运20发动机(如何评价运20装备的涡扇)
运20发动机,如何评价运20装备的涡扇?
“胖妞”是运-20的粉丝们给这个胖胖的大家伙起的昵称,但如果你知道这架大型运输机身长47米,翼展45米,高15米,可载66吨货物,可飞8000公里,你也许更愿意叫她的官方名字——鲲鹏。
中国人拥有大飞机的梦想由来已久,如今两架飞机的诞生宣告这一梦想成真,一架是最近的大明星C919,另一架就是我们的运-20。运-20是中国首款自主研发的大型军用运输机,也是世界上第一个由发展中国家自主研制的军用大飞机。
运-20项目于2007年立项,代号072工程,2016年运-20正式列装空军,有了她,中国空军由战术空军向战略空军的转型就有了很靠谱的基础。
除了为上千家科研机构赋能,运-20还破了世界纪录
运-20项目几乎集结了中国全部一线飞机研发制造机构,并且她还带动了许多飞机制造工艺和材料技术的突破。基于运-20项目,中国成功研发出了大尺寸碳纤维构件,也成为了国际上第一个实现将大型激光成形钛合金构件应用在飞机上的国家。
运-20从立项、研发,到交付、列装,只用了九年时间,创造了同类飞机研制交付时间的世界纪录。
运-20距离完全的中国制造还差一个发动机
俄罗斯伊尔-76运输机装备D-30KP3发动机
相比C919仍有大量子系统需要从国外采购,运-20除了发动机暂时使用俄罗斯的D-30KP2发动机以外,基本实现了自主设计、制造、组装。几个关键子系统如飞控系统、航电系统、环控系统、机电系统、燃油系统等都由国内自主研发完成。而国产的涡扇18发动机也将在几年内替换掉俄制D-30KP2发动机,届时运-20将成为完全意义上的中国制造。
发动机方面,除了正在研发的国产涡扇18发动机以外,性能更好的国产涡扇-20发动机也正基于伊尔-76飞机进行研发测试。未来换装国产涡扇-18或涡扇-20发动机后,运-20的性能将进一步提升,国产大飞机依赖进口发动机这一大痛点也将得到解决。
有了超临界机翼,“胖妞”秒变“鲲鹏”
什么是超临界机翼?简单来说就是可以提升飞机的临界速度,从而让飞机飞得更快的的机翼。
超临界翼型的流场图
传统机翼前缘较尖,翼面隆起程度大,气流绕过时增速也就较多,当飞机飞速达到0.8-0.9马赫时(1马赫等于音速即340米每秒),气流经过上翼面的速度就会接近或者达到音速,如果这时飞机进一步提速,就会有激波产生从而增加机翼阻力,影响飞机的正常飞行。
不同于传统机翼,超临界机翼上翼面较平,下翼面后缘内凹,气流经过上翼面时增速较小,下翼面内凹的设计还可以增加升力,这样一来,激波产生的临界点便升高,飞机的极限速度也就更高。
在经历了无数次风洞实验和超级计算机精确计算之后,“胖妞”终于拥有了一双超临界机翼,变成了速度更快的“鲲鹏”。
和前辈们相比,运-20实力如何?
运-20作为全球大型运输机家族的新成员,与俄罗斯伊尔76运输机、日本C-2运输机、美国C-17运输机等国外前辈机型相比到底实力如何?
1、运20性能优于俄罗斯伊尔76
将运-20与俄罗斯伊尔-76比较,由于设计年代较早,伊尔-76在先天上就输了运-20一筹,可以说运-20与伊尔-76相比有着时代优势。除了在最大载重指标和货舱尺寸上优于伊尔-76,在航电、飞控和机翼技术等关键指标上,运-20也都优于伊尔-76。
2、性能胜过日本的C2运输机
日本C2运输机的参数看似华丽,不过其运载能力有限——运载能力只有运20的一半。
日本C2运输机
大量使用复合材料虽然降低了C2运输机的空重,但也大幅降低了结构强度,导致C2运输机在做静力试验时机体和起落架断裂。结构强度不足还会带来其他一些问题,比如飞机一旦承受较大过载,很有可能会发生机体变形,甚至在空中解体。而根据日本官方公布的数据,在过载达到2.5g时候C2运输机的最大载重量只有30吨出头一些。
运20虽然在空重上比日本C2运输机重,这主要是为了强化机体结构,而且运20需要考虑运输99A这样的主战坦克,由于坦克的重量集中作用于面积比较有限的货舱地板,压强较大,如果机体结构强度不够,在较大载荷下,发生坦克砸穿货仓地板的可能性也不是没有。
3、与美国C17相比存在一定差距
而如果与美国C-17运输机比较,可以看到运-20仍与之存在一定差距,虽然运-20和C-17都具备跨洲际战场投送能力,但运-20的短距起降能力相对逊色一些,这是由于运-20的发动机推力不足,即便未来换装了国产涡扇-20发动机,运-20与C17相比也仍会处于下风。此外在最大载重和航程上,运-20也仍稍逊一筹。
C-17可以执行全面的运输任务,大件货物运输。
为何不基于运-20研发纯国产民航客机?
