采用核動力發(fā)動機,上世紀50年代的美國超音速低空導彈計劃

在上世紀50年代,美國想要設計建造一種威力恐怖的超音速低空導彈(SLAM),它將安裝核彈頭帶來毀滅性的打擊,同時還將安裝核動力發(fā)動機提供無限制的作戰(zhàn)航程,這項計劃即便是放到今天來看仍然很瘋狂。

導彈是一種報復性武器,當美國遭到打擊之后可用它進行及時有效的反擊,這種思路很符合當時的兩極對抗,為了增加射程和速度而選擇了核動力發(fā)動機,為了增加打擊能力又考慮使用多彈頭技術。
與我們通常理解的核動力不同,導彈受制于尺寸限制無法直接采用核動力航母那套發(fā)射“燒開水”的運行原理,為此美國啟動了“冥王星”計劃,目的是開發(fā)一種核動力沖壓發(fā)動機。

所謂沖壓發(fā)動機是直接利用載具高速飛行的力量,在發(fā)動機進氣口灌入大量的空氣利用自身速度完成壓縮,而不需要借助渦輪等設備,然后再將壓縮的空氣與燃料混合點燃產(chǎn)生推力,可這套原理如何與核動力扯上關系呢?
“冥王星”計劃里取消了常規(guī)的燃料,他們將在發(fā)動機里安裝一座小型的核反應堆,利用穩(wěn)定的核反應產(chǎn)生巨大熱量,用這股熱量去進一步加熱被壓縮的空氣,加熱膨脹的空氣從尾噴口快速噴出產(chǎn)生推力。因為核反應維持時間足夠長,理論上來說這種發(fā)動機可以支持飛行器飛到世界任何地方。

我們暫且把發(fā)動機的事放到一邊,導彈本身除了彈頭之外還有另一個重要的技術難點那就是制導,當時美國在核彈頭小型化方面做得很好,這一點不用考慮,可當時還沒有衛(wèi)星系統(tǒng),導彈在發(fā)射初期為無線電指令飛行,后期采用地形匹配方式打擊預先編輯的目標,這種方式在當時很先進,其實就是一種巡航導彈。

導彈被設計成一種有鰭的修長結構,發(fā)動機進氣口位于導彈腹部,因為外形獲得了“飛行撬棍”的綽號,根據(jù)估計導彈在30000英尺高度(9100米)能達到4.2馬赫的最大飛行速度,導彈起飛時采用助推火箭,達到一定速度后沖壓發(fā)動機開始工作。

超音速低空導彈計劃在1964年廢棄,這其中的原因有很多,首先就是發(fā)動機技術不達標,“冥王星”計劃看起來可行,可是當時的技術條件無法制造可以安裝在導彈上的小型核反應堆,根據(jù)計算反應堆外徑在1.454米,長1.632米,堆芯直徑1.2米,總功率600兆瓦,要在這么小的設備上維持正常運轉就需要材料耐高溫、導熱性好以及耐輻射,同時還要足夠輕,放到今天也是一項巨大挑戰(zhàn)。

當時美國人確實制造了用于測試的反應堆,并且進行了沖壓發(fā)動機的模擬運行,短時間的測試中將空氣加熱到了506℃,個人認為通過這種方法加熱空氣產(chǎn)生推力是可行的,但以當時的技術還遠達不到實用標準。核反應堆還存在另一個問題就是核輻射,美國人則認為在高速飛行中反應堆對自然的核輻射影響可以忽略,只要解決導彈本身抵御輻射的能力就行。

影響導彈計劃的另一個重要原因是洲際導彈計劃,相比于巡航導彈,洲際導彈通過另一種飛行路徑實現(xiàn)了全球打擊能力的同時速度還相當?shù)目?,并且它幾乎是無法攔截的,在這種情況下超音速低空導彈計劃(SLAM)自然沒有發(fā)展的空間。