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杏彩平台app颠覆传统飞机洛克希德·马丁拥有的核聚变动力战斗机和轰炸机专利
时间:2023-05-20  来源:杏彩体育注册·(中国)官网登录   浏览次数:38次

  早在2018年,洛克希德·马丁公司就申请了一项专利,称为“等离子体限制系统”——一种小到足以安装在F-16战斗猎鹰机身内的装置,能够管理比太阳中心高10倍的内部温度。

  核聚变电力飞机被认为科幻小说的方式,现在,该领域的最新进展使聚变能看起来不仅成为可能,而且甚至可能是可行的。杏彩app在接下来的几年里,核聚变不仅能改变世界打仗方式的一切......它甚至可以改变人类处理冲突本身的方式。

  一旦人类意识到它可以通过原子产生巨大的力量,人们就开始努力将这个新概念融入几乎所有的东西,包括飞机。仅使用少量燃料,核电就可以让战斗机、轰炸机或侦察平台几乎无限期地保持在空中。但是,尽管有几个计划旨在部署这样的飞机推进系统,但原子裂变反应堆在50,000英尺的空中飞行时,风险大于回报。

  裂变的努力确实在海军应用中有了相当的历史,其计划导致了今天的核动力潜艇和超级航母。但另一方面,像冥王星计划的核动力SLAM导弹或康维尔的NB-36核动力轰炸机这样的航空努力也在进行。

  冥王星计划的Slam导弹本可以飞行数千英里,沿途投掷氢弹并喷出辐射,同时产生如此强烈的噪音,以至于从事该计划的科学家认为,仅声波就会杀死导弹经过的任何人。NB-36也可以无限期地留在空中,作为持续的核威慑力量。但任何事故或事故都可能导致环境灾难。

  核电可能伴随着风险:必须积极冷却裂变过程,以防止失控的反应,这可能导致崩溃和环境灾难,就像我们在切尔诺贝利和福岛看到的那样核裂变反应堆不能用于飞机。但核聚变可能完全是另一回事。 核聚变实际上可以被认为是当今核电站和武器系统所利用的裂变过程的对立面。两者都是从原子产生能量的物理过程,但是当裂变通过将较大的原子成两个或多个较小的原子来产生大量能量时,聚变将两个或多个较轻的原子连接成更大的原子。

  2018年,洛克希德·马丁公司的设计允许建造比以前认为的要小得多的聚变反应堆,不仅允许加速开发,而且允许更广泛的潜在应用。聚变反应堆110具有新颖的磁场配置,表现出全局MED稳定性,通过开放场线具有最小的粒子损失,使用所有可用的磁场能量,并且具有大大简化的工程设计

  反应堆内包含的等离子体体积与反应堆内的磁能密度之比在聚变圈内称为β极限。如今杏彩平台app颠覆传统飞机洛克希德·马丁拥有的核聚变动力战斗机和轰炸机专利,大多数系统的 beta 限制在 .01 到 .05 之间(介于 1% 到 5% 之间)。另一方面,洛克希德公司的臭鼬工厂正在开发的系统预计将提供1的beta限制。 这是100%的1。

  也许专利中最有趣的部分是一个小到可以安置在F-16战斗猎鹰的机身内的反应堆,它为飞机提供一个紧凑的核聚变反应堆是可取的,这将大大扩展飞机的航程和运行时间。

  为了理解核聚变如何为飞机的推进提供动力,它可能首先有助于了解传统的涡轮喷气推进系统是如何工作的。显然,飞机推进是一门严格的科学,但它背后的基本前提非常简单。

  现代涡轮喷气发动机从发动机前部吸入空气并压缩它,直到它通常达到它开始时的密度的3到12倍。然后将燃料添加到压缩空气中并点燃。新点燃的空气/燃料混合物在从喷嘴出来产生推力时通过涡轮机(驱动压缩机)时,通常会达到1,100°F至1,300°F之间的温度。

