改革开放以来,我国综合国力快速提升,但空运实力与美国、俄罗斯差距仍然很大,连本国短距离空运需求都满足不了。
虽然运20载重高达66吨,但过大的尺寸、重量也导致它只能在等级较高的机场起降,这极大限制它在我国中西部偏远地区的应用。虽然尺寸小一号的运9对机场等级要求较低,但基础设计过于老旧,货舱截面太小,连15式轻型坦克都无法装进去,即便装进去难以承受它的重量。因此,再研制一款中型战术运输机势在必行,我国正在研制的运30就是这样一款运输机。
15式轻型坦克
那么,运30该设计成什么样呢?
在运输机最大起飞重量不变的前提下,它的货舱尺寸、载重、起降滑跑距离、野战起降性能、航程等多个主要指标是互相牵制影响的。因此,运30设计指标要怎么定肯定要根据我军战略、战术投送需求来综合考虑。
一、我军战略、战术投送需求
我军对运30的战略、战术需求包括3方面:1、能够运载1辆15式坦克。2、能够运载我军大多数装备。3、能够与运20系列大型运输机无缝衔接。
据了解,我军多数装备尺寸都不会比15式坦克更大,而这款坦克长、宽、高分别为7.5米、3.3米、2.5米。
“中国军视网”在《强防护能力高信息化系统 15式轻型坦克有多牛?》报道中透露,15式轻型坦克总量被控制在30吨级。如果把外挂反应装甲考虑进来,15式轻型坦克的总重将达到35吨左右。
根据总师唐长红透露的说法,运20A设计载重可达66吨,在换装推力更大的涡扇20之后,运20B最大载重提升到70吨以上是没问题的,足够一次性运载2辆15式轻型坦克。
安装4台涡扇20的运20B
要实现与运20无缝衔接,那就要做到2架运30运力与1架运20相当。紧急情况下,一架运20运送2辆15式坦克到西藏大型高等级机场,然后再用体型小一号的运30转运至前线野战机场,实现无缝衔接。
二、运30最大载重、货舱尺寸、最大起飞重量、航程
我国东部沿海地区本来就有重兵把守,还有发达的公路、铁路运输网络,对运30这种战术运输机的需求很小,仅台湾方向有跨海空投装备的需求。真正有战略、战术空运需求的地区是我国的西部地区,特别是地形地貌高度复杂的青藏高原地区。那么,我们可以很轻易算出我国重载空运距离不超过2000公里。考虑到我国的国土跨度约5500公里左右,因此运30这种战术运输机空载航程仅需达到5500公里左右即可。
考虑到我国西部边远地区有很多崎岖不平的山区,运30要想在这种环境下起降就必须拥有优秀的野战起降能力,那么采用涡桨发动机比采用涡扇发动机更合适。我国很可能为运30配备功率达5000千瓦的AEP500涡桨发动机,4台总功率就是20兆瓦。按照安22运输机的功重比推算,运30最大起飞重量可达110吨正好是运20的一半。这说明AEP500被设计成5000千瓦或许根本不是巧合,而是有意为之。载重系数按照32%计算,运30的最大载重可达35吨。
那么运30货舱尺寸该设计多大呢?
据了解,运9货舱尺寸为3.2米×2.3米×16.2米,无法装载15式坦克,研制一款可以运输15式坦克的战术运输机非常有必要。运20货舱尺寸为4米×4米×20米。为了不浪费货舱尺寸,货舱截面应尽量设计成正方形;为了能够按照2架运30转运1架运20货物,运30货舱容积应设计成运20的一半左右。为了兼顾耗油率,运30货舱截面不应太大。综合考虑运30货舱尺寸设计成3.5×3.5×14米左右是比较合适的。
前几年珠海航展上展出运30模型
凭借追平世界顶级水平的AEP500涡桨发动机,运30综合性能将遥遥领先运9。
AEP500涡桨发动机是我国自主研制的第四代涡桨发动机,最大功率达到5000kW。2019年,生产厂家在珠海航展上展出模型展板透露,AEP500发动机起飞当量功率大于5000kW,起飞当量油耗0.26kg/( kw . h ),巡航当量功率大于3200kW,巡航当量耗油率小于0.225kg/( kW . h ),最大巡航飞行马赫数( Ma )为0.6,最大飞行高度9000米。
AEP500结构示意图
这个耗油率有多低呢?以运9采用的涡桨6C为例,其起飞耗油率达到0.329kg/(kW·h)。AEP500耗油率仅为它的74.772%,同等条件下可让飞机航程增长33.74%。
即便是与世界最强涡桨发动机TP400-D6相比,AEP500也毫不逊色。
据了解,TP400-D6涡轮螺旋桨发动机长3.5米,直径0.92米,由5级中压压气机+6级高压压气机+1级高压涡轮+1级中压涡轮+3级低压涡轮等总计16级组成,并搭配有环形燃烧室,起飞耗油率为0.238kg/(kW.h),巡航耗油低至惊人的0.21kg/(kW·h),功率高达8085千瓦,最大巡航飞行马赫数( Ma )为0.72,最大飞行高度11300米。
某论文提供的多款涡桨发动机参数对比
TP400-D6发动机源自于法国阵风战斗机,尽管性能优异,但是可靠性很低,曾多次出现重大设计缺陷。这或许与这款发动机叶片级数过多、过于复杂有关。在2015年,因为发动机的故障,一架全新的A400M运输机发生了机毁人亡的惨烈事故。
AEP500同样采用“三转子”设计,由4级轴流式低压压气机+1级轴流式高压压气机+1级离心式高压压气机+1级高压涡轮+1级低压涡轮以及3级动力涡轮,总计11级叶片组成,初始型号功率为5000kW,今后进一步改进提升后有望提升到6000kW以上。
对比发现,TP400-D6结构复杂度比AEP500高45.45%左右,虽然换来了更高的巡航速度、巡航高度以及更低的巡航耗油率,却也付出了可靠性差的巨大代价。对于军用发动机来说,可靠性差就一文不值。为了追求更高的性能而大幅度增加设计复杂度是否值得有待商榷。
实际上,早期生产厂家公布的AEP500油耗参数仍然偏保守!
2022年《大飞机》杂志第8期透露,AEP500已于2021年设计定型,并已开始小批量生产,油耗也低于PW150C,而后者起飞耗油率为0.26kg/(kW·h),这说明AEP500实际起飞耗油率是低于0.26kg/(kW·h)这个数值的!
《大飞机》杂志第8期截图
“中国政府网”在2016年5月12日发布了一篇名为“《中国制造2025》解读之:推动航空装备发展”的文章,文中提到:重点发展5000kW级涡桨发动机,主要用于未来70-90座级民用支线客机及20-80吨级中小型运输机。起飞功率约为5000kW,起飞耗油率不高于0.246kg/kW.h。
据了解,我国5000kW级涡桨发动机就只有AEP500一款,据此推测最终AEP500的起飞耗油率将低于0.246kg/(kW·h),低于第四代涡桨发动机0.21kg/(hp·h)(约合0.2857kg/(kW·h))指标,属于标准第四代涡桨发动机。
官方媒体公布的AEP500真机照片
因此AEP500的实际起飞耗油率很可能低于0.246kg/(kW·h),十分接近TP400-D6。综合来看,AEP500的总体技术水平已经追平TP400-D6。
综上所述,依托性能追平世界最先进水平的AEP500涡桨发动机,运30最大载重达到35吨是没问题的,一旦定型量产,势必将领先其他同级别装备!