運20作為我國自主研制的新一代軍用戰略運輸機,運20的出現不僅填補了我國在戰略運輸上不能隻給的空白,更重要的是随着運20的批量裝備服役,也使得我國戰略運輸實力相比以往得到了極大提升。但前幾天在網上看到這樣一張照片很有意思,這張照片中雖然隻有一架運20大型軍用運輸機和一架安124重型運輸機,但是在這張照片的背後,卻在用事實告訴我們,我國仍然在戰略運輸這條路上需要走很長很長的路。
這張照片很真實地為我們展現了同樣都是戰略運輸機,但是安124重型運輸機和運20大型運輸機在體型上最直觀的區别。從圖片中可以看出,運20雖然我們單獨看的話很大,但是放在安124面前卻很小,甚至可以說運20拆掉機翼和垂尾,都能夠直接塞進安124貨艙内。那麼反映到我國未來戰略運輸層面上同樣如此,雖然現階段運20超過4米以上的貨艙寬度和最大66噸的載重量,已經足以運輸包括99A主戰坦克在内的我軍絕大多數重型武器裝備,但是仍然在某些特種戰略、戰術武器存在不足,比如我國的東風快遞實力強大,但是運20顯然還不足以将其空運到我們所要抵達的任何地區。
同時中國已經是世界第二大經濟體,從國家未來戰略發展層面上來說,運20無論是最大起飛重量、最大飛行航程都還不是我國戰略運輸的天花闆,畢竟美俄各自裝備的C-5B和安124重型運輸機超過150噸以上的載重量和超過1.2萬公裡的洲際航程仍然是我們需要努力的方向。
可想而知,如若我們能夠裝備屬于自己的400噸級以上重型運輸機,那麼在未來的戰略投運中,我們不僅可以像美國在冷戰時期一樣,使用C-5重型運輸機在24小時内将一個裝甲師都送到德國一樣具備戰略洲際投送能力。同時重型運輸機相比大型運輸機所體現出來的大規模空運能力也是我們所需的,比如運20雖然最大載重量高達66噸,但是隻能空運一輛主戰坦克、而400噸級以上的重型運輸機最少能夠空運3輛以上的99A重型坦克,而且還能空運一些尺寸超規格的大型一體化軍事武器裝備,在戰略投送能力和效率上肯定也要比運20強得多。
首先運20的成功研制,至少讓我國具備了大型戰略運輸機的整機研發和制造實力,這不僅為後續批量建造奠定了基礎,更是為我國建造400噸級以上的重型運輸機奠定了基礎,但現階段我國在研制400噸級以上重型運輸機面前,仍需要解決材料和發動機兩大實質性問題。
一、材料 重型運輸機要想飛起來的同時、飛得遠、裝得多,就要有質量輕、強度高的結構材料,而且還能滿足極限、惡劣條件下的安全飛行需求。那麼在機身材料上就不可能繼續沿用現有的全金屬材料,所以碳纖維、钛合金和第三代鋁锂合金就是最主要的發展方向,比如碳纖維材料的優點是質量輕的同時強度高,但是抗扭性能不行,所以可以在機身、機翼、垂尾、平尾、地闆梁等結構上大量使用碳纖維材料來降低自身重量和飛行壽命。
這一點我國目前已經建成世界領先的T800型千噸級生産線,并且更先進的T1000型、乃至性能更先進的T1200和M70J碳纖維材料技術都已經距離不遠。
其次是钛合金材料可以大量應用于機身主要承力結構件、發動機上,這一點我國在钛合金加工技術上早已成熟,并大量應用。
而第三代鋁锂合金我國早已批量應用在包括運20、C919大型飛機上,,所以從目前的材料發展來看,限制我國重型運輸機的問題材料已經不是障礙。
材料方面沒有多大問題後,最關鍵的就是發動機了,按照最大起飛重量450噸計算的話,發動機的總推力至少要超過100噸以上,平均到四台發動機上,單台發動機推力就要超過25噸以上。
