weapon system - 110 ),而在 1954 年,美帝又有了一个更疯狂的 WS - 125 计划。旨在打造一种采用核动力飞行的超远程洲际轰炸机!!!取名为 B - 72 。 这里要先说明一下, B - 70 项目就是后来的 XB - 70 女武神。 B - 71 其实就是 SR - 71 黑鸟的轰炸机版本,但一直没有推出,只出现了一个战斗机版本的黑鸟,就是 YF - 12A 截击机。而这个 B - 72 就索性是种核动力洲际轰炸机了。。。 然后 1956 年,通用电气和康维尔一组,普惠和洛克希德一组,两组来竞争这个项目。洛克希德打算采用一种完全的新机型。而康维尔则打算对 B - 58 和 XB - 70 上进行核动力改装。  

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康维尔早期的一个方案,还是采用核反应堆的热量对发动机吸入的空气进行加热。  

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另一种飞机方案,但究竟是哪家的不详。采用模块化的核反应堆放置在机头,一旦发生不测,核反应堆可以抛弃。而驾驶舱则远远的躲在尾翼上方。

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早期诺思罗普公司也来一脚,这是它的核动力轰炸机方案,它正在给两架 B - 52 进行空中加油!!!!!!!
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 楼主| 发表于 2009-10-18 15:19 | 显示全部楼层
而早在 1949 年,就已经有用核动力推进的计划了,叫热转化反应堆试验( Heat Transfer Reactor Experiment , HTRE )  

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HTRE-1 反应堆,可见其体积的巨大。

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改进后的 HTRE - 3 反应堆     核动力飞机采用的动力主要分两种,直接进气循环和非直接进气循环。直接进气就是发动机吸入的气流直接流入核反应堆被加热后,从尾喷管喷出, HTRE 用的就是直接进气加热。  

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裸机状态下的 HTRE - 3 ,吸入的气流先流入核反应堆,被加热后再流入发动机尾部喷出。虽然结构简单,但喷出去的尾气有没有核辐射还是个大大的问号。   还有一种就是非直接进气,核反应堆有封闭的回路系统,里面有高温的液体金属流动,发动机吸入的气流与高温液态金属接触,被加热膨胀后从尾喷管喷出。  

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非直接进气循环示意图。高温液态金属有两个闭路循环,这样与发动机气流进行热交换后,排出的核污染就非常非常小了。  

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普拉特·惠特尼使用的是非直接空气循环系统,但也可以看到这套系统非常的沉重复杂。相比之下通用电气使用的直接空气循环就“比较轻松”了。   通用电气与康维尔合作,但康维尔先在两架 B - 36 上进行了改装,一架只是用来测试核防护屏的需要量,就是 NB - 36H ,而另一架则进行实际的推力试验,就是 X - 6 。  

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原先叫 XB - 36H ,改装后叫做 NB - 36H 。跟普通的 B - 36 相比最显著的区别就是机头突出,显得更加的“现代化”。当然,这是有原因的。
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发表于 2009-10-18 15:26 | 显示全部楼层
沙发,鸡动不已
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 楼主| 发表于 2009-10-18 15:26 | 显示全部楼层

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这就是原因,因为用的是直接空气循环,所以先得把驾驶舱给保护的严严实实。整个驾驶舱重达 11 顿,由大量的铅和橡胶密封,防止成员受到核辐射。不然有命飞出去却没命飞回来,这在人权大于主权的民主国家是绝对没人愿意去干的。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
整个热转化器被装进投弹舱里进行测试,这个堆也是可以丢弃的,一旦飞行中发生不测,可以把整个反应堆给丢出去。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
飞行中的 NB - 36H ,图中的 B - 29 简直小的像架小飞机一样。在 1955 至 1957 年间, NB - 36H 共进行了 47 次试飞,但它的核反应堆不提供动力,只进行空中防护屏的研究。随着洲际弹道导弹 ICBM 的发展,这个项目也下马,之后的 X6 计划也被取消。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
与 NB - 36H 不同的是, X - 6 则是要依靠核反应堆给飞机提供动力。使用直接进气循环系统,给腹下的 4 台喷气发动机提供动力。但随着 ICBM 的兴起和 WS - 125 项目的下马, X - 6 一直没机会使用了,只能在模型上观看它的雄姿了。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
早期康维尔设计的几种核动力轰炸机方案,全部采用了三角翼。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
这个就是通用电气跟康维尔的终极版本,核动力的 XB - 70nuc 超级女武神。她是基于当年女武神的成功试飞后的疯狂之作。 3 倍音速下可以直接使用冲压进气模式,依靠核动力给空气加热,超级女武神可以进行全球航行,核动力女武神+核导弹是抵御外星人入侵的地球王牌!!!!!!  
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发表于 2009-10-18 15:32 | 显示全部楼层

