我國渦軸引擎已突破,為何還與俄合作研發直升機?原因在傳動方面

2020-11-17 網易新聞

眾所周知!大型直升飛機是大國國防和國民經濟建設不可缺少的戰略裝備。除了美俄以外,目前世界上沒有第三個國家有自己研發的重型直升機。所以重型直升飛機是大國國力的重要標誌,所謂大國重器,的確不可或缺!而在此前,好消息傳來,由直-8 G改進型直-8 L正式亮相。但是大夥喜憂參半,這是為何呢?

事實上!直-8 L為了增加內部寬度和高度,不得不將燃料箱懸掛於機身兩側,看上去奇形怪狀,但已經是國內最大噸位的運輸直升機了。許多人認為,中國沒有開發出重型直升飛機的主要原因在於引擎技術沒有過關,所以一直在直升8上改進。

但事實上!為了發展30噸級以上的直升機,中國不缺乏成熟的動力,可選用世界上最大的AL-136T渦發動機和國產5000千瓦級大功率渦軸發動機。如果使用3臺中國5000千瓦渦軸發動機,可成為40噸級直升飛機的合格動力,承載15噸以上。

兩種型號可作為30噸級重型直升機的動力,載重量12噸。發展CH-53E型直升飛機十分迫切,尤其是075型兩棲攻擊艦需要大型運輸直升機。那為什麼中國沒有獨立發展自己,而是與俄羅斯合作研發重型直升機?理由很殘酷。

首先說說和俄羅斯合作的好處。事實上!經過幾年的發展,我國直升機技術已形成了完整的產業鏈,無論是關鍵旋翼系統設計、傳動系統設計,都積累了豐富的經驗,但中國目前最大的問題在於動力系統,即發動機,而國產發動機的準備在小型直升機上已不再是問題,而對於重型直升機這種大功率高海拔的需求,國產發動機雖然小有突破,但是路程還很遙遠,這一塊依靠西方國家是不存在的(參見直-10發動機事件),和俄羅斯合作是比較合理的選擇。

實際上!此前,我國在直升機發動機領域一直受到歐美國家的嚴格封鎖,最初我國「武直10」型直升機原搭載的PT6C-67C渦軸發動機因美國的幹涉而無法正常運轉。最終被迫無奈選擇國產渦軸-9發動機,這使得武直10戰機在有效帶載荷和防彈能力方面存在一定不足。

直升機系統原理

但隨著近幾年我國經濟實力的增長,資金也充裕。而俄羅斯作為航空工業大國,基礎雄厚,但資金匱乏。於是兩國開始走到一起,這一次是由我國提供資金和部分技術支持,俄羅斯提供主要技術。雙方聯合研發了這種新型的5000 kw渦軸發動機。兩國間的合作顯然不是第一次,在此之前,雙方還進行過多次軍事合作。同時,我們國家也積累了豐富的技術經驗,為今後我國武器裝備的研究與開發奠定了堅實的基礎。

現在中國國內最大的直升飛機是8 L直升飛機,最大起飛重量為13噸,即使是載運「山貓」全型飛機也很困難。所以對重型直升機的需求非常迫切,中俄合作開發的38噸級 AHL重型直升機項目就是希望實現這一目標。

這款重型直升機是為了優先滿足中國的需要,根據中國的國情和重型直升機的迫切需要而研製的,將具有良好的高原性能,這款直升機的研發項目被稱為「先進重型直升機項目」(AHL, Advanced Heavy Lift)。

實際上!五年前,中航工業直升飛機公司與俄羅斯直升飛機公司籤署了重型直升機項目企業間合作框架協議,並通過多輪談判明確了雙方的具體分工和項目實施路線圖。根據協議,俄羅斯一方將負責設計直升機的一些關鍵部件,主要是旋轉部件。該項目由中航直升機有限公司牽頭研發,中方負責該項目的發動機工作。謝爾久科夫還透露:

