不怕断供!涡扇20首次现身!新发动机将引发我国航空领域巨变

科技解析站 2020-11-23 20:29:17

一直以来,航空发动机制约着我国航空工业的发展,我国很多飞机都或多或少存在“心脏病”。大涵道比涡扇发动机更是我国的短板,最大起飞重量为220吨的运20大型运输机装备的发动机是从俄罗斯进口的D30发动机,C919客机的发动机也是从美法合资公司进口的Leap-1C发动机。

我国自主研制的首款大型客机

虽然Leap-1C整体性能还是很先进的,然而在Leap-1系列发动机中,Leap-1C发动机综合性能是最差的。推力差不多的情况下,发动机总重比Leap-1B发动机高了1.2吨,长度多了1米左右。多出来的重量主要是因为CEM在LEAP的基础型号上将发动机中使用的涡轮盘替换为常规的高温合金涡轮盘,陶瓷基复合材料罩环用金属材料代替,钛铝叶片也替换为常规高温合金材料与钛合金叶片,高温轻质航空材料的机匣则换成传统的高温合金机匣。为保证强度,只能加大构件截面,增加发动机的整体长度,重量加重。

可见,发达国家一直在防备我国学习他们的先进技术。即使允许出口发动机给我国,却故意将各种关键的先进材料替换为普通材料。

从这个案例我们可以得出结论,核心技术是买不到的!如今,经过多年不懈努力,我国的大涵道比发动机终于迎来令人振奋的好消息!

疑似换装4发涡扇20的运20空中试飞照片

近日,某军事论坛曝光了换装涡扇20的运20的地面照片以及空中试飞照片,引起网民热议。

涡扇20是我国自主研制的首款大涵道比发动机。它的研制成功将对我国航空领域产生十分深远的影响!

1、涡扇20血统高贵,改进巨大!

涡扇20核心机技术源自涡扇10发动机。涡扇10核心机技术源自CFM56发动机。涡扇10核心机是根据CFM56发动机核心机逆向测绘并做适应性改进的。CFM56发动机核心机技术则来源于美国军用F101发动机。美国则基于F101发动机研制出F110发动机。目前F110、CFM56两款航空发动机都是世界上装机数量最大、性能先进、可靠性很高的发动机。可见涡扇20也算得上出身名门!

“e网西航”微信公众号曝光的疑似涡扇20装配图

根据涡扇20生产厂家官方微信公众号e网西航不久前发布的一篇文章中出现的疑似涡扇20图片来看,涡扇20的内径至少达到2.34米!美国C17运输机装备的PW2040直径才2.14米,推力却高达18吨。因此即使按照最保守的估计,涡扇20的推力也能达到16吨!由于直接更大,涡扇20未来可以很轻易达到18吨甚至20吨的水平。

2、新生产的运20将批量安装涡扇20,整体性能将大幅度提升!

早在2012年,网络上就已经出现涡扇20的试飞照片,至今已经过去8年了。结合不久前e网西航发布的疑似涡扇20装配照片来看,可以肯定这次曝光的涡扇20版运20就是量产机型!

运输机和战斗机不一样,无需像战斗机那样考虑各种复杂战术动作,换发后也就不需要重新测试各类飞行参数。因此,换装新型发动机以后,运20无需大量试飞,仅需简单测试就能可以批量换装。

按照上文分析得出涡扇20推力为16吨,相比老掉牙的D30/涡扇18发动机12.5吨/13吨推力,涡扇20将能大幅度提升运20的最大起飞重量。若按推重比0.24测算,换装涡扇20以后,运20的最大起飞重量将从原来的220吨,提升至270吨左右。至于载重能力能不能提升,要看运20原始设计有没有预留结构加固余量。如果当时有预留,则运20的最大载重能力将能提升到美国C17级别!