哈哈抢到了,支持作者

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 楼主| 发表于 2009-10-18 15:33 | 显示全部楼层

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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说道核动力,怎么能把毛子给忘了呢,毛子当年也有核动力轰炸机计划。这是图- 119 ,改装自图- 95 。同 NB - 36H 一样,图- 119 也只是进行核防护屏的研究,核反应堆不提供动力。    

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
图- 119 在 1961 年期间共进行了 34 次测试飞行,虽然测试结果表明防护屏足够用。但同美帝的结果一样,随着洲际弹道导弹的兴起,核动力飞机计划就跟着下马。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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图- 119 背部有个明显的隆起,这是为了能够装下庞大的核反应堆。   五六十年代是个核动力的时代,什么东西都会往核能上去靠,有核动力军舰,核动力航空母舰企业号跟核动力飞机和冲压导弹外,还有很多,比如。。。。。。

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核动力运输船 Savannah 号

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核动力破冰船“列宁”号,旁边的是另一种更新的核动力破冰船。  

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福特公司曾经计划中的核动力概念车

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依靠核能把水加热成高压蒸汽,推动涡轮转到然后驱动汽车。这该算是某个设计师在喝醉酒后的发疯之作。
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发表于 2009-10-18 15:36 | 显示全部楼层
照例顶,不顶 没天理
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 楼主| 发表于 2009-10-18 15:52 | 显示全部楼层
ROVER-NERVA计划

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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但核动力计划中最兴旺蓬勃的还属老美的 Rover 项目。这个是里面的 KIWI 系列核反应堆,它在 50 , 60 年代建造了一批,用来测试小型大功率核反应堆的可行性。整个系列开始于 KIWI - A ,结束于 KIWI - B4 。之后还有个变态的 KIWI - TNT ,看名字就知道是用来测试反应堆突然爆炸的。。。。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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极端闷骚暴力的 KIWI - TNT 反应堆爆炸实验,通过人为的突然增大压力,使得内部的温度和能量过载,造成整个核反应堆爆炸。   但这个 KIWI 项目还仅仅是庞大的 ROVER 项目的第一个步骤而已, Rover 项目里面的一些核反应堆分支有: KIWI , Phoebus , Peewee - 1 和 Nuclear Furnace 1 。  

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(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
Phoebus 跟 KIWI 的大小对比图,它们都是用于测试核动力火箭的。不同的项目里添加了不同的燃料来验证反应堆的可行性。最右边的 Phoebus2 可以产生最高 5000 兆瓦特的能量,是整个 Rover 项目里面功率最大的一个,实际测试中产生了 4000 兆瓦特能量。要知道 SLAM 核洲际巡航导弹中的 Tory 反应堆也只产生 513 兆瓦特。我们的长江三峡水电站总装机量是 1820 万千瓦,就是 18200 兆瓦特,换句话说, 4 ~ 5 台 Phoebus2 就可以抵一座三峡水电站!!!    

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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庞大的三峡水电站,4-5台Phoebus2就可产生相同的能量(理论上)  

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前段日子俄罗斯最大的水电站―― 萨彦-舒申斯克水电站在检修时一个变压器爆炸,该水电站装机容量 640 万千瓦,就是 6400 兆瓦特。一台 Phoebus 1/NRX 加一台 Phoebus 2 产生的能量就可以抵这座水电站了。

