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渦槳10架構領先E2D一代,最大功率4000千瓦,國產預警機救命稻草

2024-09-16軍情

這陣子空警 600 的喜訊老多啦,福建艦好像也把空警 600 的觸艦復飛試驗給弄完啦,這就說明空警 600 在技術方面沒啥大毛病啦,能上艦開始測試啦。不過它的動力,也就是航發那兒,好像還存在點兒問題。

大家都心裏明白預設它會裝渦槳 6C 發動機,但實際上只有裝渦槳 10 型號發動機的空警 600才是真正完整的。渦槳 10 的功率能達到 4000 千瓦呢,那可是全面超過渦槳 6C 啦,不光空警 600等渦槳 10 成熟,咱的運 30、AG600M 還有民用新舟 700 這些飛機也都在等渦槳 10 發動機呢!

今兒咱就嘮嘮,國產預警機的救命法寶——渦槳 10 型號發動機!

這兩年咱國家航發領域那可老厲害了,渦扇 15、渦扇 19 還有渦扇 20 這些新型號發動機一個接一個冒頭,能讓咱空軍下一代的戰鬥機和運輸機飛得更牛啦!

但在渦槳發動機這一塊兒呀,咱新一代的渦槳 10 可讓無數軍迷寄予厚望呢,都盼著它能直接把美國 E-2 預警機上搭載的 T56 系列發動機給超嘍。可網上關於渦槳 10 的訊息少得很,我就只能從一些論文裏,估摸估摸渦槳 10 的結構特點和效能指標,瞅瞅它跟 E-2 預警機的 T56 到底誰更厲害。

嘿,在那【中國航空史話】雜誌裏呀,講過渦槳 10 說不定會用「單轉子」搭配「自由渦輪」的設計,這跟 E-2 預警機的 T56 發動機後續魔改出來的 T-406 渦軸發動機,也就是 V22 魚鷹直升機裏面那發動機的基本架構那可老像啦!

不過得清楚咱軍工那可是魔改領域的絕對老大,架構類似可不意味著效能也一樣。再者說這是拿渦槳 10 和 T56 的魔改型號發動機對比呢,要是渦槳 10 直接跟 T56 比,咱這發動機基本架構整整領先一代,主要效能指標上肯定全面碾壓 T56 渦槳發動機!

【中國航空史話】裏講渦槳 10 的功率在 4000 千瓦上下,比 T56-427A 渦槳發動機的 3917 千瓦功率多 83 千瓦呢。不過得說清楚,E-2 預警機那 T56-427 渦槳發動機,最大功率能到 4400 千瓦呢,就是減速器能承受的扭矩有限,所以輸出功率就給限制在 3910 千瓦啦。

咱渦槳 10 的 4000 千瓦呢,按理說那也就是對外公布的模糊數值,真實功率肯定得更高才對,又不可能一下子高出 1000 多千瓦,所以網上好多說渦槳 10 功率能到 5000 千瓦的訊息根本不靠譜。

另外呀,渦槳 10 用了比較新的單轉子加自由渦輪的設計以及前輸出軸布局,所以整個發動機體積就變小巧啦。E-2D 用的那個 T56-427A 發動機長度有 3708 毫米呢,因為它除了發動機本體,還加了往上偏置的減速器,就跟汽車上的發動機加變速箱似的。

但那用單轉子加自由渦輪的 T406 發動機呀,本身沒減速器,整體長度能縮到 1957 毫米。渦槳 10 的本體長度,估計也超不過 2000 毫米,就算加了前面偏置的減速器,長度也不會比 E-2D 的 3708 毫米長。我估摸渦槳 10 的長度,咋著都得在 2500 毫米左右晃悠,誤差超不過 200 毫米唄。

長度縮減帶來的好處之一呀,那就是能讓發動機整體重量變輕啦。跟 T56 系列發動機相比,咱這渦槳 10 輕個幾十公斤完全沒問題!

基於這些資訊吶,就不難看出渦槳 10 研發有多難啦,那功率得大幅提升,體積重量還得大幅減小,使用壽命得確保比上一代發動機高,這不單單得在設計方面搞突破,在材料還有生產制造那些技術上,也得突破呀!

