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冷战时美苏的核动力飞机计划(下)[苏联篇2] -

 家住苍烟 2010-12-01
冷战时美苏的核动力飞机计划(下)[苏联篇2] 

 

三、图波列夫的逆袭

 

同激进、前卫的米亚西舍夫相比,老资格的图波列夫则成熟的多。尽管在喷气式轰炸机的发展史上曾被米亚西舍夫超越过,但历史证明:姜还是老的辣!

 

不管是在电视、电影,还是在小说、教材上,激进者总是代表着真理和正义,而保守者总被描绘成短视和错误的。

 

20世界40年代末,由于西方核武器的威胁,苏联计划研发新型远程战略轰炸机。年轻的飞机设计师米亚西舍夫支持喷气式远程轰炸机的设计方案,而以图波列夫为代表的主流航空学者却对喷气式轰炸机持怀疑态度....

 

看到这里,总觉得接下来图波列夫这类保守派必败,新生代米亚西舍夫终将赢得胜利了。事情也几乎是这样,米亚西舍夫的建议最终说服了斯大林,1953年,红色帝国的第一架喷气式轰炸机米亚-4(北约代号“野牛”)诞生了。1954年红场阅兵式上,米亚-4出尽风头,让西方记者大吃一惊。

 

而涡扇发动机就是为了提高热效率的改进:气体不是直接被喷出,而是通过内涵道推动风扇转动,再由风扇转动产生的气体(流经外涵道)来推动飞机。

 

很多早期的飞机用的是活塞螺旋桨发动机,后来改成涡桨了,速度快很多,而油耗却没有明显增加,航程自然就变长了。图-95用的就是涡桨发动机,所以航程和载重量都超过了米亚-4。

 

历史最终证明:图波列夫的“保守”判断是正确的:使用涡喷引擎的飞机面临着耗油大、航程短的局面,而使用涡桨引擎的飞机虽然速度稍差,但航程和稳定性非常高。使用成熟技术的方案优于使用“前卫”技术的方案。这一次,“保守派”胜利了,看来历史和小说还是很不一样的。毕竟小说是编的,而历史才是铁的。

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比起保守的图-95,相当前卫的米亚-4“野牛”轰炸机

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后期的米亚-4,沦为暴风雪和火箭燃料的背夫

 

图波列夫局深知任务的复杂性,局内专家组估计,制造一架原型机要长达20年的时间!因为很多技术还不成熟或是存在研发难题,所以飞机真正成型有待时日。 他们认为第一架试验性质、以核动力作为辅助动力的飞机直到20世纪70年代末或80年代初才能升空。设计局目前方案的目的在于探索有关技术的可行性。1955年末开始, 设计人员开始第一阶段的设计和测试一个小型核反应堆。在1956年3月,苏联部长级会议指派图波列夫局尽快生产飞行试验平台。图波列夫工程师的决定将现有的图-95M轰炸机进行改装,改成一个“飞行的核实验室”。最终图-95LAL横空出世。

 

到1958年,核反应堆安装完毕后,飞机准备进行地面阶段测试。在1958年夏季的一段时间,核动力装置开始测试。测试不久后,设计人员惊喜地发现反应堆功率达到先前设定的要求。专家组当即决定开始着手准备飞行试验阶段的工作。在1961年5月至8月间,图-95LAL完成34次试飞任务。

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第一架图-95LAL,代号119

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同其他T-95改形不同,注意这家T-95的机身中断段有一个隆起的鼓包,这就是安装核反应堆的位置

 

在所有的试飞中,图-95LAL的核动力装置均处于关闭状态。试飞主要目的在于获得改装后的飞机的各项飞行参数,以验证该机是否适合作为最终的核动力装置搭载机。 大量的液态钠,氧化铍,镉,石蜡和上等钢材被用于制作防辐射座舱的隔板——保护飞行员免遭致命辐射的核心部件。结果很令图波列夫设计局振奋。经仪器测算,座舱内的辐射水平较低,这为设计局设计一个更加能满足实战要求的新机体铺平了道路。下一阶段的方案是产生一架新的验证机。这次的设计从一开始就将核能作为其主要的推进力量。这架新的验证机编号119,是在图-95的基础上设计的。

 

与普通图-95的主要的区别是:它的四个发动机中有两个为安装了新式热交换器的NK-14A涡轮旋桨发动机。NK-14A是一个非常类似直接循环式的引擎。其主要区别在于空气通过压缩机后,并没有通向反应堆,而是直接通向热交换系统。与此同时,核反应堆产生的热量以流体的形式通到热交换系统。 这两股力量相结合后将使发动机生产所需的推力。其他两个舷外引擎为NK-12M。

