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换装涡扇20后运20改进型能否追上国外的C17运输机呢?

发布时间:2022-09-04 09:45:45 来源:od官网下载 作者:od最新版APP

详细内容:

  

  大型运输机的重要性不言而喻,不论是军用还是民用,它都能发挥出其他运输工具难以取代的优势。因此,大型运输机是军事强国的标志。

  运输机性能好坏很大程度上由其发动机决定,有什么样的发动机才能造什么样的运输机。

  此前由于我国还没研制出推力超过14吨的涡扇发动机,国内自主研制的最大运输机只有最大起飞重量不超过70吨的运8系列中型运输机。后来,为了给国产大型运输机运20配套发动机,我国不得不仿制诞生于上世纪70年代的D-30KP-2中等涵道比涡扇发动机,推力仅12~13吨。虽然这款发动机勉强解决了运20无国产发动机可用的窘境,但也导致运20综合性能始终难以达到最初的设计指标。如今,随着国产大涵道比涡扇发动机的问世,这个问题终于迎刃而解!

  最近多架安装4台大涵道比涡扇发动机的运20改进型被卫星拍到。联想到去年涡扇20生产厂家半年度报告首次透露已经建成首条大涵道比涡扇发动机生产线的消息来看,预计这种发动机就是涡扇20!

  相比俄制D-30KP-2已经我国的国产化仿制型号涡扇18来说,涡扇20推力更大,油耗更低,推力提升潜力也更大!

  运-20是我国自主研制的大型运输机,采用常规布局,悬臂式上单翼、前缘后掠、无翼梢小翼,于2013年7月26日首飞,2016年7月15日交付部队使用。

  根据官方给出的数据,目前状态的运20A翼展45米,机长47米,机高15米,最大起飞重量为220吨,最大载重66吨,满载最大飞行速度约750公里/小时,满载最大航程约4400公里。最大时速≥800千米,航程大于7800千米,实用升限约13000米。

  C17“环球霸王III”运输机身长53.04米,机高16.79米,翼展51.81米,最大起飞重量285吨,最大载重78吨。它可在915米长的简易跑道上着陆(使用反推力装置)。

  C17满载不空中加油的航程为4,630公里,空载转场航程8,700公里,空中加油后的最大航程11,600公里。

  对比发现,运20的主要参数均略低于国外C17运输机。这主要是因为运20A采用的涡扇18推力仅13吨。远不如C17运输机采用的F117-PW-100的17.3吨推力。

  决定运20载重上限的主要因素是涡扇20的最大推力。为平衡航程、起降性能,运输机的最大起飞重量推重比不宜过大也不能太小,通常在0.22~0.24期间。因此,想要知道换装涡扇20后,运20改进型的最大起飞重量能够达到多少,那就要搞清楚涡扇20的最大推力究竟是多少?

  早在2013年的珠海航展上,生产厂家就简单介绍了涡扇20:涡扇20发动机是我国以“太行”发动机为基础,自行研制的大涵道比涡扇发动机。该发动机将主要用于运20大型运输机。未来,还可作为大型客机、新型双发中型运输机、第二代远程反潜巡逻机的主要动力。发动机推力范围是13吨~16吨。

  据了解,美俄的大型运输机最大起飞重量的推重比大约是0.22~0.24之间。按照4台推力为13吨的涡扇18(国产仿制微改型号,推力比俄制D30-KP2略大)可反推运20的最大起飞重量约220吨。刚好与运20总师唐长红“最大起飞重量220吨,载重66吨”的说法一致!

  如果涡扇20最大推力是16吨,那么按照原有推重比推算,可以算出运20的最大起飞重量将从220吨提升至270吨左右,最大载重将从66吨提升至81吨!

  根据卫星图测算,假设安装4台涡扇20的运20改进型翼展仍然是45米,那么涡扇20的外径就是为2.4~2.5米左右。这个尺寸和C17运输机采用的F117-PW-100的外径基本相当,或者略小。这意味着涡扇20的推力将介于16吨~17.3吨之间,并且有潜力将推力继续提升至18.3吨左右。

  按照这个推力测算,采用4台涡扇20的运20改进型最大起飞重量将提升至285吨左右,最大载重将提升至87吨左右!

  2022年底,“e网西航”微信公众号发布的一篇名为《灯火阑珊 你是最美的那颗星》的文章曝光了疑似涡扇20装配图,通过对比发现其内径高达2.3米以上!这个数值正好和上文根据最近网友爆出的图片测出的数值一致!相比之下,推力为15.45吨的CFM-5C4风扇直径仅1.8364米。国外C17配备的PW2040发动机内径也只有2.18米,推力却达到18.3吨。由此可见,涡扇20的推力不大可能低于18.3吨。

  正好有一篇研究论文曾经仿真计算过大涵道比涡扇发动机的推力,其中有一个型号涵道比为8:1,风扇直径为2.3米,推力却达到18421kgf(约180.5KN)。

  如果涡扇20能够达到18.3吨的推力,这意味着运20的最大起飞重量将从220吨提升至300吨左右,最大载重更是将提升至92吨左右!

  当然上述三种可能的推算结果仅是理论计算结果,实际最大起飞重量和最大载重主要由运20的结构设计决定。如果运20的结构设计最大载重量仅80吨,无论涡扇20推力有多大,运20的最大载重都不可能超过80吨,否则有散架的风险!

  根据上述分析我们发现,涡扇20最大推力至少达到16吨,鉴于其衍生自涡扇10的核心机,和CFM-56核心机基本一样。推力达到16吨意味着涵道比要达到6:1以上,远超涡扇18的2.42:1,耗油率将降低至少20%!这意味着换装涡扇20后,运20改进型的综合性能相比运20A将有质的飞跃,提升至和国外C17基本相当的水平!

  最后要补充说明的一点是,为何运20仅靠4台推力为13吨的涡扇18,最大载重就能达到66吨?

  据了解,国外C17初始版本最大起飞重量仅265吨,后来换装推力更大的F117-PW-100的推力提升版本后其最大起飞重量才提升至285吨。然而,美军觉得最大载重78吨已经能够满足要求,因此并未大动干戈继续提升最大载重。

  那么我们可以算出C17初始版本的载荷系数约0.294(78/265),与运20的载荷系数0.3(66/220)基本相当!

  作为一款更晚35年服役的大型军用运输机,运20运用了大量C17没有应用的先进技术,包括超临界翼、滑退式三开缝襟翼,达到减阻增升的目的。因此,66吨的载荷是完全没有问题的,否则只能说明设计师水平太低。

  很多网友对运20没有采用C17那种翼梢小翼设计颇有微词。然而,事实上这种设计并没有多难,放眼全世界,除了国外C17运输机,其它几种大型运输机均没有采用,说明这种设计也不是万金油。至于为什么不采用,主要还是因为这种设计也是有缺点的,有兴趣可自行了解。总之,不要质疑运20总师唐长红的水平,他可是歼20天才总师的舍友,专业设计能力一定是远超普通人的。

  结论:换装涡扇20以后,运20的综合性能将得到极大提升,总体性能很可能将和C17相当。仅在货仓尺寸、容积方面略有不如。这主要是综合气动阻力、装载能力、起降性能等多方面权衡的结果。只要大批量生产,那就说明已经达到设计指标,符合我军的实际需求!返回搜狐,查看更多