中國大飛機發動機的十字路口

2021-02-18 國科環宇

近期,762號伊爾-76掛載為運-20配套的渦扇-20的試驗畫面曝光;而在去年年底,另一架伊爾-76試驗渦扇-18的消息也傳出。有了渦扇-20,為何又有一個渦扇-18?中航商發的CJ-1000A,以及SF-A又是啥?本期為您解讀中國大飛機發動機。

更為人熟知的渦扇-20是在渦扇-10「太行」發動機的基礎上進行去除加力燃燒室,加大外風扇直徑等一系列改進後的高涵道比渦扇發動機,後面細說。渦扇-18發動機由成都發動機公司負責生產,它是伊爾-76運輸機使用的D-30KP-2的仿製品,D-30KP-2也是運-20現階段試飛使用的發動機。

D-30KP-2最大推力達125千牛,但這一指標是靠多達11級的高壓壓氣機和4級低壓渦輪(單個壓氣機/渦輪效率太低),及導致的超長軸距複雜軸承換來的,使其推重比僅為4.79;材料問題導致風扇尺寸小(通俗的說就是不夠粗),涵道比低,推力進一步提升的空間有限,而且耗油量也偏高。

但D-30KP-2勝在性能可靠,生產周期短成本低,即使戰時應急大規模生產時降低工藝和材料標準,其性能下降的也並不明顯(典型冷戰時期的蘇聯軍隊裝備邏輯);另外使用保護對人員場地要求不高,適合需要在前線惡劣條件下操作的軍用運輸機使用,笨重的缺點對大型飛機來說也可接受。

除了伊爾-76和空警-2000之外,習主席最近視察的中國空軍未來10年內的主力轟炸機轟-6K也在使用D-30KP-2,未來該機還可能有裝備海軍航空兵的改進型,D-30KP-2的裝機數量將以百計。所以即使從長遠角度看來,運-20上的渦扇-18最終將被渦扇-20取代,渦扇-18仍舊是不缺乏裝機市場的。

雖然簡稱就差一個字,但近年來成發和成飛的境遇遠不能比。在國內航發生產企業中,成發可以說是底子最薄弱的,在渦噴-6發動機之後就沒有過一個發動機批產型號,僅僅參與過渦噴-13的早期試製。在殲-6大面積退役後,成發一度只能靠為強-5配套的50年代水平的渦噴-6生產備件生存。

還好90年代空軍引進伊爾-76之後把維修D-30KP-2的任務交給了成發,這才沒讓當時一度差點真的死過去(參考賈樟柯電影《二十四城記》中場景)真的一蹶不振。所以在今天各航發廠均有多個重點型號需要攻關時,把山寨D-30KP-2這款70年代技術水平發動機的任務交給成發也是很合理的選擇。

不過型號可以「分鍋」,研製過程中有些環節的競爭還是免不了,比如就一個高空臺,「備胎」渦扇-18隻能排在「正房」渦扇-20後面;試飛院只有一架760號伊爾-76試車平臺正用於渦扇-20的試驗,全新發動機試驗周期長,實在是分身無術;在我國伊爾-76數量不足的情況下,只能另闢蹊徑。

由於空警-2000研製早已完成,762號空警-2000原型機也已結束了對空警-500上的新一代預警雷達設備的驗證工作,因此試飛院把該機的大型雷達天線罩和相關設備拆卸,762號的用途改變為和760號一樣的發動機試車平臺,在我國新型航空發動機項目越來越多的局面下,這個創舉極具價值。

據成發網報導,2014年12月6日,「某型號發動機」自9月16日成功交付試飛單位以來,歷時80天,在完成了地面裝機、測試改裝和科研試飛等工作後,圓滿完成了整個試飛工作。從如此之短的試飛周期來看,可以認為渦扇-18對D-30KP-2的改動不多,這也符合成發的技術水平。

作為一個「短平快」項目,渦扇-18和D-30KP-2的高度可替換性對部隊後勤來說是一件好事,無論是用於早期量產的運-20,還是換裝其他戰機上的D-30KP-2,作戰部隊可以直接沿用日常保護後者的體會去保護前者,有助於戰爭力的形成和保持。對於部隊而言,有時候先進不一定等於好用。

由於設計脫胎於渦扇-10,因此渦扇-20早期驗證階段曾經有過渦扇-10-118的代號,後來隨著大型運輸機項目獲得了運-20的正式型號,其型號也隨之定為渦扇-20。作為我國第一款全新研製的高涵道比渦扇發動機,渦扇-20的研製周期較長,首張在伊爾-76試車臺上的圖片於2014年1月曝光。

