作品聲明:個人觀點、僅供參考
近期央視《軍情時間到》欄目放出一組重磅畫面,裝備在運-20B改進型戰(zhàn)略運輸機上的國產(chǎn)渦扇-20發(fā)動機,迎來了特寫鏡頭的首度公開。這組照片一亮相,就引發(fā)了國內(nèi)外軍事愛好者的關(guān)注:網(wǎng)友盯著渦扇-20比俄制D-30KP-2和國產(chǎn)渦扇-18更大的短艙,給渦扇-20起了“大酒桶”的親切昵稱。
換裝了國產(chǎn)渦扇-20發(fā)動機的運-20B戰(zhàn)略運輸機,那澎湃氣勢,就像蓄勢待發(fā)的鋼鐵巨獸。大推力航空發(fā)動機的獨立自主很重要,如果沒有一臺完全自己搞出來的先進而澎湃的“心”,就不會有任何耀眼的國產(chǎn)大飛機的順利發(fā)展。
國外一些軍事專家則把目光鎖定在渦扇-20的風扇葉片上,認為這個核心部件的技術(shù)走向,將決定渦扇-20未來的發(fā)展空間。
我國自主研發(fā)的渦扇-20發(fā)動機,是在渦扇-10“太行”發(fā)動機的核心機基礎(chǔ)上,發(fā)展而來的一款高涵道比無加力燃燒室的新型渦扇發(fā)動機。渦扇-20的技術(shù)根基很清晰,依托渦扇-10“太行”小涵道道比軍用大推力發(fā)動機的核心機發(fā)展而來。眼下關(guān)于渦扇-20的推力,業(yè)內(nèi)流傳著三種說法,分別是14.06噸(31000磅)、15噸(33000磅)和16噸(35000磅)。
從解放軍對大型運輸機的需求來看,發(fā)動機的推力自然是越大越好,但結(jié)合我國當前航空發(fā)動機的技術(shù)水平,16噸的說法顯然超出了現(xiàn)有能力,率先被排除在外,前兩種則更符合實際研發(fā)進度,可信度更高。
這里不得不提核心機的重要性,其技術(shù)水平直接決定了航空發(fā)動機的整體性能,任何一次發(fā)動機性能的重大突破,背后都離不開核心機的升級。而且依托成熟、高性能的核心機搞研發(fā),能快速形成覆蓋不同推力范圍的系列化產(chǎn)品,既降低技術(shù)風險和研制成本,還能縮短周期。
依靠核心機發(fā)展多種型號發(fā)動機,并不是憑空想象。美國通用電氣、普惠,英國羅羅等航發(fā)巨頭,都是靠這條技術(shù)路徑,推出了多款享譽全球的發(fā)動機產(chǎn)品。渦扇-20也選擇這條成熟路徑,體現(xiàn)了我國航發(fā)研發(fā)的理性與務實。
例如美國向中國出口用于C919干線客機的LEAP-1C航空發(fā)動機,是目前世界上最先進的中等推力大涵道比渦輪風扇發(fā)動機之一,由CFM國際發(fā)動機公司生產(chǎn),這個公司是美國通用電氣和法國賽峰集團的合資企業(yè)。
LEAP-X發(fā)動機的前身是著名的CFM56,而它的爸爸是美國的F-101軍用渦扇發(fā)動機,這個軍用機的各種改型廣泛用于B-1B/B-2轟炸機和F-16等多種戰(zhàn)斗機的動力。目前LEAP-X系列渦扇發(fā)動機的訂單總數(shù)已經(jīng)突破萬臺,總價值達到1400億美元,CFM公司要加班加點才能年產(chǎn)1600臺。實際上,美國就是數(shù)萬臺先進發(fā)動機造就的航空發(fā)動機帝國?,F(xiàn)在,中國也邁入了航空發(fā)動機帝國的殿堂。
