中航集團(tuán)飛機(jī)公司胡曉峰總經(jīng)理在空軍節(jié)時候?qū)ν馔嘎侗緡?00噸大運(yùn)實(shí)物年底亮相?，F(xiàn)在陽歷年已過，大運(yùn)實(shí)物還未出現(xiàn)，也許偶們要期待的是陰歷年吧。在過年喜慶的氣氛中聽到本國首型大運(yùn)實(shí)物面世，也算是一種溫馨加激情的快感。根據(jù)官方的報道來看，大運(yùn)首飛時間應(yīng)該在2012年左右，和傳聞四代首飛是一年。所以今年年底展出的大運(yùn)實(shí)物應(yīng)該還不是首架原型機(jī)，更可能是個具有一定實(shí)機(jī)功能特征的全尺寸金屬模型。這個模型在結(jié)構(gòu)上應(yīng)該和大運(yùn)原型機(jī)完全相同，也應(yīng)該裝備了航電系統(tǒng)。但是總的來說應(yīng)該是用于演示和輔助設(shè)計的。
軍方參觀大運(yùn)模型
看到200噸的最大起飛重量，龍騰就明白了。和中國四代一樣，大運(yùn)的發(fā)動機(jī)也基本成為了整機(jī)的短板，成為瓶頸，限制著大運(yùn)的性能。200噸的最大起飛重量比俄羅斯的伊爾76多出30噸左右，比美國的C17又少了70噸左右。飛機(jī)的最大起飛重量其實(shí)就是發(fā)動機(jī)水平的間接體現(xiàn)?？紤]到大運(yùn)在氣動和結(jié)構(gòu)方面比伊爾76較為先進(jìn)，而最大起飛重量只超過30噸，基本可以認(rèn)為大運(yùn)的動力系統(tǒng)與伊爾76的D30KP1性能相近。
伊爾76裝備的D30KP發(fā)動機(jī)
D30系列發(fā)動機(jī)是個不小的發(fā)動機(jī)族群，和D20系列一樣，是前蘇聯(lián)索洛維也夫設(shè)計局的作品。索洛維也夫設(shè)計局前身是施維佐夫設(shè)計局，1953年施維佐夫去世后，巴亞索洛維也夫接任該設(shè)計局的總設(shè)計師，于是就改稱索洛維也夫設(shè)計局。索洛維也夫設(shè)計局地處俄羅斯的彼爾姆，這個城市原名是莫洛托夫城。莫洛托夫曾經(jīng)是斯大林執(zhí)政班底的二號人物，而且是慘烈的蘇聯(lián)肅反運(yùn)動的負(fù)責(zé)人之一，大概是此人在歷史上不太光彩，這個城市才改名的吧。索洛維也夫設(shè)計局的主要產(chǎn)品是渦扇和渦軸發(fā)動機(jī)，比如D15、D20P、D30、D30K和D25B。
D20和D30兩個發(fā)動機(jī)系列有著不小的淵源關(guān)系。D20P發(fā)動機(jī)是此設(shè)計局研制的雙轉(zhuǎn)子渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，主要用于圖124客機(jī)。發(fā)動機(jī)研制始于1955年，1960年投入批量生產(chǎn)，1962年裝上圖124客機(jī)開始投入航線運(yùn)營。由于主要裝備客機(jī)，D20P的設(shè)計比較保守，其設(shè)計目標(biāo)是要達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。其采用了壓比為2.4的三級軸流式鈦合金風(fēng)扇，壓比為5的八級軸流式高壓壓氣機(jī)，有12個互聯(lián)火焰筒的環(huán)管形燃燒室，單級氣冷鑄造高壓渦輪和兩級鑄造低壓渦輪的設(shè)計方案。D30發(fā)動機(jī)就是在D20P基礎(chǔ)上發(fā)展而來，核心機(jī)和機(jī)匣絕大部分零件都相似，增加了一級跨音速風(fēng)扇和兩級壓氣機(jī)，增大了壓比和流量，提高了發(fā)動機(jī)推力并且降低了耗油率。D30發(fā)動機(jī)在1968年在圖134客機(jī)上投入使用，后來圖134開始使用D30-2作為動力。
裝有D30K的圖62客機(jī)