考慮到渦扇-10的進展與CFM-56的關係以及國內的技術儲備,渦扇-20的整體性能指標應當接近1993年裝機使用,推力達到13-14噸的CFM-56-5C系列。從渦扇-20發動機短艙的圖片看來,其外形也確實比較粗短,涵道比估量會接近CFM56-5C的6左右,相比涵道比僅有2.4左右的渦扇-18提高明顯。

有些網友認為,既然運-20已經使用渦扇-18的原型D-30KP-2完成了最大起飛重量和最大載重量兩項關鍵指標的試飛,那為何還要下大氣力進展渦扇-20呢?對於運輸機而言,這兩項指標的好壞,主要看的是飛機的基本氣動和結構設計是否成功,發動機推力的差異並不會造成太大影響。

但渦扇-18的推力和耗油率這兩項指標卻會對運輸機的另一大重要指標——航程造成嚴峻不良影響。運-20當然可以用D-30KP-2實現和C-17相差無幾的66噸載重,但卻無法擁有像C-17那樣的滿載航程。等到推力更大,耗油更低的渦扇-20能夠裝機時,運-20達到最大設計航程指標就不再是夢想。

由渦扇-18先頂著,保證運-20初期服役階段有成熟的發動機可用,將使得渦扇-20的進展環境更加寬鬆。而對於採納翼下吊掛發動機短艙布局的大型飛機來說,更換發動機對飛機本身設計的影響要比戰爭機更換新型發動機小很多,因此不必擔心運-20更換渦扇-20會導致服役時間拖延。

而在2009年公開展現的SF-A(「商發」-A)可謂渦扇-20的民用版,但在反推力裝置等諸多細節上作了改動,在這次展現中商飛展出的SF-A全尺寸模型,據說就是把渦扇-20的模型請來擺著,從圖中可以窺見和渦扇-20的相似之處。但由於後來C919項目需求的變化,SF-A近年來已經偃旗息鼓。

CJ1000A/長江1000A,是商飛集團下屬的商發全新研製的首款純商用航空發動機,計劃作為C919客機完全國產化之後的配套國產動力。由於目前C919已經選定CFM國際的Leap-X發動機,其試飛全程包括適航取證過程,以及前期投入市場時期肯定還是要使用Leap-X,這給了CJ1000A充足的進展時間。

因此指標更高的CJ1000A的目的更多是立足長遠,通過國際合作儘可能獵取先進技術,著名的德國MTU(高壓壓氣機部分)以及義大利AVIO(燃燒室部分)都將作為CJ1000A的系統供應商。最終的CJ1000A也許並不能達到最頂級的水平,但在這個過程中無疑能夠學到大量有價值的內容。

很多人對商飛在型號研製中仍舊大量使用國外成品技術感到不滿,這就需要客觀看待我國在民機領域特別是民用發動機領域和國外巨大的差距(甚至比軍機領域還要大):當GE90/NX,遄達XWB這些400-500千牛級別的西方後工業時代的神器已經漫天飛的時候,我們的渦扇-20還在試車臺上。

小編認為,如果能藉助CJ-1000A這種整機項目展開航發領域的商業化合作,讓國內的優秀企業加入其中,對航發產業的長遠進展將是利好。舉例來說,無錫透平葉片公司已經能夠為羅羅這樣的航發巨頭提供低壓渦輪,如果能夠以這類方式將這類企業充分納入國產航發研發,前景十分值得等待。

國內首次渦扇發動機模擬反推力風洞試驗完成,標誌著中國在航發研製配套試驗方面又有了新突破。「千裡之行始於足下」,如何以科學的態度,在不斷追趕中逐步建立起一套獨立自主的航發科研生產體系,將是我們未來關注的重點。(新浪)

國科環宇——軍工行業最受歡迎的微信公眾平臺!

若發現涉密或敏感信息請撥打舉報電話:4006405800

輸入日期查看精彩內容(10月份之後)

