刀口:日盼夜想,涡扇-20终于到来了!但是涡扇-18会被淘汰吗?|2020-11-17

2020年11月17日09:17:51 发表评论
涡扇-20开始量产了?
中国航发西安航空发动机有限公司官方网站发布文章,赞扬夜班加班的员工,文章发表后,一直关心中国航空发动机关注航发西安航空发动机的爱好者突然发现了激动人心的画面,一台崭新的大涵道比涡扇发动机正在中国航发西安航空发动机有限公司组装!
这台发动机与2014年珠海航展上首次展出的大涵道比发动机非常相似,又在“西发”组装,按照一般情况,这是给运-20准备的发动机,因为运-20也在西安组装,近水楼台先得月,向阳花木易为春,应该就是久已盼望的涡扇-20发动机。
既然此图来自西发的官方微信,确实应该是试车台上的涡扇-20。
笔者粗粗地数了一下图片左侧的发动机叶片,一半11片;CFM56-7型的风扇叶片数也为22片,两者有异曲同工之妙。
有网络文章称涡扇-20在2015年就上高空台了,有专家曾经透露,小批量生产N年前就已经开始了交付主机厂, 挂载对象年底之前即将以完整版(四台该发动机齐装)形态首飞。
可以说涡扇-20的原型机早已经大功告成,通过国家定型考核不过是时间问题。
下图,特别注意,本次曝光的这台发动机因为结构变化,在风扇后面的核心机部分还打上了马赛克(箭头所指处),以防止泄密,不过同时也说明这台正在组装的发动机更加先进,核心机有更先进的变化。
另外,从这次曝光的图片看,涡扇-20风扇短舱喷口是6格,对比与长江1000二者同角度,考虑视觉误差,算多点,也不会超过8格。下图
下图是长江1000A的风扇短舱出口可见部分,也已经有10格了,加上被遮住的部分,那就有十几格了。
可见两者的区别。
喷口结构少,必然是材料更先进,重量减轻,当然大有好处,也说明涡扇20在不断进步。
中国的大涵道比涡扇发动机正在进入大发展期,为了在技术上更加可靠和节省成本,中国商发的长江1000(CJ1000)的核心机与涡扇-20的核心机同型,都是沈阳的黎明厂制造的。但是,大涵道比涡扇发动机的另外一个关键是风扇和短舱,风扇和短舱还占技术的大头。也可以说关键是风扇和短舱技术。
其实一般的军迷都不清楚,全世界只有美国的GE(通用动力公司)和中国的涡扇-20与长江系列在核心机里用了单晶叶片,GE和涡扇-20以及长江系列发动机在核心机上用了单晶材料,主要目标是可以提高涡轮前温度。这等于在发动机风扇为推力主要贡献的基础上,核心机推力增强,再加上先进风扇叶片,走的是推力增加而且更加省油的路径。
涡扇-20与长江1000都有三个大直径的大风扇,更加注重油耗和可靠性。大涵道比涡扇发动机真正难造其实还不在核心机,真正难造的是发动机的风扇和包裹风扇的“短舱”,这都是西方垄断的核心技术。

可靠的大涵道比涡扇发动机技术上之所以难以实现,主要是狭长的风扇叶尖离短舱壁的距离要越近越好,不然耗油,但又不能碰上,而叶片在飞行过程中会加热伸长,所以要自动调整,西方封锁的技术核心就在这里。

这里要强调一下,小涵道比涡扇发动机核心技术在核心机的推力,而大涵道比涡扇发动机的核心技术主要是风扇,风扇的推力占发动机总推力的80%,可见大涵道比涡扇发动机设计与制造的难点所在。
太行发动机的成功助力大涵道比涡扇发动机
涡扇-20与长江1000的核心机都出自太行涡扇-10的核心机,目前,太行发动机大量装备我军各个战斗机系列,如歼-11B、歼-16、歼-10C、歼-15等。太行服役十几年来越来越可靠,在如此长时间内,太行系列没有因为事故摔过飞机,这是了不得的好成绩,也为使用太行核心机的涡扇-20与长江1000打了不花钱的广告。
我国的大涵道比涡扇发动机已经与美国签了发动机考核证书互任协议,等于让国际承认我们的考核证书是世界通用的,其他购买国就不用担心质量和性能问题。
另外,中国敢承诺长江系列发动机的油耗比现在空客波音用的老型号发动机要低4%油耗,而C919的客舱直径又是同等级最大的,这对国内外航空运营公司具有非常大的吸引力,这也是C919虽然还未量产已经有近千架的订单有关。
长江1000与涡扇-20师出同门,长江1000既然如此优异,涡扇-20当然同样优异。
目前世界上最先进的大涵道比涡扇发动机风扇叶片都已经使用了复合材料,我国也在迎头赶上。说起来复合材料叶片要比钛合金叶片更不好造,也是衡量大涵道比涡扇发动机是否先进的标准,但是这也难不倒我们的科技人员。
最难造的风扇叶片我们也有了!
江苏新扬新材料股份有限公司参与的“航空航天用高性能复合材料及结构件的关键技术研发与产业化”项目获得2019年度江苏省科学技术一等奖。该公司参与研制的复合材料风扇叶片已经进入试制件生产阶段。这一关键技术为国产大涵道比涡扇发动机性能升级打下了坚实的基础。
根据江苏新扬公司透露的信息,国产复合材料风扇叶片将会用于长江(CJ)系列大涵道比发动机,包括CJ1000A涡扇发动机。该机型是C919客机的配套发动机,CJ1000A换上复合材料风扇叶片之后,性能更好、耗油率更低,可以让C919客机性能向前再迈进一步,有效增强其在国内外市场的竞争力。
这个消息很给力啊,懂行的都明白,这可是一件发动机行业的大事。
早期的涡扇20与长江1000对比
涡扇-18还需要吗?
随着涡扇-20进入现役,已经在运20和轰六上大量应用的涡扇18怎么办?
运-20现在还用涡扇-18,而且新出厂的运20和轰六仍然用的是涡扇-18,以后会不会淘汰涡扇-18呢?从实际需要的情况看,以后大量的运-20和轰六可能考虑换涡扇-20还没有必要。
涡扇-18的性能是在D30基础上提高了现代化水平的新发动机。按照一般规律,这台40年历史的发动机虽然设计老旧,但是改进型早已经与当初发生了巨大的变化,按照航空发动机每10年提高推力10-13%的规律,现在的涡扇18早已经在D30的基础发展到21世纪的水平,怎么可能在材料、核心机设计上仍然是几十年前的技术?这也不符合一般规律。

另外,涡扇-18军推推力大,适合紧急起飞,涡扇-18毕竟是军用发动机,需要更加符合军用标准,首先是要耐得住粗暴操作,这是民用大客机没有的需求。涡扇-18的推力、油耗和可靠性都比D30提高了,尤其是油耗和可靠性。
同时,涡扇-20因为直径太大,不可能用在轰六轰炸机上,涡扇-18还将长期用于轰六系列,而且有可能还用在轰-20上,所以被成都发动机厂说成是生命工程,可见涡扇-18仍旧需要大量生产的可能性。
最后,涡扇-20的另外一个战略意图也很明确,如果C919大客机的发动机被美国和西方卡脖子,国内的C919订单可以用涡扇-20的改进型,我们用两条腿走路光是国内订单就能养活,如果卡国产大客机的发动机,我也可以不买波音飞机和空客飞机,这个筹码的重量足够压倒外国卡脖子的任何企图。中国是全球大客机最大的市场,我们有足够的反击措施。
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