涡扇20有多大?与D30发动机同框才明白,为何能称大推力发动机

潜望者评武器 2024-09-06 14:41:04

航空发动机被誉为是“航空工业皇冠上的明珠”,更是衡量一个国家航空工业的整体水平的重要标准。有军事专家曾这样评论,一个国家拥有什么样的航空发动机,决定着能够发展什么样的飞机,可见其重要性。同时航空发动机还有着依赖性强,研制难度大,周期长等难点。需要长期的积累,是一个循序渐进的过程,并非一朝一夕能够完成的。与研制飞机相比,研制发动机的难度更大,周期更长。一款飞机从立项到试飞,再到服役,大约需要10年到15年的时间,而一款航空发动机从立项到服役,需要20到30年的时间。

航空发动机

也就是说如果飞机与配套的发动机如果同时立项,那么发动机的研制进程起码滞后10年到20年的时间,难以跟上飞机的研制进程。就拿我国研制具有代表性的歼10战斗机和运20“鲲鹏”运输机来说,这两款飞机的研制其发动机的研制进程就严重滞后,使得我国只能从俄罗斯进口发动机,以弥补前期的不足。我们先来说歼10战斗机,该战斗机于1985年开始立项研制,而当时我国没有成熟可靠的发动机可用。

歼10战斗机

于是立项研制与之配套的涡扇10发动机,可以说两者的研制几乎是同时进行的。前期进展可以说比较迅速,1989年就开始了验证机首次试车,1992年10月开始在轰6试验平台上试飞。但涡扇10发动机在测试中发现推力、可靠性、耐用性和经济性都无法达到歼10战斗机的设计需求,整体性能严重落后。而此时歼10战斗机的研制已进入到中期,如果继续研制涡扇10发动机,肯定是无法在歼10战斗机研制完成时装备试飞。为了解决这一问题,中国借助苏联解体后与俄罗斯的友好关系,加上当时中国与苏联/俄罗斯已经达成了苏27战斗机的出口协议,引进发动机也成为了可能。

AL31F发动机

于是,中国决定从俄罗斯手中引进与苏27配套的AL31F系列发动机,并要求对其进行改进(改进后为AL31FN型),以此来满足歼10战斗机的需求。1992年中国与俄罗斯达成了购买AL31FN发动机以及改进的协议,为此歼10战斗机还对机体进行了大幅度的改进,使其能够满足装机的要求。1997年,俄罗斯正式向中国交付了首批AL31FN发动机,1998年3月23日歼10就完成了首飞。为此,在1997年由于早期的涡扇10发动机性能落后,还在此基础上进行了大幅度的升级,决定发展性能更优秀的涡扇10A,这意味着早期的涡扇10基本放弃。

搭载涡扇10的歼11B

但涡扇10A的研制也并不算顺利,进入到本世纪以后曾小批量换装在歼11B上进行试用,但在测试中曾多次发生空中熄火,发动机叶片断裂等重大险情,整体研制进程一推再推。直到2010年搭载涡扇10A发动机的歼11BS定型服役,这才标志着涡扇10A发动机的可靠性问题大致得到了解决,但装备数量依旧非常小,且仅在歼11BS上进行小批量装备,究其原因就是使用寿命短,大约仅有俄罗斯AL31FN发动机的十分之一,后勤维护复杂,推力也不如意,歼10作为单发战斗机则没有装备使用。

装备AL31FN发动机的歼10

为了提升耐用性,推力,以及经济性,我国又在此基础上发展了涡扇10B和涡扇10C等型号,并在2015年以后开始了相关测试,直到2021年歼10C战斗机正式换装涡扇10B发动机,标志着涡扇10发动机的研制正式取得了成功,具备大批量装备使用的条件,此后搭载涡扇10B发动机的歼10C战斗机还出口到了巴基斯坦,说明该发动机不仅得到了中国空军的认可,还得到了巴基斯坦的认可。同年,进行隐身化处理的涡扇10C也装备在了歼20“威龙”隐身战斗机上,此后涡扇10B又相继装备在了歼11B/BS、歼16和歼15等战机上,真正实现了对俄制AL31FN发动机的取代,走向独立自主。同时,涡扇10B/C在推力、可靠性和耐用性上也超过了AL31FN发动机。