但是縱觀國内大涵道比渦扇發動機,并沒有成熟可用産品,唯一已經點火試驗成功,正在進行整機地面台架試驗的CJ1000A渦扇發動機雖然是我國基于太行發動機核心機基礎上,自主研制的大涵道比渦扇發動機,但是CJ100A是專為我國商飛自主研制的C919這種最大起飛重量隻有80餘噸的小型幹線客機研發,其最大輸出推力隻有14噸,根本難以滿足最大起飛重量達到450噸以上的重型運輸機推力需求。
而專為大型幹線客機CR929研制的CJ2000A(AEF3500)渦扇發動機,雖然早前就有傳聞核心機已經成功點火,但是參考國内大型渦扇發動機研制曆程來看,從發動機核心機點火到整機裝備,至少也需要10年以上的時間,更何況是對于還未完全掌握大涵道比渦扇發動機的我國而言,這條路更難走。
有人說我國可以從俄羅斯購買所需的大涵道比渦扇發動機,比如俄羅斯近幾年正在試驗的PD35發動機,最大輸出功率高達35噸,其未來不光作為中俄聯合研制的CR929大型幹線客機裝機動力,更有可能作為俄羅斯下一代重型運輸機的裝機動力。
從當前中俄的關系來看,似乎能從俄羅斯買到所需的大推力渦扇發動機,但是這不能作為我國未來重型運輸機的發展唯一之路,畢竟現役的運20雖然從首飛就裝備的是俄制D30KP2渦扇發動機,但是運20作為我國戰略運輸的核心力量,我國仍然為其自主研制了性能更先進的渦扇20發動機。
所以為了避免我國在未來戰略運輸上被卡脖子,所以我國仍然需要有屬于自己的大推力、大涵道比渦扇發動機。其實在這條路上我國早就有動作,因為早在2015年北京天驕航空就和烏克蘭馬達西奇航發公司在重慶展開了新型大推力渦扇發動機的研發工作,烏克拉的馬達西奇航發公司雖然名聲現在不是很大,但是在冷戰時期,其可是承擔了蘇聯大部分渦扇、渦軸、渦噴等航空發動機的研發、制造任務,也被譽為“動力沙皇”。
所以我國和馬達西奇航發展開深度合作,主要合作的新型大推力航發就是D18T渦扇發動機,這款發動機是現階段裝備在安124重型運輸機上的标配動力,最大持續推力雖然隻有24噸,但是仍然能夠滿足最大起飛重量405噸的安124起飛需求。
而且D18T的三轉子結構更适合我國深度發展,因為三轉子發動機的結構中,發動機最前端的風扇葉片、高低壓壓氣機、高低壓渦輪都能夠獨立運行在最佳轉速區間,所以相比傳統的雙轉子結構有着更高的經濟優勢。同時三轉子發動機的推力提升也更為容易,因為三轉子發動機中的高低壓氣機和渦輪分别處于最佳轉速區間,所以渦輪前溫度可以設計的更高,這樣不僅降低了發動機工作油耗,同時還能夠提升推力,因為根據相關文獻記載,渦輪前溫度升高100℃,渦扇發動機的最大推力可提高10%-20%。因此,在材料的耐高溫性和渦輪葉片的冷卻技術允許的情況下,盡可能提高渦輪前的溫度是提高發動機推力的重要手段。
同時三轉子結構的發動機一直也是我國航空發展的短闆和空白,像英國羅羅公司最新推出的瑞達系列渦扇發動機,之所以能夠和美國普惠和GE公司三分世界航發市場,憑借的就是其三轉子結構在經濟油耗和推力上的雙重優勢,所以我國如若能夠熟練掌握三轉子航發技術,也是對于未來我國大涵道比渦扇發動機提前奠定了基礎優勢。
總結來說的話,從我國已經先後攻克了重型運輸機基礎材料上的技術難關,而且在發動機選型上,遠期有更為先進的CJ2000A渦扇發動機、短期内也有D18T這種成熟産品可用,那麼參考此前在2016年運20正式裝備服役時,中航集團曾公開表示,已經着手啟動400噸級甚至更大級别重型運輸機研制消息來看,以及中航工業經過70年的發展,一直是“生産一代、試制一代、預研一代、探索一代”的思路,我們可以大膽預測,中國版400噸級重型運輸機,出現是在将來,但一點不遠。
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