2020年是俄羅斯民用航空業大爆發的一年,這引起了全球航空業的廣泛關注。MC-21幹線客機使用俄制發動機首飛成功幾乎是一個裡程碑的事件。它意味著俄羅斯居然在資金匱乏,歐美圍堵的情況下實現了一架民航客機的全面國產化。這無疑會引起中國方面的關注。因為雖然中國的C919的進度遠快於MC-21,但其國產化程度遠低於俄同類型飛機。這就引發了一個討論,俄羅斯會在民用航空業上再次反超中國嗎?其實在機體,氣動,飛機的各分子系統的開發上,中國其實還是有信心穩步推進的,至少肯定不會落後於俄羅斯。
創建自己的民用和軍用大型飛機航空業並非所有發達國家都能負擔得起,而航空發動機的製造難度甚至高於整機。比如加拿大龐巴迪公司和巴西航空都具備極強的實力,但其並不能獨立生產研發發動機,其動力需要依賴美英等國。蘇聯曾一度進入這一榮譽俱樂部,而俄羅斯幾十年來卻一直岌岌可危。民用飛機發動機的批量生產是一項真正的高科技行業,這清楚地表明了該國技術發展的真實水平。甚至不誇張地說,用於軍事裝備的火箭發動機和飛機發動機仍比民用型號低了一碼。首先,對於戰鬥機而言,產品的經濟性和較低的最終成本並不重要。其次,現代民用渦輪風扇發動機的可靠性其實要高於軍事同類產品。特別是發動機運營需要通過國際要求的認證,例如歐洲航空安全局。
俄羅斯現在的絕大多數現代渦扇發動機都源於蘇聯的技術。D-30KP-2發動機自1982年以來一直在雷賓斯克生產,其基本型號從1972年就開始生產,廣泛裝備中俄多款運輸機和轟炸機。包括米格-31,伊爾-76,運-20,轟-6都在使用這款機型。但俄羅斯接下來會使用PD-14逐步取代D-30,那麼俄羅斯極有可能會向中國出售以平攤成本。而PD-14的強勁性能對於中國的吸引力毋庸置疑。
PD-14是俄羅斯為振興俄羅斯民用航空業而從頭開發的一款重要的渦輪風扇式發動機。近年來,俄羅斯人有很多理由為俄羅斯的科學和技術潛力感到驕傲,比如蘇-57和產品30發動機。但是PD-14表明俄羅斯正在重返世界高科技市場。俄羅斯在研的多款發動機似乎進度都走在了中國的前面,這對於中國航空而言可謂雙刃劍。它可以作為中國很多在研機型的潛在動力,但也很可能進一步壓縮中國航發事業的活力。
其實,最初,MC-21幹線客機是希望安裝兩臺美國的發動機,即普惠的G-JM PW1431。做出這一決定不僅是由於當時俄羅斯沒有同類型發動機。這與客戶有關,發動機在任何客機成本中所佔的比例都可以達到30%。消費者有權選擇自己配用的發動機,能和自己已有的地面基礎設施適應無疑是最好的。例如,購買停產的A380時,航空公司可以在勞斯萊斯的發動機和發動機聯盟的GP7200系列之間進行選擇。GP7200由四家公司開發,通用電氣,普惠,法國賽峰和德國MTU。這是因為為幹線客機的大涵道比渦扇發動機的研發既昂貴又耗時。
進口的G-JM PW1431是在普惠公司的PW1000系列的基礎上開發的,它們的各種改進版本安裝在空客,三菱和巴西航空的飛機上。對於MC-21,該發動機可以提供14噸的最大推力。從開發開始7年後,美國的第一批發動機於2015年運抵伊爾庫茨克飛機工廠。與普惠公司籤訂合同的同時,俄羅斯開始研發自己的PD-14發動機。在過去的30年中,這是俄羅斯航空發動機製造行業中最大的項目。很難說如果沒有研發PD-14會給整個行業帶來什麼影響。
全俄航空材料研究所為PD-14開發了20種新材料。彼爾姆JSC UEC的研究團隊從頭開始研發了16項關鍵技術,這些技術成為了新飛機發動機的基礎。高壓渦輪機配備有能夠在超過1,700度的溫度下運行的單晶葉片。為了提高燃油效率,空心風扇葉片由鈦製成,使單位效率提高了5%。為了減少噪音和對大氣的有害排放,發動機配備了吸音複合材料元件和低排放燃燒室。
PD-14發動機的競爭對手包括普惠公司的PW1431G-JM以及A320NEO的PW1100G / JM。還有通用電氣公司的Leap-1A,Leap-1B和Leap-1C電機,分別用於A320NEO,波音737MAX和中國C919。考慮到美元匯率和俄羅斯的成本優勢,PD-14在世界市場上的價格將非常具有吸引力。中國也可能考慮使用PD-14裝備C919,以防止歐美停供發動機。
從一開始,工程師就正確地計劃在PD-14的基礎上開發全系列飛機發動機,推力從9噸到18噸不等。最初對該發動機參數的研究證實了其相對於進口同類發動機的技術優勢。其油耗降低10-15%,生命周期成本降低20%。開發商還設法解決了噪音問題,可以滿足西方國家的適航認證。事實證明,PD-14的噪音比國際民航組織(ICAO)的要求低15-20 dB。如果一切都按計劃進行,彼爾姆工廠每年將生產多達50臺PD-14飛機發動機。正在開發推力達14.5噸的PD-14A的版本以及設計用於最大推力15.6噸的功能更強大的PD-14M。
無論是ARJ-21還是C919,這毫無疑問是中國航空業的榮譽和驕傲。但大量依賴外界的技術,使得中國未來在使用這些機型時限制重重。比如,外界不會允許中國C919進行軍用化,改為加油機,預警機,反潛機等。那麼中國就只能繼續依賴運-8,運-20一類的運輸機平臺。俄羅斯的航發或許是一個好選擇,但每次都得被俄羅斯賺走大筆的資金。中國還有多少飛機缺一顆中國心?未來的答案需要我們的航發人用時間和汗水來回答。