D30K是索洛維也夫設(shè)計局在D30基礎(chǔ)上改進(jìn)研制的蘇聯(lián)第一種較高涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。D30K與D30雖然編號相似，但是差別很大基本沒有通用零件。D30K的涵道比為2.42，突破了前蘇聯(lián)渦扇發(fā)動機(jī)涵道比徘徊在1左右的水平，接近了西方高涵道比（3-8）渦扇發(fā)動機(jī)。這標(biāo)志著蘇聯(lián)在研制風(fēng)扇葉片方面有了重大進(jìn)展。D30KU是D30K的基本型用于伊爾62和伊爾62MK客機(jī)，而推力更大的改進(jìn)型D30KP就是本國軍迷耳熟能詳?shù)囊翣?6大型運(yùn)輸機(jī)的動力系統(tǒng)。D30K發(fā)動機(jī)采用了鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣，三級鈦合金軸流式風(fēng)扇，11級軸流式高壓壓氣機(jī)，有12個火焰筒的環(huán)管形燃燒室，兩級軸流式氣冷高壓渦輪，四級軸流式不冷卻低壓渦輪的設(shè)計方案。D30KP發(fā)動機(jī)最大推力120千牛，在伊爾76運(yùn)輸機(jī)上一共裝備四臺。也就是說伊爾76總推力480千牛，最大起飛重量170噸。本國大運(yùn)最大起飛重量如果是200噸的話，總推力需求大致是125千牛，D30KP或者其改型恰好可以滿足大運(yùn)的需要。
D30KP發(fā)動機(jī)裝備于我國的伊爾76運(yùn)輸機(jī)
實(shí)際上本國航空口就是這樣想滴。隨著中國進(jìn)口的伊爾76運(yùn)輸機(jī)到貨使用，其發(fā)動機(jī)D30KP也進(jìn)入我國航空工業(yè)人員的視線。為了保證伊爾76運(yùn)輸機(jī)的日常使用、維護(hù)和大修，我國航空人員對D30KP發(fā)動機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的了解。本身D30KP發(fā)動機(jī)是蘇聯(lián)的二代渦扇發(fā)動機(jī)并不是什么先進(jìn)的動力系統(tǒng)，但是我國航空動力產(chǎn)業(yè)由于歷史原因，研制渦扇發(fā)動機(jī)的時間太短，還未能提供類似的發(fā)動機(jī)型號。由于技術(shù)水平一般，山寨D30KP也并不是什么很有挑戰(zhàn)性的工作。根據(jù)風(fēng)聞，本國的420廠也就是成發(fā)擔(dān)負(fù)了山寨D30KP的任務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)上有網(wǎng)友給本國山寨版D30KP一個編號，叫“渦扇18”。山寨D30KP以后，不僅我國的伊爾76運(yùn)輸機(jī)有了自主的動力保證，元老級別的轟六轟炸機(jī)也煥發(fā)了新生。裝備有D30KP發(fā)動機(jī)轟六改型耗油率比采用渦噴8發(fā)動機(jī)的轟六基本型下降很多，作戰(zhàn)半徑大大增加，再搭配上長劍系列空射巡航導(dǎo)彈，空軍遠(yuǎn)程精確打擊實(shí)力又上臺階了。
成發(fā)宣傳展板上的D30KP發(fā)動機(jī)
換裝D30KP發(fā)動機(jī)的轟六K
伊爾76運(yùn)輸機(jī)的載重在40噸左右。這個載重雖然比運(yùn)八的20噸有質(zhì)的提高但是對于本國而言還是不夠，因為中國研制大運(yùn)一個很重要的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)主戰(zhàn)坦克的空運(yùn)。這對于我國戰(zhàn)略威懾力具有重要意義。比如在臺海發(fā)生危機(jī)的情況下，我國可以采用伊爾76和運(yùn)八聯(lián)合空降傘兵車占領(lǐng)臺灣機(jī)場，然后隨之跟進(jìn)的大運(yùn)即可進(jìn)行主戰(zhàn)坦克卸載。以往空降兵占領(lǐng)空降區(qū)后只能憑借輕武器外加輕裝甲平臺進(jìn)行作戰(zhàn)，與敵軍成建制主力基本無法直接對抗。而大運(yùn)裝備之后，運(yùn)抵戰(zhàn)場的99改主戰(zhàn)坦克則可以大顯神威。要知道99改主戰(zhàn)坦克對于中國周邊任意地區(qū)裝備的主戰(zhàn)坦克就可以基本秒殺。如果說面對中國傘兵突擊車的臺灣陸軍還可以負(fù)隅頑抗，面對99改主戰(zhàn)坦克就可以直接棄甲投降了。99改主戰(zhàn)坦克戰(zhàn)斗重量在55噸左右，也就是說中國大運(yùn)要實(shí)現(xiàn)55噸以上，大概達(dá)到60噸左右的載重性能。這使用老舊的二代渦扇發(fā)動機(jī)D30KP是基本無法實(shí)現(xiàn)的。
99改主戰(zhàn)坦克是世界上最強(qiáng)大的主戰(zhàn)坦克之一