俄中合作研製的AC332 AHL具有很好的發展前景,並計劃在中國量產和供應中國市場。飛機最大起飛重量38.2噸,最大時速300公裡,艙室載重量10噸,可懸掛大型物體15噸,最大航程630公裡。根據規劃,到2040年, AHL將生產200架,這將會產生非常可觀的經濟效益。並且,計劃在日後,將我國高級重型直升機達到38噸級,其內部載重10噸,外部載重15噸,能夠在海拔3000米以上的高原、山區等複雜環境下進行作業。

就發動機而言,它將採用與俄羅斯現役的Mi-26重型直升飛機相當的航空動力,並在旋翼等關鍵技術上體現中俄雙方的技術優勢。就目前的消息來看,中俄合作開發的先進中型直升機關鍵技術問題已經解決,由中國負責設計製造,而直升機的「心臟」引擎這一塊,目前還是眾說紛紜,沒有一個確切的消息。

傳動系統

實際上!這次的合作暴露了中國的技術弱點,中國正與俄羅斯合作開發重型直升機,俄羅斯方面負責在該直升機上製造傳動系統,並最終將技術轉移給中國。作為直升機三大核心部件之一的傳動系統,要負責將發動機的動力傳遞給旋翼和尾槳,直升機的重量越大,傳動系統的製造工藝就越困難。

這一技術的突破往往需要幾十年的經驗積累,美國在開發CH-53E 「種馬王」直升機時也遇到了傳動系統方面的技術難題,而中國不與俄羅斯合作花了幾十年的時間來研究這一傳動系統是極有可能的。

例如,直-20的機身結構採用了大量的複合材料、電傳操縱系統和非常先進的航空電子設備等先進技術,但這並不意味著中國在直升機傳動系統領域取得了很大成就而這正是中國發展重型直升機的主要瓶頸。

而且,在階段以來,我們之前的合作也並不是很愉快。例如,之前我們國家和俄羅斯就對CR929項目表示過分歧。在此之前,「中俄CR929項目所用PD-35大推力發動機已完成了第一階段所需的測試,正在研究開發18項關鍵技術,複合材料槳葉的測試仍在繼續。

根據規劃,PD-35發動機將於2025年開始試飛試飛。但俄羅斯方面都不願暴露其核心技術,(大夥預估就是傳動系統方面的技術)這使得該計劃無限期延期,而具體的處理方案也有待商榷,因此,我們要明白,自立自強才是硬道理。

而且我們國家自主研發也沒有讓大夥失望,我國科學家一直在致力於重型直升機的相關突破。而且大有成效。就拿此前的重型直升機發動機方面之前,據我國直升機設計研究所的型號副總設計師李家雲介紹:我國5000 KW級渦軸發動機已經研製成功,即將在我國重型直升機項目中得到應用。

國內這款渦軸發動機按功率計可排第三,功率達5000 KW。若採用三架,其總功率將接近Mi-26和CH-53K,這意味著我國重型直升機的起飛重量和載重將向上述兩架看齊。特別與CH-53K非常相似。

在此之前,中國一直在考慮研發一種四傾轉旋翼機,也就是之前展示過的「藍鯨」概念直升機,它可以像直升機一樣起飛,也可以像渦槳運輸機一樣飛行。它可以大大提高飛機在多模式切換下的性能。該旋翼機能使用已研製成功的5000 KW級渦軸發動機。在此之前,沒有大型渦軸發動機,因此一直處於研發或凍結狀態。今天,藉助於這臺引擎,「藍鯨」有望在不久的將來實現首飛,目前正處於技術積累階段。與此同時,有專家表示,中方沒有從國外獲得任何幫助來開發5000 KW級渦軸發動機。

總而言之,中國目前的航空工業還很年輕,直升機工業更是遠遠落後於美俄兩國,合作的過程也是學習的過程,我們不僅要學習俄羅斯的技術,還要學習其實現技術的手段,從而儘快提升自己的實力。

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