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萨彦-舒申斯克未爆炸前的情景。  
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 楼主| 发表于 2009-10-18 16:00 | 显示全部楼层
除了 Rover 外还有个更猛的,那就是 NERVA 项目, NERVA 的全称叫 Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application 即核动力火箭应用项目 。 Rover 项目只是验证小型大功率核反应堆的可行性,而这个 NERVA 则是直接把核动力应用于火箭推进。 Rover 和 NERVA 两个项目是承前启后,相辅相成的关系。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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NERVA 发动机的热循环示意图,也是依靠核能产生的高温给燃料加热。燃料箱内有液态氢,被核反应堆加热膨胀后,从喷管喷出。       NERVA 在整个项目运行期间也取得了丰硕的成果,最高产生了 4500 兆瓦特的能量,比前面的 Phoebus2 还要高出 500 兆瓦!!产生了 113 多顿的推力,推重比达到了 3 到 4 。反应堆运转 90 分钟,比冲量达到了 850 秒。 典型的固体火箭发动机的比冲量可以达到 290 秒,液体火箭主发动机的比冲量则是 300 至 453 秒。可见 NERVA 的比冲量远远超过了一般的化学火箭,比冲量越高,总动力越大,最终的速度就越快。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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NERVA 的核动力火箭发动机,在 1959 到 1972 年间共进行了 23 次核反应测试。所有的 Rover/NERVA 核动力测试都在内华达州拉斯维加斯以西 160 公里处的 Jackass Flat 测试场。(这个测试场真是绝了,前面的 Tory 发动机也是在这个地方测试的)。 NERVA 项目也是由 NRX - A2 , A3 , EST , A5 , A6 和 XE - Prime 等一系列的核动力发动机项目组成。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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图中人们正在为 XE 的首次地面试验进行装配。图中左边的就是 XE ( Experimental nuclear rocket Engine ),人们正在把发动机从远处运过来,但发动机里并没有填装核燃料。右边的是一个密封桶的半壳,两个半壳把 XE 密封起来,里面模拟太空环境。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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NERVA 核动力火箭的发动机测试。地点: Jackass Flat 。。。   这个 NERVA 核动力火箭发动机甚至被考虑过作为土星 5 号( Saturn V )的替补发动机,由于核动力火箭有核污染,而且有推重比小、比冲量大的特点,不能用于第一级发动机。因而考虑过放置在土星 5 号的二级发动机和三级发动机上,在外太空使用。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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土星 5 号是所有火箭中最大,最重,推力最强的运载火箭,阿波罗登月计划就是使用土星 5 号火箭,把人类首次送上了月球。现在人们只知道土星 5 号火箭巨大的 J - 2 化学发动机,却很少有人知道,这背后还有个更加变态的 NERVA 核动力火箭推进器作为替补!!     这个 Rover/NERVA 项目的终极目标就是依靠核动力火箭把人送到火星去,因为阿波罗计划把人送到月球依靠的还是传统的化学火箭,但要把人送到火星去,得要靠更加凶猛的核动力火箭。但阿波罗计划结束后,美国放弃了火星计划,这个 Rover/NERVA 项目也很快就在 1973 年终止。。。。。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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若不是 Rover/NERVA 项目取消,说不定哪天我常长真臻还真的可以乘坐核动力火箭返回火星去呢。。。。
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 楼主| 发表于 2009-10-18 16:07 | 显示全部楼层
猎户座计划( Project Orion ) 事实上,与这个核动力火箭计划的同时期,还有个更惊天的计划,那就是――八荒六合,天上地下唯我独尊的“猎户座计划”( Project Orion )。使用核动力脉冲发动机把人送到外星去。。。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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核脉冲推进火箭( nuclear-pulse rocket ),说的通俗一点,就是制造一连串的核裂变爆炸来推进。首先飞船从尾部丢出一颗核弹,再丢出一个圆盘,核弹爆炸后,圆盘被蒸发掉并转化成高热的等离子冲击波向四周扩散。这样就会有一部分等离子冲击波冲击到飞船底座的金属圆盘上从而产生巨大推力。而飞船还有个冲击波吸收系统,作用类似于避震器,把巨大的能量逐渐释放出来。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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这个丢出去的圆盘一般由塑料制成,因为塑料不仅容易吸收核爆炸产生的中子,而且还能产生氢和碳这类的轻原子从而获得高速度(塑料的主要成分就是碳,氢,氧这类的高分子聚合物)。经过改进后,直接把塑料包裹住核弹成一体,这样宇宙飞船只要在后面按时的丢核弹,就能不断的获得巨大的推进力。只不过宇宙飞船可能要随身携带上千枚核弹而已。。。。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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惊恐状态下的宇航员。   不过这飞船最大的问题就在于尾部的推进盘能不能承受住无数次的核爆炸产生的等离子高温的冲击。因此科学家用氦离子发生器进行了模拟测试,发现金属盘只会暴露在高温下千分之几秒,高温的等离子只会对金属盘表面层产生轻微的烧蚀,影响并不大。不需要额外的冷却系统,一般的铝或钢就足以作成底盘的耐久材料。这有点像汽车的发动机,活塞内点燃时最高温度远超过了气缸的金属熔点,但由于峰值时间非常短,发动机仍然能维持正常运转。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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最左边的是 Orion 计划最初的飞船想像图。   不过即便如此,科研人员还是制作了几个叫 Put - Pots 或 Hot Rods 的模型,测试铝制的金属盘能不能承受住化学爆炸产生的瞬间高温高压的冲击。有一些模型被毁,但 1959 年的一次测试,模型经过 6 次爆炸后成功飞到 100 米 高度,证明了脉冲推进是能够稳定飞行的。这次测试也证实,推进盘应该中间厚两边薄,这样能达到最大强度和最小重量。       测试证实,用这种核脉冲推进是可行的,这样凭借无数的核弹, Orion 飞船可以飞的又快又远,可以飞到火星,土星上甚至进行星际探索。。。    