美國的C17作為現(xiàn)今世界上唯一一種戰(zhàn)略-戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)，既具備與戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)基本相當(dāng)?shù)倪\(yùn)載重量，也具備戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的起降性能。這除了美國結(jié)構(gòu)、材料和氣動水平很高之外，最大推力180千牛的F117渦扇發(fā)動機(jī)是決定性因素。C17裝備四臺F117發(fā)動機(jī)（不要和F117隱身轟炸機(jī)弄混，這里的F117是美國的渦扇航空發(fā)動機(jī)，正式編號F117-PW-100），總推力達(dá)到了驚人的720千牛。這和伊爾76總推力480千牛相比確實(shí)是質(zhì)的區(qū)別。怪不得美國的C17可以有270噸的最大起飛重量，并且可以有70噸的最大裝載重量。
F117-PW-100發(fā)動機(jī)是美國普惠的杰作，普惠最著名的杰作大概就是F22的動力F119-PW-100了。F117發(fā)動機(jī)源自于普惠公司的PW2000系列發(fā)動機(jī)。PW2000是美國第三代民用渦扇發(fā)動機(jī)。普惠內(nèi)部編號PW2040就是美軍編號F117-PW-100發(fā)動機(jī)。F117-PW-100發(fā)動機(jī)采用了有36個鈦合金寬弦葉片的單級軸流式風(fēng)扇，四級軸流式低壓壓氣機(jī)，十二級高壓壓氣機(jī)，鎳合金環(huán)形燃燒室，兩級軸流式空心單晶高壓渦輪，五級軸流式非冷卻主動控制間隙的低壓渦輪和全權(quán)數(shù)字控制系統(tǒng)的方案設(shè)計。其涵道比為5.9，比D30的涵道比大出去一半，渦輪前溫1700K以上，是正正經(jīng)經(jīng)的三代渦扇發(fā)動機(jī)的杰出代表?？梢哉f，三代渦扇發(fā)動機(jī)是C17功成名就，出入沙場的最強(qiáng)保證。
PW2000發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖
本國的大運(yùn)要想實(shí)現(xiàn)類似C17的運(yùn)載性能，也就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)載主戰(zhàn)坦克的目標(biāo)，就必須使用三代渦扇發(fā)動機(jī)。幸虧本國改革開放以來，國力日漸豐厚，在航空發(fā)動機(jī)研制方面也進(jìn)步明顯。在上海舉行的2009年中國國際工業(yè)博覽會預(yù)展上有一款發(fā)動機(jī)模型首度亮相成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，該發(fā)動機(jī)型號SF-A，是一款推力范圍從12000到13000公斤力的大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，是可以匹配未來“國字號”大飛機(jī)C919的第一款國產(chǎn)飛機(jī)發(fā)動機(jī)模型。此款發(fā)動機(jī)的參數(shù)與美法聯(lián)合研制的CMF56-5發(fā)動機(jī)基本吻合，相信又是一個釣魚工程和山寨工程的杰作。更加巧合的是，CMF56系列發(fā)動機(jī)的核心機(jī)就是美國F101發(fā)動機(jī)的核心機(jī)。F101是美國通用電氣公司為戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-1研制的中等涵道比加力渦扇發(fā)動機(jī)。它的研制過程可以追溯到60年代中期，當(dāng)時該公司正按美國空軍合同實(shí)施第二代先進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器計劃，編號為GE9。在1969年為爭奪用于先進(jìn)有人駕駛戰(zhàn)略轟炸機(jī)的競爭中，GE9驗證機(jī)獲勝，從而導(dǎo)致在1970年6月美國空軍與該公司簽訂一項4.06億美元的全面研制合同，其中包括40臺原型機(jī)，發(fā)動機(jī)正式編號為F101-GE-100。
F110-GE-100發(fā)動機(jī)