要是我是設計總師,渦槳 10 的總體設計方向,我也沒啥更好招兒啦。沒辦法呀,渦槳發動機這基本構型,都六七十多年沒啥大變化啦。當初噴射式發動機一出來,可給渦槳發動機領域帶來老大沖擊啦,全世界幾乎都把航發研究重點擱噴射式發動機身上啦。啥先進技術、先進架構,先統統給渦噴或者渦扇發動機用,最後才慢慢往渦槳發動機裏裝。

就因為這樣啊,美國 E-2 的那個 T56 以及咱們的渦槳 6 渦軸發動機呀,它們倆基本構型都屬於同一代,都是單轉子加定軸這種設計。

空氣進發動機進氣口後,順著發動機主軸方向流,先過壓氣機,那一級級高速轉的葉片把空氣壓縮、加速,弄成高速高壓氣體送燃燒室加熱。燃燒室噴霧化燃油,跟高速高壓氣體混一塊兒猛烈燃燒,冒出好多燃氣推燃燒室後邊的渦輪轉。因為渦輪跟壓氣機同軸,所以壓氣機也跟著轉,就這麽一直吸氣、壓縮、燃燒、噴射。發動機轉子就能不停轉,弄出穩定的功率輸出狀態。

哎呀,這種渦槳發動機的結構那可是最簡單的喲,生產制造沒啥大毛病。可定軸設計有個弊端呢,你想想看呀,壓氣機跟渦輪都在一根軸上,這渦輪要是帶著軸轉得快了,壓氣機的轉速才會跟著快起來。要是渦輪帶著軸轉得慢了,那壓氣機每一級葉片的轉速也都得變慢啦。

那就是說這種設計的渦槳發動機呀,沒啥自適應的本事,就適合在挺窄的高度跟速度範圍裏幹活。想讓它功率提上去,那油耗肯定得大幅往上躥。可要是想油耗低,功率也很難有個特別厲害的數據。

這問題咋解決呀,其實沒啥難的呀,原本不是把渦輪跟壓氣機的轉速綁一塊兒了嘛?我把它們分開,各幹各的不就成啦,然後就有了自由渦輪、前輸出軸的那種布局唄。

你瞧啊,原本不就是空氣經過壓氣機,接著進入燃燒室噴到渦輪上嘛。自由渦輪呢,就相當於把最後的渦輪結構跟壓氣機給分開了,單獨在燃燒室跟尾部渦輪那兒,額外又加了個燃氣渦輪唄。

這渦輪跟壓氣機同軸轉哩,高速高壓氣體經過燃燒室,變成高溫燃氣噴出去,先能帶動燃氣渦輪轉,燃氣渦輪又帶動壓氣機轉,保證有足夠多的空氣進燃燒室燃燒。接著高溫燃氣接著往後噴,到尾部那個動力渦輪那兒,能帶動渦輪轉。尾部這渦輪能叫自由渦輪,也能叫動力渦輪,它一轉就帶著槳葉一起轉,最後給渦槳飛機供足動力。

但這種設計有個毛病,那就是燃氣渦輪跟動力渦輪是倆轉子結構,可眼下就一根軸連著壓氣機和燃氣渦輪呢,動力渦輪得另外弄根軸跟渦槳連著,這就是後輸出軸設計唄。

可問題是加一根軸後,會讓發動機結構更復雜啦,重量也更重,尺寸還更大呢。那自由渦輪設計帶來的效能提升,就等於被多出的這根軸帶來的負面影響給抵消啦。為了去掉這額外加的這根軸,好多人都絞盡腦汁,最後辦法就是大軸套小軸。

那就是說我不要後面動力渦輪額外加的那根後傳動軸啦,把動力渦輪的傳動軸做到連線壓氣機和燃氣輪那根軸的裏面去,就跟一根大軸裏面塞了根小軸似的,大軸和小軸之間沒啥連線,各自轉互不幹擾,這麽一來等於是渦槳發動機體積重量都減少了,還不影響動力輸出呢。

但付出的代價那就是發動機生產制造成本猛增呀,你瞅瞅大軸套小軸的設計,這兩根軸都得能耐高溫、抗形變啥的,這可就是材料學和生產制造技術能不能突破的事兒啦!

我覺著現階段渦槳 10 老沒動靜沒訊息公布,那就是卡在前面輸出軸那兒關鍵地方了,也就是薄壁柔性的空心軸上。這玩意兒制造難度老大了,咱國內也是到 90 年代初期才初步突破,到現在全面掌握的時間都沒超過 15 年呢。

從某種角度講啊,渦槳 10 能不能出現,就看咱早年技術積累牢不牢固。我可老盼著渦槳 10 趕緊誕生呢,可別像空警 600 似的,剛出來就因為航發問題把效能給限制住嘍。

真心希望渦槳 10 這款超厲害的渦槳發動機趕緊出來呀,好讓咱的空警 600 以最完美的樣子,成為福建艦艦載機編隊的戰力大助推器!