查看「航空航天科研院所匯總」輸入208

查看「史上最強中國空軍機型大全」輸入210

查看「中國2015大閱兵將亮相的新型武器」輸入127

查看「領先美國,中國軍方最新武器」輸入220

查看「中國特種部隊武器裝備大全」輸入221

查看「陸軍18個集團軍詳細介紹」輸入211

查看「一張圖看懂解放軍資歷章」輸入214

查看「中國載人航天八大系統及領導名單」輸入212

查看「中國陸海空最先進武器簡介」輸入205

查看「中國最新武器裝備價格表」輸入223

其他更多精彩的文章

↓請點擊下面「閱讀原文↓

相關焦點

  • 維基精選:【十字路口行動】
    十字路口行動正是雙方角力以爭取美國國會以至民間支持的結果。在美國軍事史以外,十字路口行動在世界歷史上同樣有重要影響。大眾媒體在是次核試獲邀在現場採訪,使世界公眾首次獲得核試現場的資訊及片段,而比堅尼泳衣更因此而名。不過,十字路口行動同樣首次曝露了放射性汙染的危害。
  • 中國正站在海灣十字路口,伊朗沙特是戰是和?
    是的,西方大公司像食人獸一樣的撲向伊拉克。伊拉克人民得到利益了嗎?是的,在免煮的爆炸聲中紛紛上了天堂。伊朗卻是最大的贏家,雖然這種收益很晚才顯現出來。阿拉伯與波斯兩伊戰爭沒有海戰,這裡也沒有人敢在海上挑戰伊朗,雖然元氣大傷,但伊朗海軍還是足以控制荷姆茲海峽。對阿拉伯產油國來說,海峽航行安全是油輪出入的重中之重。
  • 湮滅的戰艦,美國上世紀40年代「十字路口」海上核武器試驗行動
    而十字路口行動中試爆的兩枚核彈正是同型號的MK-3,換言之,胖子以及胖子的兄弟們不光炸了長崎,還炸了一票二戰期間稱霸海疆的各國戰艦。當然,十字路口行動中試爆的胖子當量比長崎那枚略高一點,長崎核爆實際當量為2萬噸,而十字路口行動中兩次核爆均為2.3萬噸。
  • 十字路口的徘徊:「全面戰爭」系列發展史
    然而歷經18年的演變,「全面戰爭」系列更像是徘徊在十字路口。從外包小作坊到3A工作室1987年,工作了幾年的英國碼農提姆·安塞爾(Tim Ansell)創立了遊戲公司The Creative Assembly(以下簡稱CA),公司連同安塞爾本人一共只有5名員工。
  • C919大飛機即將換上「中國心」!最新國產航空發動機橫空出世!
    CJ-1000AX是中國航發集團商發公司負責研製,直徑1.95米,長3.29米。其結構複雜、試製難度大,包含風扇/增壓級、核心機、低壓渦輪和附件傳動機匣裝置,由近35000個零組件組成!一般的小國根本玩不轉這東西,門檻和技術壁壘太高了。
  • 大飛機C929即將面世 將用哪家發動機 ?
    根據波音公司發布的市場報告,未來20年,中國需要民用雙通道飛機1700架。按發動機佔飛機總價值比25%—30%計算,中國這一市場將高達近625億美元。據海外媒體報導,羅羅公司正加緊與中國相關單位進行定期會談,其研製的遄達XWB最新型號,專為空客A350XWB量身定製,是目前燃油效率最高、對環境影響最小的一款大型發動機。目前訂單已超過1600臺。
  • 19世紀全球史:處在十字路口的帝國們
    土耳其、俄羅斯、中國和日本都經歷了嚴重的國內動亂,尤其是在 19世紀下半葉,農民發動起義,不同政見者要求改革,政治派系之間互相傾軋,甚至陰謀發動政變。軍事的虛弱使這四個國家的統治者無法有效地應對這些國內衝突,於是歐美國家就常常以保護本國商業利益為藉口進行幹涉。這樣,到了19世紀末,奧斯曼帝國、俄羅斯帝國、清朝中國以及日本都成為走到十字路口的社會。
  • 國產大飛機發動機渦輪葉片,太倉造!
    航空發動機是飛機的心臟,而發動機裡邊難度最大的是葉片。
  • 商用飛機發動機的價值!
    商用飛機發動機的價值主要有三個方面:一是正在使用的飛機上的發動機;二是報廢的飛機上的發動機;但本文講的是備用發動機的價值。(本文就單純講價值,簡單理解就是「錢」)先來說說商用飛機行業有一個古老的經驗法則。在新飛機交付時,發動機價值佔飛機價值的20%,其餘部件的價值佔80%,但在飛機報廢時,比例調轉,飛機80%的價值體現在發動機上。
  • 飛機發動機種類詳解
    飛機的發動機顯然跟汽車的發動機不一樣,因為體積和重要以及所需的動力不一樣,TSI缸內直噴大眾的技術通用的智能直噴二個技術應該是差不多的,都是缸內直接噴射霧化燃油的技術以前的電噴方式都是把燃油噴到進氣道裡
  • 紅色帝國與十字路口