至于为何不基于运-20做自己的民航客机,主要是因为军工生产标准与管理流程与民用品不同,并且技术成本高,所以军用设备如果不经过大规模改造将无法民用。
比如作为军用运输机的运-20可以选择使用钛合金部件,但作为民航客机C919为了成本考虑只能选择铝合金部件。再比如军用运输机一般要求较强的运载能力,能够短距起降,能够在野战机场条件下起降等,而民航客机则更多强调舒适性、经济性、安全性等指标。
另外,军用运输机有搭载坦克等重型装备的需求,机身更加短粗,这样机舱尺寸可以更大,而民航客机没有运输重型装备的要求,机身因而比较修长,而且在机身结构强度上军用运输机也远远高于民航客机······这些设计标准的差异使得运-20上的很多技术并不适用于C919。
结语
一直以来,中国空军都是国土防空型空军,歼击机数量偏多,运输机、轰炸机,以及加油机、预警机、高新机等特种飞机数量相对偏少。
就性能来说,J-20、FC-31、J-11、J-10等歼击机已经与美国F-22、F-35、F-15、F-16等机型的大致处于同一水平,而在轰炸机、运输机、特种飞机等方面,中国和美国在同类型飞机上有一定差距。
随着经济的发展和综合国力的提升,中国在国外也逐渐拥有庞大的海外利益,特别是在能源、原材料和市场很多都在海外的情况下,就要求中国必须拥有军力战略投送能力以保卫自己的海外利益。而大型运输机恰恰能起到作战部队的快速部署和物质的快速输送作用,不仅能有效威慑宵小之徒,不战而屈人之兵,还能实现短时间内集中优势兵力,起到出其不意的效果。而这便是运-20对于中国空军而言,有着完全不逊色于歼-20意义的原因。
运20大型运输机CG效果图
能力将有什么样的提升?
运-20一旦更换国产的涡扇-20发动机,那么性能将会出现重大提升,无论是续航时间、载重能力,还是飞行航程,都将会比现在强得多。
运-20是我国研发的大型运输机,其大部分系统都是国产,唯独发动机使用了俄罗斯的D-30KP-2发动机,该发动机也是俄罗斯出口我国的伊尔-76运输机上的发动机,由于运-20和伊尔-76均采用4台D-30KP-2发动机,因此他们的大体性能也差不多,只是因为运-20在超临界机翼等技术上比伊尔-76领先,因此载重和速度都有提升。不过,运-20即将换装WS-20发动机,届时,其技战术性能将会完全超越伊尔-76。
图为运-20大型运输机。
最近,第13届中国航展正在珠海进行,包括运-20、歼-16D、CH-6无人机等在内的大量我军先进飞机都进行了亮相,中航刚刚发布了2021年工作报告,其中指出,“建成国内首条大涵道比涡扇发动机脉冲装配生产线”。这意味着运-20所使用的WS-20发动机很快就要进入量产、交付阶段了,运-20的产量将会大大提升,届时,以运-20为基础研发的大型加油机和预警机,也将大规模服役,一举解决我国空军面临的加油机少、预警机载机缺乏的问题。
图为疑似搭载WS-20大涵道比发动机的运-20运输机,可见其发动机的涵道直径比D-30KP-2要大的多。
为什么“首条大涵道比涡扇发动机生产线”就一定是WS-20呢?这还要从我国大涵道比发动机的研发布局来说起。我国过去曾一度缺乏研制大型飞机的能力,后来,随着大飞机计划成为国家战略,运-20军用运输机、C-919大型客机等项目相继上马,但是由于我国没有配套的航空发动机,因此运-20一直使用俄罗斯进口的D-30KP-2发动机,而C-919则一直使用LEAP发动机。
图为疑似测试WS-20发动机的运-20大型运输机,可见其发动机直径较大。
为了保障这两个项目的动力安全供应,以及推动大飞机的国产化,我国决定研发三种大飞机使用的发动机。包括仿制D-30KP-2发动机的WS-18、完全新研发的WS-20以及C-919使用的CJ-1000发动机。这其中,WS-18属于中等涵道比发动机,而WS-20和CJ-1000则是大涵道比发动机。而由于CJ-1000发动机刚刚在前些年开始地面测试,还远未到成熟可靠、开始量产的地步,因此,我国目前唯一具备量产条件的大涵道比涡扇发动机,就只有已经完成空中测试的WS-20了,而WS-20的量产就意味着运-20的更大规模生产服役。