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
Orion 飞船最初的设想图,上面捆绑一系列的小型航天器。按最初的计划,它只需 125 天就能往返火星。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
到达火星轨道后,放出可回收的小型航天飞机登录火星,进行探索。自己则像个航天母舰一样停留在火星轨道。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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当然, Orion 飞船也可以装更多的核弹飞的更远,一直飞到土星去。这就叫核弹在手,航程不愁;冲出地球轻松简单,飞越火星不是梦想,直抵土星还能更远;借我百万核弹,老子给你冲出太阳系。。。。。
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 楼主| 发表于 2009-10-18 16:14 | 显示全部楼层
不过这细长模样的飞船还是 Orion 计划最保守、最小的一个方案,外形也非常的传统,之后就有了更加夸张的 4000 顿级、 10000 顿甚至 40000 顿级的 Orion 飞船。这级别的飞船外形像个子弹头,里面可以乘坐 150 名科研人员。。。。。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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这就是夸张的 4000 顿级的飞船外形,像个子弹头,也像颗毛栗子。看看最下面一个 1.8 米 高的人跟 Orion 飞船的大小比例,就可知其体积的巨大。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
本来准备在起飞阶段就使用核爆炸的,但因为 Orion 实在太恐怖,地球大气不适合它。所以在大气层内靠捆绑一圈的火箭助推起飞。飞到太空后再一个一个抛出核弹点燃。而当初科学家们设想的发射地点,居然还是在 Jackass Flat 。这个测试场实在是太 TMD 绝了。     这玩意的最大问题还是核辐射,即使是飞出大气层,但它的核辐射还是会污染地球大气环境。在 1963 年美苏签订禁止大气层核试验条约后,猎户座计划于 1965 年终止。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
飞出大气层后,以 10 秒一枚的速度丢出核弹,在它后面 60 米 处不断引爆来推进。轰隆,轰隆,轰隆,轰隆,轰隆的朝太空进发。。。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
不同大小的 Orion 飞船。。。。。。。  

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉
Orion 飞船各系列的全家福。

(图文并茂5)冲压发动机界的恐龙、哥斯拉以及宇宙哥斯拉

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全家福的背影,大家一齐扔出核弹朝宇宙进发。外星人看了后会说:地球真危险,地球人更危险,地球人造的东西更是极度的危险。。。。
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发表于 2009-10-18 16:14 | 显示全部楼层

哇靠,2 thumbs up.楼主又出杰作。那年代的技术开发,真的极其变态啊。

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 楼主| 发表于 2009-10-18 16:18 | 显示全部楼层
万恶的美言每日100图上限,今天就发图发到这,剩下的2个更变态的宇宙哥斯拉就留到明天发了。
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发表于 2009-10-18 17:09 | 显示全部楼层
真不容易,刚到高潮就没了。
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