    單看這份參與政變的人員名單,根據歷史經驗判斷:政變大概率會取得成功。但意外的是,僅僅3天後,這場政變以完敗告終。種種跡象表明,八一九政變是倉促之舉,事先並沒有經過長期周密的部署,參與政變的人員是臨時團結在一起。1991年7月29日,克格勃主席克留奇科夫監聽到戈巴契夫有意撤換包括他在內的蘇聯強硬派,遂合謀發動政變。
  • C919:我用外國發動機、外國零部件、中國總裝,但我知道我是自主創新的大飛機|周一硬核
    所以,要那用舶來發動機來質疑C919的「自主」和「國產」,不免牽強和冤枉得六月飛霜。饒是日本這個曾把美國空軍都虐得嗷嗷叫的前亞洲航空霸主,在這個高度壟斷的真·高精尖領域也是弱雞。而源出於前蘇聯的「傻大黑粗」流航發,也只有敢於燃燒預算的軍用飛機才玩兒得起。
  • 最快速度16馬赫,兩小時打擊全球,中國測試革命性飛機發動機
    近日消息顯示,我國的科學家打造出了一款具有革命性的飛機發動機,這款航發據稱能夠以16馬赫的高超音速飛行,裝載著這款發動機的太空飛行器,兩小時內可以抵達全球任何地方。根據《華南早報》的報導,在北京的一個高超音速風洞中,一款試飛的航發數據顯示,這款發動機不論是在推力,還是在燃油效率以及操作穩定性上都展現出了異常優秀的性能。而根據數據,這款發動機的理論飛行速度可以達到16倍音速。
  • 飛機渦輪風扇發動機的優點是什麼?
    專家解答:飛機是有動力的重於空氣的飛行器,所以動力裝置對飛機而言極為重要,將其稱為飛機的心臟其實一點不為過。到目前為止,飛機的動力裝置已經從活塞式發動機發展到燃氣渦輪發動機,其中燃氣渦輪發動機又發展出直接產生推力的渦輪噴氣發動機和渦輪風扇發動機,以及輸出軸功率的渦輪螺旋槳發動機和渦輪軸發動機。
  • 這3大原因,中國必須正視!
    不過,客觀上說,中國如果採取適當增加核彈頭數量的措施來提高核能力,也完全是新時代的國家安全需要,是符合當下邏輯的,怎麼某些人不經過探討就直接無釐頭地反對呢?這麼不經過思考地反對,完全是美國政府的立場啊!其實,老胡提出增加核彈頭數量,其背景是中美博弈已經到了裂變的邊緣。中國官方已經明確表態,中美關係到了十字路口。到了十字路口啥意思?
  • 航空煤油發動機,輕型飛機的未來動力
    使用Centurion 2升航煤發動機的塞斯納172飛機,在75%巡航功率時的耗油率從使用萊康明360發動機時的9-10加侖/小時降到了5.8加侖/小時,而速度提高了近20%。 其中Centurion發動機的銷售量最多,到2008年初Centurion發動機已經總共生產了2500多臺,共有1500多架飛機使用該發動機,2007年的產量為每月120臺,是產量最大的航煤發動機,主要用於鑽石公司的DA40單發四座飛機和DA42雙發四座飛機、法國Apex公司的Robin DR400單發四座飛機和塞斯納172航煤型號,SR305發動機主要用於塞斯納182和Maule飛機的改裝,AE300
  • 又是普惠發動機,瑞士航空停飛所有A220飛機
    8起空中停車後,瑞航決定即刻停飛所有29架A220飛機。另據業內人士透露,A220飛機(原龐巴迪C系列飛機)啟動用戶——波羅的海航空運營的A220客機在過去不到兩年內更換了50臺普惠GTF發動機。目前全世界運營的A220系列飛機有90架。此前,為空客A320neo飛機提供動力的普惠PW1100G-JM發動機因頻繁換發問題也遭到過IndiGo航空的停飛,美國FAA、歐洲EASA曾對普惠GTF發動機發出多次緊急適航指令。
  • 快訊:CR929飛機選用中航發CJ-2000發動機
    在今年莫斯科航展上,中國航空發動機企業推出了最新的AEF3500大型渦扇發動機,並參加中俄正在研製的CR929大型寬體客機的發動機選型競爭
  • 外媒稱中國戰機不再被發動機拖累:中國兩全新發動機進展震撼曝光
    ,梟龍作為一種出口型戰鬥機,一旦進入與俄羅斯戰鬥機同場競技的國家市場大舞臺,就會立即遭到俄羅斯的「暗箭」,例如,據英國《簡氏防務周刊》報導,2007年,俄羅斯就以中俄RD-93發動機交易的合同中存在「不得將該型號發動機出口給第三國」的條款,限制中國將「梟龍」戰鬥機出口給其他國家。
  • 空軍 中國各代經典主力戰機一覽
    >中國空軍的突飛猛進所有人都有目共睹,但受制於國產航空發動機的水平,仍然與美國等傳統空軍強國有較大差距,隨著今年國家成立航空發動機公司,相信不久的將來,將會有越來越多的國產戰機裝上中國自己的強勁「心臟」。