  涡轮风扇发动机的工作原理与此类似,但进气分为两种不同的流动:一种通过风扇并继续进入核心压缩机,然后与燃料混合,并在流出喷嘴之前点燃。其余的空气绕过内部发动机,只是穿过螺旋桨,略微增加其速度,并在通过时增加一点推力。这些发动机在商用客机以及B-52同温层堡垒等重型有效载荷轰炸机中很常见。

  根据洛克希德·马丁公司将现有的涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机中发现的燃烧器可以被热交换器取代,以产生相同的推力,而无需可燃燃料。

  飞机可以在整个使用寿命内都不需要加油,虽然对于那些想在当地加油站加油的人来说,这听起来很方便,但事实是,这将是一个比这更大的问题。

  今天,仅空军就拥有一支由490架加油机组成的机队,大多数美国战斗机携带的燃料足以在战斗中停留大约30分钟,然后才需要回家或乘坐加油机来加油,而长期的轰炸任务绝对依赖于在飞行路径上的精确点与加油机相遇才能发挥作用。但是,加油机本身是高度脆弱的飞机,与拥有先进防空系统和大量空中力量的近距离同行作战,将不可避免地意味着在天空中失去许多这些加油站。

  空军目前每年燃烧约20亿加仑的航空燃料。融合可以将这个数字降至接近零,同时为战斗机,轰炸机,无人机和其他平台提供几乎无限的射程和徘徊时间。聚变反应堆的功能不像裂变武器系统,这意味着从被击落的飞机上捕获或回收的反应堆对环境污染或允许不良行为者对核武器技术进行逆向工程的风险很小。

  但事实是,在没有燃料的情况下飞行只是核聚变对航空业的开始。丰富的电能可以为一系列先进的定向能武器提供动力,以及开创性的新型导弹防御系统,如海军获得专利的激光诱导等离子体细丝全息图系统,该系统能够将超热的幻觉投射到距离喷气式飞机本身数十米的地方,以混淆来袭的红外制导武器。

  到现在为止,人们仍然怀疑关于聚变能令人难以置信的广泛影响,但事实是这些似乎神话的技术可能即将成为现实。

  有一个关于核聚变的长期梦想,一直有许多等待下一个30年的讽刺......而且永远都是。这种具有前瞻性的技术似乎非常有前途,但将其用于实际应用似乎总是有点遥不可及。事实是,像大多数科学企业一样,如果对高效反应堆的追求是由更大的投资推动的,聚变今天可能会更加成熟。

  事实是,燃烧石油作为能源可能对环境不利,但它比发明一种新的电力生产方式和全新的车队来利用它要便宜得多。虽然减少石油消费在环境影响方面有明显的好处,但人类不太可能在短期内真正耗尽它。根据英国石油公司2019年《世界能源统计评论》,基于当地开采基础设施的现有石油储量中,仍有约48年的石油价值(以2019年使用水平计算)——约17339亿桶。但科学家们很清楚,石油可能在未来很长一段时间内仍然存在并且相当便宜,这限制了对核聚变等技术的投资。

  英国原子能管理局首席执行官伊恩·查普曼(Ian Chapman)教授是欧洲联合环面(JET)聚变反应堆的负责人,他在最近接受《国家地理》采访时简明扼要地解释了这一点,当时他相信聚变能在经济上可行还需要多长时间。

  他将核聚变追逐比作1950年代和1960年代的太空竞赛,强调了在肯尼迪1962年的演讲中登上月球是多么不可思议,但此后将美国国内生产总值的4%分配给企业是如何实现的。核聚变可能以氢同位素为基础,但它仍然需要以大量资金的形式启动燃料。

  这就是洛克希德·马丁公司的CFR计划等努力发挥作用的地方。虽然公司可能还没有被激励为开发先进的替代燃料来源提供资金,但这种需求比以往任何时候都更加紧迫。随着燃料价格的不稳定继续困扰着市场,美国的国防机构可能会继续投资以隔离的方式。

  因此,核聚变可能改变整个航太的游戏规则,但它的实际用途可能首先体现在51区机库的阴暗范围内。


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