如果F101發(fā)動機(jī)大家比較陌生，那么GE9核心機(jī)衍生的另外一款發(fā)動機(jī)大家就如雷貫耳了，那就是F110-GE-100。美國第一款三代大推力發(fā)動機(jī)F100-PW-100的可靠性問題在服役初期直接將F15送上機(jī)庫皇后的寶座。無比郁悶的美國空軍急忙讓GE公司研制另外一款類似的三代大推力發(fā)動機(jī)應(yīng)急。于是GE公司就在GE9核心機(jī)上進(jìn)行改進(jìn)，于是研制出了F110-GE-100發(fā)動機(jī)并且大量裝備了F15、F16等美國主力作戰(zhàn)機(jī)型，可以說是美國空軍打擊力量主要動力支柱之一。后來CMF56發(fā)動機(jī)進(jìn)入中國民航，某種程度上說F110的核心機(jī)也就進(jìn)入了中國。根據(jù)坊間傳聞，我國第三代大推力渦扇發(fā)動機(jī)“太行”就是在CMF56發(fā)動機(jī)核心機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行半仿半研搞出來的。拋開傳聞，太行發(fā)動機(jī)基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)都與F110非常類似，都是三級鈦合金寬弦風(fēng)扇，九級高壓壓氣機(jī)，兩級低壓渦輪和單級高壓渦輪設(shè)計方案。如果按照上述步驟逆推回去，再在太行基礎(chǔ)上搞出來一款類似CMF56的大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)應(yīng)該完全可行。綜合多方面的資料猜測，SF-A發(fā)動機(jī)很可能就是在太行核心機(jī)，本國又稱換算流量25公斤級核心機(jī)，上進(jìn)行改進(jìn)的結(jié)果。
SF-A發(fā)動機(jī)模型
換算流量25公斤級核心機(jī)的編號據(jù)稱是GD25，偶們就暫且稱其為GD25吧。GD25核心機(jī)換算流量25.5千克每秒，一共有九級壓氣機(jī)，壓比9.7，燃燒室出口燃?xì)饪倻匾簿褪菧u輪前溫是1688K，單級渦輪。從參數(shù)來看屬于三代航空發(fā)動機(jī)水平，在此基礎(chǔ)上可以衍生出第三代大推力小涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，就是“太行”，可用于雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)和單發(fā)中型戰(zhàn)斗機(jī)，還可以衍生出9200千牛-12900千牛推力的大涵道比非加力渦扇發(fā)動機(jī)，用于大型運(yùn)輸機(jī)，150座級別的客機(jī)。這恰好與大客大運(yùn)的基本參數(shù)互相吻合印證。如果我國在GD25核心機(jī)上進(jìn)行衍生，研制出一款循環(huán)參數(shù)與CMF56基本相當(dāng)，涵道比為5-6之間的非加力大涵道比發(fā)動機(jī)的話，那就完全可以適用于大運(yùn)的性能提升。我們暫且稱之為大渦扇。此時大渦扇的推力大致為12000千牛到13000千牛之間，雖然和美國F117最大推力18000千牛無法相提并論，與D30KP120千牛的最大推力也沒有質(zhì)的提升。但是大渦扇核心機(jī)循環(huán)參數(shù)高于二代的D30KP，也就是說在推力相當(dāng)?shù)那闆r下重量會更輕，耗油率會更低。在本國結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料、氣動都超過伊爾76的情況下，采用大渦扇作為動力系統(tǒng)可以將伊爾76大致40噸的載重提升至55噸左右。如果在大渦扇基本型號上進(jìn)行改進(jìn)，提高循環(huán)參數(shù)，增加涵道比，那么大運(yùn)實(shí)現(xiàn)60-65噸的載重也不是不可能。
GD25核心機(jī)推力涵道比曲線圖
動力一直處于短板狀態(tài)的我國航空工業(yè)在歷史的教訓(xùn)中學(xué)會了兩條腿走路。殲十戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計之初本打算使用我國自己研發(fā)的太行作為動力，但是在太行進(jìn)度不保，可靠性較差的時期靈活地選用了俄羅斯AL31FN發(fā)動機(jī)進(jìn)行替代。今后太行搞定，再上殲十。根據(jù)上述分析，大運(yùn)也會非常類似。在本國大渦扇完全成熟之前，先山寨俄羅斯的D30KP發(fā)動機(jī)保證大運(yùn)不被動力拖后腿，等到大渦扇發(fā)展成熟，大運(yùn)即可裝上更強(qiáng)勁的國產(chǎn)心，在中國戰(zhàn)略投送發(fā)展史上寫下關(guān)鍵的一筆。（作者：龍騰日月）
