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中国新型大涵道比发动机迎井喷 推力比涡扇20高一倍

中国军情 2021-01-08 10:58:00 0

  鲲鹏扶摇九万里,怒飞翼若垂天云——深度解析中国“运-20”战略运输机(二)

  刘敏

  军事观察员,独立撰稿人

  近些年中国军队装备发展很快,新装备不断推陈出新,发动机这个老大难问题虽然已经在很大程度上得到极大的舒缓,但仍没完全达到称心如意的地步,运-20显然也不能“免俗”。

  首飞和第一批量产型运-20使用的是四台俄制D-30KP-2发动机,该发动机由俄罗斯“土星”科学生产联合体有限公司生产,总重2.3吨,推力12.5吨(123千牛),推重比5.43,之前曾作为伊尔-76MD和轰-6系列轰炸机的发动机,在中国有较多做为储备的存货,国产型号就是WS-18。该发动机四机合力可产生50吨推力,在运-20以220吨最大起飞重量起飞时,可以获得0.22的推重比。而俄罗斯最新的伊尔-476使用四台PS-90A-76发动机,单机推力14.5吨(142千牛),四机合力58吨,在伊尔-476以210吨最大起飞重量起飞时,可以获得0.27的推重比。而且该发动机相比D-30KP-2在推力提高的基础上,还能省油13%-17%。C-17装备了四台普惠公司的F117-PW-100,推力高达18.5吨(181千牛,在C-17上该发动机推力被限制在这个数值上,而该发动机的民用型号PW2040推力可到185.5千牛),四机合力可产生74吨的推力,C-17以265吨的最大起飞重量起飞时,能获得0.28的推重比。

  图25:之前出现在网络上的,挂于一架伊尔-76空中实验台上的WS-20大涵道比发动机

  可以看出,运-20目前使用的D-30KP-2发动机性能明显弱于伊尔-476和C-17,而且D-30KP-2过于老旧,它是前苏联第一款大涵道比涡扇发动机,从航空史的角度来说,都找不出比它更老的了。其缺点十分明显,油耗高、机械复杂、可靠性低、寿命短。老旧的设计也限制了它的改进,无法使用数字式控制,也无法和飞控系统融合。国产WS-18也只是解决了有无的问题,使用四台D-30KP-2发动机的运-20最大载重只有55吨,与66吨的设计指标有明显差距。

  运-20的目标发动机当然不是D-30KP-2。就在当年运-20首飞后不久,中国空军指挥学院战略研究室教授、国家安全政策委员会副秘书长、空军少将乔良便向媒体透露,中国正在为运-20研制国产发动机,而且已经接近尾声,这就是WS-20。在2020年末,WS-20的照片和消息不断被官方媒体披露出来,根据现有的公开资料显示,WS-20是一款设计先进的大涵道比发动机,使用全新的数字航空发动机控制系统,使用大量的新材料、新工艺,使用寿命、可靠性等指标都有大幅提高,WS-20最大推力达到了16吨(156千牛),四机合力推力达到64吨,运-20以220吨最大起飞重量起飞时,可以获得0.29的惊人推重比,已经超过了C-17,可以说是相当优秀了。并且在增加推力的前题下,油耗比D-30KP-2还能降低15%,寿命延长30%。根据最新的消息,运-20已经搭载四台WS-20发动机于2020年11月21日进行了成功首飞,这无疑表示着WS-20朝着最终服役迈出了坚实的一步。

  现在国内正在研发的大涵道比发动机,除了为运-20配套的WS-20以外,还有为C-919大型客机配套的CJ-1000A(长江-1000A),CJ-1000A的验证机已经于2017年12月25日在上海组装完成,2018年5月点火成功。此外还有为C-929研制的CJ-2000A(长江-2000A,也被称呼为AEF-3500),2020年3月,,CJ-2000A核心机点火成功,2020年8月,验证机开始整机组装,CJ-2000A最大推力可达35.7吨(350千牛)。目前国内在大涵道比发动机领域正呈现多头并进,百花齐放的格局,此次WS-20的装机首飞,也标志着我国成为继美、英、法、俄之后第五个能自行研制并装备大涵道比发动机的国家。

  图26:中航工业于不久前官方公开的WS-20实机照片

  图27:CJ-1000AX发动机的验证机,最后的X是验证机的意思,该发动机为C-919的配套发动机

  图28:CJ-2000A发动机模型,该发动机也被称为AEF-3500,为C-929的配套发动机 

  图29:官方公布的挂载四台WS-20大涵道比发动机的运-20模型,此为最终形态

  图30:1、表格中的“货舱尺寸”都是不含货桥尺寸

  2、伊尔-476虽是最新改进型机种,但货舱只是加长,并未加宽和加高

  3、运-20货舱尺寸、使用空重为推估,换装WS-20国产发动机后数据,根据媒体报道  

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