发动机的涵道比是什么意思呢?我们都知道,涡扇发动机可以分为外涵道和内涵道两个部分,内涵道实际上就是过去的涡喷发动机,而外涵道则为发动机提供了额外的推力,增加了外涵道之后,发动机就成为涡扇发动机。而外涵道和内涵道之间的直径比例,就叫做涵道比。涵道比越大、外涵道的直径就越大;相对的,涵道比越小,外涵道的直径就越小。细心的人能发现,客机、运输机的发动机直径一般很大,而战斗机的发动机直径较小,这是因为大型飞机需要更大的外涵道来提供更多的额外推力,降低发动机的油耗,提高航程;而战斗机则需要涵道比较小的发动机,来尽量提高发动机的推力、加速能力。
像运-20这样的大型运输机,最好就是用大涵道比发动机。然而,不论是我国目前使用的伊尔-76运输机,还是运-20运输机,都在使用D-30KP-2中等涵道比发动机,他并不是一种典型的大涵道比发动机,中等涵道比发动机更多是用在轰炸机上,比如我国的轰-6K就使用了D-30KP-2发动机。因此,运-20想要提高性能,必须换装全新的大涵道比发动机。
图为运-20大型运输机,可见其机舱体积很大。
从推力角度来看,WS-18/D-30KP-2发动机的推力是14吨级,而WS-20的推力则达到了18吨级,这意味着运-20用4台WS-20发动机,就能比原型号提高大约16吨的推力,这等于在原基础上又新增了一台发动机,因此运载重量将会取得质的提升,一举突破60吨级,甚至接近70吨级,可以运输更大吨位的坦克、物资。同时,由于涵道比的扩大,飞机将会更加省油,在总油量不变的情况下,运-20的飞行半径也将会大大提升。
图为去年疫情期间,同伊尔-76共同抵达武汉运输人员、物资的运-20运输机。
目前,运-20在运载30吨标准装载时,最大飞行距离是7800公里,在运输60吨满载物资时,最大续航是4000多公里。一旦换装了WS-20发动机,其运输30吨标准物资时,飞行距离将会超过8000公里,而运载60-70吨的满载物资时,飞行距离也肯定会超过5000公里,跨越洲际的远程部署、兵力投送能力将会大大增强。
图为去年疫情期间,运-20紧急往武汉运输物资。
同时,由于用国产的WS-20发动机,取代了进口的D-30KP-2发动机,那制约运-20更大规模生产甚至出口国外的因素就不存在了,到那个时候,以运-20为基础研发的特种飞机,比如预警机、加油机等,都会大量服役,我国空军将会向着更加完善的战略空军,继续前进!祝愿搭载WS-20的运-20运输机,能早日服役!
运20运输机发动机是哪里?
发动机,
前期俄罗斯D-30KP,现开始逐步换装国产WS-20。
运-20(中国编号:Y-20,绰号:鲲鹏,英文:Xian Y-20),是中国研究制造的新一代军用大型运输机,由中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院设计、西安飞机工业集团(简称:西飞)为主制造,并于2013年1月26日首飞成功。
该机作为大型多用途运输机,可在复杂气象条件下,执行各种物资和人员的长距离航空运输任务。
c919能不能用运20的发动机?
如果简单的安装上去飞行问题不大,但是,作为民用飞机一个安全性与军用运输机不同、发动机的寿命,民航部门需要考虑运营成本,运算机的发动机寿命达不到要求以及耗油量等等都不能作为C~919的使用指标。
运油20发动机怎么样?
运油20是由运20改装而成的大型加油机。运油20与运20一样,是由4台发动机提供动力,4台发动机是我国自行研制成功的大涵道比WS20发动机,单台最大推力可达19吨,4台发动机可提供70多吨的推力,可使其最大起飞重量达到220吨,最大载重量可达65吨以上。
运20的发动机为什么很细长?
运20目前使用的发动机是俄制D30 kp 2发动机,属于中涵道比涡扇发动机,其最大推力大约在12.5吨,运20使用了四台这样的发动机。
这种发动机与西方民用客机或者运输机使用的大涵道比涡扇发动机相比,其直径明显偏小,从外观上来看就显得比较细长,其缺点是耗油量比较大,且推力不如大涵道比涡扇发动机。