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美媒:运20用上中国涡扇20发动机,功率比原来的俄制发动机大17%

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  据环球时报军事12月9日消息,美国The Drive网站日前报道称中国运-20运输机至少有一架已经装备了国产WS-20涡扇发动机,其功率比俄罗斯D-30KP-2发动机的功率更大。对此舆论普遍认为,这标志着中国的大涵道比涡扇发动机已经趋于成熟,并且也标志着中国的航空发动机技术将会在未来逐步超越俄罗斯,成为世界第二。

  (运-20运输机)

  发动机是长期制约我国航空工业发展的主要"瓶颈",发动机号称是"工业王冠上的明珠",因为任何一种发动机的研制,都涉及到金属冶炼、铸造、加工、材料、机械设计、化学、工程学等等诸多学科,可以说,是工业科学技术的高水平结晶。

  目前全球虽然有七八个国家具备独立开发战斗机的能力,但是只有5个国家具备制造先进航空发动机的能力。而如果单指第五代隐身战斗机的话,目前全球只有2.5个国家具备这样的独立研发制造能力。这么说可能让不少"俄粉"感到不适,但这就是事实,目前全球只有中美两国的五代战斗机真正成熟并投入量产,俄罗斯的苏-57即使成熟也只是个深度大改的四代半,所以叫"2.5个国家",中美各1,俄罗斯就是那0.5个。

  (卓越的战斗机,并不仅仅是依靠发动机,还需要依靠电传、雷达、飞控和高度AI化的机载计算机系统、先进的复合材料,而如今俄罗斯除了发动机以外,其他全都渐趋落后)

  如今,除了战斗机发动机外,在大涵道比涡扇发动机方面,中国也已经逐渐赶上俄罗斯的水平。长期以来,受技术水平限制,中国的大型飞机普遍使用俄罗斯的发动机,例如目前中国主力的轰-6K型轰炸机和运-20运输机,都使用俄罗斯D-30KP-2型涡扇发动机,这是因为从上个世纪90年代以来,由于我国一直缺乏自主的大涵道比发动机,为了保障各种新式飞机的研制进度,所以,不得不首先使用俄罗斯的成熟产品进行替代,等待国产发动机成熟定型后再列装部队。

  (大涵道比发动机,前面大大的是风扇,中间细细的是发动机,由于外涵道大,因此运行起来非常省油,而且涵道比越大,越省油)

  所谓的"大涵道比涡扇发动机",这里的"涵道比"指的是外涵道与内涵道通过空气体积的比值。涡扇发动机和涡喷发动机一个比较明显的差别在于,涡扇发动机在主发动机之外,又另外增加了一个用于吹气的外涵道,这样进气效率和喷气效率都会得到提升,所以涡扇发动机和涡喷发动机相比,一个重要的特点是省油。

  目前全球无论是军用战斗机还是民用的各型喷气式飞机,普遍安装涡扇发动机,而民用飞机,特别是民航机和货运飞机,更加强调经济性,所以更多的使用大涵道比涡扇发动机。因为作为喷气式发动机而言,发动机的涵道比越大,飞机越省油。目前我国C919民航机所使用的Leap1c型发动机,其涵道比为11,居全球第二。

  (试飞中的C919民航机,其发动机粗壮的涵道引人注目)

  国际上对于"大涵道比发动机"的一般定义,要求涵道比达到5以上,而我国目前使用的D-30KP-2型发动机的涵道比实际上只有2.42的水平,严格意义上说不算是"大涵道比发动机"。这种发动机的最大推力大约为12.5吨,除了我国的运-20和轰-6K等飞机使用外,也是俄罗斯伊尔-76重型运输机的动力来源。

  D-30KP系列发动机由苏联时代著名的"索洛维耶夫"设计局设计,也就是现在的"彼尔姆航空发动机科研生产联合体"。D-30KP-2型发动机虽然设计时间早,但是由于成熟可靠,所以在最近的20年中一直被我国空军大规模使用。

  (D-30KP型涡扇发动机,严格来说这只能算一型小涵道比发动机)

  实际上我国航空工业从未停止对大涵道比发动机的追求,就在采购遏制D-30KP-2型发动机的同时,我国还结合早期获得的有关CFM-56核心机的数据和资料,独立开发了涡扇-18型发动机。虽然国内外很多军事观察家普遍认为,WS-18就是D-30KP-2的中国山寨版,但是根据公开的资料介绍可知,WS-18发动机的涵道比为3,显然大于D-30KP-2发动机2.42的水平,同时和D-30KP-2相比,WS-18发动机还增加了2级压气机,因此总增压比明显优于D-30KP-2发动机。