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位于外侧的NK-12M发动机

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NK-14发动机原理

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图-95LAL的发动机和反应堆配置图,其中的管路是热传递系统

 

在库兹涅佐夫设计局研发发动机的同一时间,119号飞机的原理图绘制完成。图纸上显示内部弹仓将放置反应堆。从反应堆到发动机的连接管道贯了穿主机身,然后向上岔开铺设到两翼,最终直接连通两个NK-14A发动机的热交换器。图波列夫估计,到1965年年底,119号将进行机场起降试验。试验结束后,119号的混合发动机组被换成了四个清一色的NK-14A发动机。这次更换的NK-14A不同于早前试飞时使用的。新发动机改自图-114商务班机使用的NK-14A。

 

然而,原图纸并没有因119号换装发动机而作任何修改。也许这个小插曲似乎暗示了整个计划陷入了停滞状态。 在1966年8月,因为预算限制和各大设计局接手了开发新的常规飞机的设计任务,费时费力,又不很安全的图-95LAL项目走到了终点。取消该计划并不意味着苏联终止了它的核动力飞机研究项目。因为同时期,其他的核动力飞机项目并未下马。比如说稍后于119号实施的120号项目。120号不同于119号,它是核动力超音速轰炸机项目的验证机。

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这是4台发动机全部为NK-14的后期设计

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这两张图就是安装在机身中部的反应堆,此时处于拆卸状态

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这里悬挂的不是副油箱,而是辐射探测器

 

围绕这一项目,苏联作了大量的研究。苏联将主要精力投到了新式涡喷发动机的研发和核反应堆系统的重新布局的研究。新设计的系统被要求能够给机组人员和机载的航电设备系统提供更多的保护。120号预计安装库兹涅佐夫设计局新设计的两个涡喷发动机。这一次反应堆的安装不同于119号的做法,而是安装在了机尾。道理很简单,反应堆离座舱愈远愈好,是减小辐射对机组人员危害的最易行之法。 机组人员包括飞行员,副驾驶员和领航员,他们的席位均置于一个沉重而密闭的辐射屏蔽铅座舱内。 120号采用45度后掠翼,后掠尾翼和前三角起落架的设计。从外型来看,与先前采用传统动力的图波列夫系列轰炸机相比,120号并不显得臃肿。 图波列夫设计局的目标是在1970年代后期完成所有研发和测试工作,并随即投入使用。很遗憾,120号没等到那一天。和119号同样的原因,120号项目在119号下马后即被取消。这架连样机都没造出的120号的长空搏击之梦只能尘封于泛黄的设计图纸中。

 

图波列夫设计局又做了下一步的尝试。它就是132号。不过132一般被认作是攻击机,而不是计划要求的轰炸机。这次的动力装置的安置与120号相似,反应堆装在了机尾,位于两个涡喷发动机之前。并且整套动力系统全部放在了机尾,不像119号和120号仍有不少辅助部件安装在全机的各处。这次发动机的运转既可以采用常规的煤油又可以由核动力实现。不过,苏联设计师只打算将煤油用于飞机的起飞和着陆。所有的煤油灌注在反应堆前的一个特制柜型容器内。飞机机内其他部分几乎与120号一样,但右翼内部做了一些修改。

 

132号预计采用三角翼,这很可能是被认作攻击机的重要原因。尾翼同样采用后掠设计,水平安定面位于翼顶。 技术上的难题很快让132号走入了死胡同。132号项目于60年代中期被取消。 图波列夫设计局的最后一次努力是一个连图纸设计尚未完成的飞机。该机计划设计为远程超音速轰炸机,旨在与美国康维尔公司的B-58中型轰炸机相抗衡。

 

然而受经费、技术、安全等多种因素影响之下,到60年代末苏联的核动力飞机热情终于消磨殆尽。苏联决定终止一切上马的项目,同时放弃已成果颇丰的可行性研究。总的说来,计划终止更深层次的原因是同时期苏联核潜艇上搭载的更精确和更便宜(相对核动力飞机的研发)的洲际弹道导弹的核打击能力已成形。对实行计划经济的苏联来说,强化已具有的水下核打击能力比继续在核动力飞机这个项目烧钱更为划算。

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轰炸机驾驶舱内的仪表板

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轰炸控制台,保留了原来的系统,但实际上没有使用过

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唯一一架被改造成图-95LAL的图-95

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2种核-喷发动机:上图为摇摆式,中间为同轴式,下为地面测试情景

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图-95核动力轰炸机的几种设计方案

四、尘封的梦想

 

但是到了70-80年代,苏联又打算重新启动核动力飞机设计,不过这次的主角不再是轰炸机,而是运输机。这次换成了安东诺夫设计局,他们在一架安-22上进行了实验,不过实验结果直到今日也没有公开,只有一张模糊不清的照片。

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更加神秘的核动力运输机安-22

 

为什么苏联最后放弃了核动力飞机的研制?