搭载涡扇10B的歼10C出口到巴基斯坦

搭载涡扇10C的歼20

歼16也换装了涡扇10B

从中我们不难看出,涡扇10系列发动机从立项到全面装备,前后研制了30多年,更是比歼10战斗机的研制滞后了20多年,可见在航空发动机的研制上绝非易事。除此之外,我国在研制运20运输机之时也是如此,由于早期没有发动机可用,只能从俄罗斯进口D-30KP-2涡扇发动机,以满足前期的装机需求,这才使得运20的研制能够顺利进行。但我国在运20研制之时,在发动机的问题采用了三步走的办法,第一步是从俄罗斯进口D-30KP-2涡扇发动机,解决有无的问题;

搭载D-30KP-2涡扇发动机的运20

第二步是以D-30KP-2涡扇发动机为基础进行仿制,发展出国产涡扇18发动机,解决能否国产化的问题;第三步是研制推力更大的涡扇20大涵道比发动机,真正走向独立自主,且性能更为优秀。但早期我国运20使用的D-30KP-2涡扇发动机性能较为落后,最大推力仅有12.5吨,属于上世纪70年代的产物,主要装备在早期的伊尔76上使用。而俄罗斯后期的伊尔76运输机则换装了推力达到了16吨的PS-90A-76涡扇发动机。

早期的伊尔76也使用了D-30KP-2

D-30KP-2涡扇发动机的使用使得运20难以发挥最大起飞重量220吨,最大运载能力66吨的设计指标,因为早期使用该发动机的伊尔76运输机,最大起飞重量仅有190吨,最大运载能力50吨,即使是更换了推力更大的PS-90A-76涡扇发动机,最大起飞重量也只有210吨,最大运载能力60吨,而美国空军的C17“环球霸王”运输机使用的F117-PW-100涡扇发动推力则达到了18吨,这使得C17运输机可以获得76吨的最大运载能力,差距是显而易见的。

装备PS-90A-76发动机的伊尔76

为了改变这一局面,中国空军决定发展推力更大的涡扇20发动机,以此来解决运20发动机拖后腿的问题。不过相较于涡扇10系列发动机来说,涡扇20发动机的研制工作就要顺利得多了,其最早于2014年出现在伊尔-76实验平台上进行试飞,2019年2月装备在运20上进行测试,不过仅安装了一台。2020年11月23日,装配涡扇-20的一架编号7810的运20完成首飞,这标志着涡扇20具备了装备运20的条件,换装涡扇20的运20也被命名为运20B。此后,运20B多次出现在官方的视频中开展训练工作,说明涡扇20的研制已取得成功。

装备涡扇20的运20

上为装备涡扇20的运20B,下为运20A

与D-30KP-2涡扇发动机相比,涡扇20的涵道比更大,发动机更粗壮,根据外界的猜测其最大推力预计能够达到16吨。也就是说4台涡扇20的总推力,就相当于5台D-30KP-2涡扇发动机,同时大涵道比发动机的油耗更低,经济性更好,使运20的最大航程提升了30%。涡扇20的涵道比达到了8,属于大涵道比发动机,而D-30KP-2涡扇发动机的涵道比仅有2.42,属于中型涵道比发动机,差距是显而易见的。为了做直观的对比,我们还找到了运20A和运20B的对比图,从图中我们不难看出,两者机体并没有明显的改进,但发动机的尺寸却有了较大的变化。

从以上的内容中我们不难看出,我国研制国产航空发动机的过程是相当漫长的,如果没有外界发动机的支持,中国的航空工业发展还要滞后很多年。所以,涡扇10系列发动机和涡扇20的装备,对于中国空军来说有着深远的历史意义,这是中国航空工业彻底摆脱外界依赖走向独立自主的转折点。未来,随着中国航空工业的不断发展,我们相信我国在航空发动机的发展还将进一步缩短与美俄的差距,真正走向世界一流行列。

注:以上数据来源网络,仅供参考!

(潜望者2024年9月6日著,未经授权请勿转载,抄袭必究!)

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