某军事论坛曝光的换装涡扇20的运20地面照片

这里要特别说的是,最大载重能力主要由机身承重结构决定,而不是发动机。推力偏低无非就是需要更长加速起飞距离而已,并不会影响最大载重能力。日本的C2运输机发动机推力甚至比运20更高,然而最大载重能力却远远不如运20,原因就是这款运输机机身承重结构设计载重没那么大。

此外,由于涡扇20涵道比至少能达到6:1,远超D30的2.2:1,油耗将大幅度降低。这将大幅度提升运20的航程。

可见,一旦换装涡扇20,运20的综合性能将能得到大幅度提升!

3、有了涡扇20,我国再也不怕C919的进口发动机被断供。

特朗普上台后,中美贸易战愈演愈烈。我国很多企业都被制裁,很多核心零部件都面临被断供的囧境。

据报道,11月23日,路透社公布的一份清单草案显示,特朗普政府即将宣布,将89家涉及中国航空航天及其它领域的企业列为“与军事活动有联系”,并限制其购买一系列美国商品和技术。这份清单包含在一项规定草案中,该草案将一些中国和俄罗斯企业列为美国认定的所谓“军事终端用户”,这意味着美国供应商必须申请许可证,才能向这些公司销售大量商用产品。报道还透露,中国商用飞机有限责任公司(COMAC Ltd)、中国航空工业集团公司(AVIC)及其10个相关实体出现在这则名单上。

由此可见,我国正在试飞的C919客机很可能面临着发动机被断供的风险!

我国自主研制的CJ1000A大涵道比涡扇发动机

在C919完成首飞,正在开展适航证试飞之际,我国特别担心发动机被美国制裁,造成C919项目流产,大量投入付之东流。此时涡扇20研制成功并开始量产正好解了C919无国产发动机的燃眉之急!一旦某方真的断供C919进口的发动机,C919可以立刻采用涡扇20作为应急试飞的发动机,无非就是耗油率大了点,但也不会大很多,耗油率也能达到20年前波音737的水平。待几年后CJ1000发动机发展成熟以后,C919再将涡扇20发动机更换为国产专用发动机,做到试飞、量产两不误!

4、我国可以C919机体为载体,涡扇20为发动机来发展各种军用特种飞机。

运20研制成功以后,我国就已经突破大型飞机的所有技术瓶颈了。以C919机体为载体,集成运20的全套航电系统,安装涡扇20就可以改装成各种军用特种飞机,包括电子侦察机、电子战飞机、加油机、预警机、甚至战术激光炮载机等。由于C919全套知识产权都属于我国,只要没有用到外国核心零部件,我国就可以根据自己的需要做各种适应性改进。

5、涡扇20研制成功以后,技术能反哺CJ1000、CJ2000等大涵道比发动机,促进航空发动机百花齐放!

星星之火,可以燎原!涡扇20是我国自主研制的第一款大涵道比发动机,涵道比至少达到6:1的水平,已经赶上CFM56系列发动机的水平了。欧美也都是通过这个系列发动机,不断拓展出多个推力级别发动机。我国也同样可以借鉴这个发展路径,发展出不同推力级别的发动机。

推力达35吨的CJ2000/AEF3500发动机模型

实际上所有大涵道比发动机涉及的技术和制造工艺基本相同或者相似。因此,涡扇20的全套工艺、设计、材料同样可以CJ1000、CJ2000系列发动机,以达到加速研发的目的。目前CJ1000验证机早在2018年就已经成功点火,现在已经处于原型机研发阶段。据报道,商飞公司计划于2024年取得CJ1000A的适航证,预计5年内就能替代进口的Leap-1C发动机。而推力达35吨的CJ2000也已经完成验证机组装工作,进度仅比CJ1000滞后2年左右,预计2026年也可取得适航证!

结语:两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。涡扇20的研制成功,标志着我国已经完全掌握大涵道比涡扇发动机技术、中涵道比发动机技术、小涵道比发动机技术。今后再也没有什么核心技术能制约我国的航空工业发展了!从今以后,我国的航空工业可以随心所欲研制各种军用、民用飞机,甚至只要有需要,研制出中国版600吨级安225巨型运输机也不是什么难事!

对此,你怎么看呢?欢迎共同探讨。

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