  正因为如此,WS-18的油耗在D-30KP-2基础上又降低了10%,轰-6K轰炸机之所以能够再把最大航程提升到8000公里以上,WS-18发动机功不可没。所以说WS-18是完全抄袭D-30KP-2是不公平的,而且涵道比扩大后,发动机的进气、排气、包括发动机自身的转速、进气口温度等等参数都会发生变化,这不是简单的放大就能解决的问题,所以可以说,自从国产运-20和轰-6开始换装WS-18时,中国的发动机技术就已经渐渐赶上俄罗斯了。

  (轰-6和轰-6K对比,发动机尺寸非常明显)

  但是WS-18发动机仅仅是解决了当前我国运-20和轰-6对发动机的需求,其过小的涵道比依然无法充分发挥大涵道发动机的全部技术优势。所以我国很早就立项研制了全新的WS-20大涵道比涡扇发动机,而WS-20发动机的指标和WS-18相比,又是一次"脱胎换骨"。根据设计要求,WS-20发动机的涵道比要达到真正的"大涵道比发动机"的水平,也就是达到5以上,这样WS-20的风扇直径比WS-18要增加30%,空气流量增加40%,起飞时油耗比WS-18下降25%,巡航时油耗再降低10%,总增压比提升到30,超过D-30KP-2的1.5倍。

  外媒认为,WS-20的总推力在俄制D-30KP-2的基础上至少增大17%,也正因为如此,按照原定计划,安装WS-20发动机后,运-20的最大载荷会从现在的55吨提升到66吨的水平。并且WS-20在重量方面还要明显减轻。根据计算WS-20发动机单台比D-30KP-2减重400公斤,装在运-20上,单4台发动机就要减重1.6吨,这意味着运-20可以再多增加1.6吨的载荷或者燃油。

  (等待交付的运-20运输机,由于产能巨大,因此在WS-20全面定型量产之前,使用WS-18和D-30KP-2发动机进行过渡是非常必要的)

  客观上说,虽然公布的消息不多,但是WS-20的研制进度明显比我们想象的要快。早在2018年年中时,负责进行WS-20装机测试的,隶属于中国试飞院的伊尔-76运输机就拆除了用于测试的WS-20原型机,由此可以推测早在至少2年以前,WS-20发动机就已经完成测试工作,所以如今美国媒体宣称发现装备WS-20的运-20运输机,大概率根本不是测试型号,而是量产型号。因为航空发动机定型后不可能马上就进入量产,而是依然需要一段时间组织前期的生产工作,并且还需要经过一段时间的试生产,保证量产的产能和可靠性。所以2年后的现在,生产出合格的量产版WS-20,并列装空军,这是一个合理的推断。

  (这架承担试飞任务的中国试飞院伊尔-76不仅用于测试WS-20发动机,还测试过WS-15"峨眉"发动机)

  几乎是从建国以来,由于工业和科技水平薄弱,我国的发动机技术和产业,特别是航空发动机的制造产业长期落后于西方,特别是在上个世纪90年代时,当时无论是美国、俄罗斯还是欧洲,都已经普及了第四代战斗机,并开始研制四代半战斗机,当时中国的主力歼-7、歼-8战斗机依然还在使用只有二代航空发动机技术的涡喷-13系列发动机,在技术上确实落后西方30年,这是事实。不过,进入新世纪后,随着经济水平的发展,国家资源逐步丰富起来,可以投入研发的资源也越来越多,其结果就是中国的各项科学技术都开始进入一个井喷式的发展时代。

  (国产大涵道比发动机,可能还不是那么漂亮,可能还步履蹒跚,但它是中国航空的"孩子",可以承载中国的航空梦走向世界)

  在航空发动机方面,最大的成果就是包括岷山、太行、WS-20等一系列先进的喷气式发动机相继定型并投入量产。这些新式发动机的量产,让中国的发动机技术在整体上,已经十分接近俄罗斯,在个别领域甚至已经超越。

  30年前,我们的工程师谦虚地说,中国的航发技术比欧美落后30年,在30年后的今天,如果还坚持中国航发比欧美落后30年,未免有点太不自信了。中国现在确实还没有图-160这样的飞机,不过,反过来说,俄罗斯也没有"翔龙",对吧?客观地看待中国航空工业的成就和其当前在世界上的地位,才能真正摆正自己的心态,路要一步一步踏实走,这没错,但是明明已经走到了山腰,并且已经开始向山顶冲击了,非要说自己还在山脚,还差人家30年,这就有点谦虚过头了。

  (30年,时间到底改变了什么?想想看~)

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