 

从长远来看,苏联人是在原子能科学和空气动力学已取得重大进展的关键时刻放弃了极有前景的计划。后来,据参与过核动力飞机项目的苏联工程师回忆,如果项目在资金充足、没有政治高层设置障碍的情况下,苏联在20世纪70年代末将能实现核动力轰炸机的部署。 空气动力学最新理论大量涌入设计过程和巨额经济投入却让苏联人疑虑重重。一方面很多新思维进入设计领域后亟需验证,不仅另需资金投入,而且也给飞机的可靠性画上了一个大大的问号。实行计划经济的苏联是不允许让老是趴窝的飞机巡行在红色领空上的。美国人推崇的勇于尝试在苏联反倒变成了验证性项目、大投入项目的重要障碍。因而苏联的核动力飞机项目的“死亡”也就不足为奇。

 

后来还出现了一种颇为详细的新解释 。苏联偏重于海基与陆基核打击能力,这决定了潜射洲际弹道导弹和陆基洲际弹道导弹的研发居于核心地位;苏联一方面要扩大核武库的规模,另一方面又要推陈出新,研发新型导弹。在这种情况下,苏联没有能力(主要是没美国那么多闲钱去烧)也无必要强化自己并不占巨大优势的空基核力量。苏联的核动力飞机在这种大背景下即便研制成功,也只能成为海基和陆基核作战平台的配角。与其继续在一时半会儿成不了大气候的核动力飞机上烧钱,还不如自己的海基和陆基核力量变成让西方更觉得恐怖的梦魇。 苏联开展该方案的初衷更多的是,不与美国在核动力飞机上为“谁是真正超级大国”进行面子血拼, 加强其深入北美大陆的核打击能力。当时,克里姆林宫被美国在欧洲和土耳其安装“极富挑衅意味”的中程弹道导弹的行动震惊。 事态的发展都被苏联方面归结为这样一个事实,即苏联没有一个能真正实现洲际飞行且技术先进的空基作战平台。获知美国在核动力飞机上有大动作后,苏联人不甘落后拼命推进自己的同类项目。当红色帝国冷静下来发现一切都不实际后,苏联的核动力飞机项目也就只能草草收场。

 

还有,经过苏联专家的评估,他们发现:面对美国不断升级换代的雷达预警系统和种类繁多、射程各异的防空导弹和分布在世界各地、密密麻麻的美国前线机场,核动力轰炸机将很难进入美国领空。苏联方面计算,保持一定规模的核动力轰炸机部队所需的财政资源远远多于可以达到同样作战效果的导弹系统。日常维护方面,导弹也比核动力飞机经济得多。这正面解释了核动力飞机下马的原因,侧面佐证了战略火箭军的地位得到空前提高。 撇开军事力量不说,苏联在太空竞赛取得的空前成就让赫鲁晓夫一干外行人更愿意看到技术上与太空事业密切相关的导弹工业得到更大的发展。纵观冷战的始终,苏联的战略火箭军一直是令西方生畏的力量(“导弹淋浴”的滋味可不好受)。这与最高层的一贯大力支持不无关系。

 

既然空中突入颇多掣肘,何不另辟蹊径?在这种思路的指引下,红海军的水下核力量得到空前加强。这样苏联的大把资金有投到了核潜艇部队的扩军中。随着冷战的继续,这一势头有增无减。到冷战结束,垂死的苏联竟然拥有了到目前为止仍是世界上最大的潜艇,其体积与吨位迄今仍无匹敌者。这些因素结合在一起,想在夹缝中生存的核动力飞机项目也不得不面对被终结的必然命运。

 

也许,核动力飞机再也不会出现了。但作为一个时代的见证,一份心向苍穹的执着,一种饮恨长空的真实写照,失落的工程师和他们汗水的结晶不应消失在漫长的历史长河中……

 

(完)

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美/苏的几种其他的核动力飞机设想图

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