在今年“9.3”閱兵式上震撼亮相的運-20B運輸機,得益于4臺渦扇-20發(fā)動機的加持,不僅擁有低油耗、航程遠、載重大等特征,且還具備空運、空投、空降和空中加油能力,此外該機高原、高溫地區(qū)飛行性能卓越,復雜戰(zhàn)場適應能力強。換裝渦扇-20發(fā)動機的運-20B戰(zhàn)略運輸機,在油耗、航程、載荷等方面進步非凡,同時又增強了在惡劣自然環(huán)境下的適應性,這意味著運-20B不再受限于地理環(huán)境,能在更復雜的條件下完成任務,完全滿足解放軍的戰(zhàn)略投送需求。
從根據(jù)官方特寫照片,外界還扒出了不少細節(jié)。渦扇-20安裝有32片風扇葉片,風扇直徑則是1.8米,短艙寬度達到2.3米,比美法CFM國際公司的CFM56-5A(2.1米)寬一些,又比CFM56-2C(2.4米)稍窄。之所以拿CFM56系列作對比,是因為國外觀察家發(fā)現(xiàn),渦扇-20的風扇葉片設(shè)計,和CFM56-5的36片風扇葉片很像,都屬于帶凸肩的類型。
這種帶凸肩的葉片有兩個核心作用:一是減少葉片振動,起到減振效果;二是能增強抗外物撞擊能力,比如應對飛鳥撞擊這類突發(fā)情況。但它的缺點也很明顯,凸肩會讓葉片加工難度增加,還會額外增加葉片重量,導致葉根承受的應力變大,而且凸肩和葉身的銜接處會產(chǎn)生附加彎矩,讓局部應力變得更復雜。不過,CFM56-5在研發(fā)時,除了兼顧強度和振動問題,還靠先進的三元流氣動設(shè)計優(yōu)化了氣動性能,順帶提升了抗外物打擊能力,這也給渦扇-20提供了可參考的技術(shù)思路。
雖然在國際上,帶減振凸肩的風扇葉片已不算最先進的設(shè)計,但對我國來說,這是現(xiàn)階段最穩(wěn)妥、最合適的選擇。畢竟CFM56-5的應用已經(jīng)驗證了這種設(shè)計的可靠性,我們沒必要為了追求“先進”而冒技術(shù)風險。而更先進的方向其實已經(jīng)明確,像CFM56-7那樣的寬弦風扇葉片,把葉片數(shù)量縮減到24片,就能實現(xiàn)性能、效率雙提升,還能降低耗油率、改善喘振裕度,加工難度和結(jié)構(gòu)強度也更有優(yōu)勢。值得欣慰的是,我國目前正在加大對寬弦風扇葉片的攻關(guān)力度,假以時日,國產(chǎn)高涵道比渦扇發(fā)動機在葉片技術(shù)上的短板,遲早會被攻克。
看到渦扇-20發(fā)動機仍采用窄弦?guī)辜绲娜~片設(shè)計時,不少軍迷難免流露出失望情緒,但平心而論,在軍用高涵道比渦扇發(fā)動機這個領(lǐng)域,我國沒有任何外部技術(shù)可依賴,所有突破都只能靠自力更生,這種艱難的前所未有的。
從無到有造出渦扇-20發(fā)動機,讓運-20運輸機擺脫對進口D30發(fā)動機的依賴,本身就是一次巨大的跨越。渦扇-20發(fā)動機不僅讓運-20B的戰(zhàn)略投送能力再上一個臺階,更標志著我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)在核心技術(shù)上邁出了關(guān)鍵一步。
未來,隨著寬弦風扇葉片等技術(shù)的突破,我國的渦扇-20發(fā)動機還能不斷地升級,甚至衍生出更多系列化產(chǎn)品,為我國后續(xù)的大型客機、預警機等平臺提供動力支撐?,F(xiàn)在的“不完美”,只是我國航發(fā)事業(yè)發(fā)展路上的一個階段性節(jié)點,而每一次這樣的進步,都在為“中國心”的強大積蓄力量。
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