跳動“中國心”鯤鵬萬里不是夢 ——國產新一代重型軍用運輸機運—20研製揭秘

　　 我國自主研發的新一代重型軍用運輸機——運－20，11月中旬將首次在珠海第十屆中國國際航空航天博覽會上公開亮相。

　　 這個圓嘟嘟、胖乎乎的傢伙，從其呱呱落地起就被研製者暱稱為“胖妞”，被視作寶貝疙瘩，而其大名則是響噹噹的“鯤鵬”。

　　 這是我國迄今研製的最大飛機，已躋身全球十大運力最強運輸機之列。它是中國國防工業進步的集中體現，是中國工業化和軍事現代化的重要里程碑。

　　 去年1月26日，承載着無數中國人期望與夢想的運－20重型軍用運輸機成功首飛，全球為之矚目。這標誌着中國成為繼美國、俄羅斯和烏克蘭之後第四個能夠研製200噸級大型軍用運輸機的國家，意味着中國空軍向戰略空軍層次邁出了堅實的一步。此前，世界上成功試飛的200噸級大型運輸機只有俄羅斯的伊爾－476運輸機、美國波音公司的C－17運輸機和烏克蘭的安－225運輸機。

　　 據記者了解，去年1月成功首飛以來，已有多架運－20原型機先後在中國飛行試驗研究院投入飛行試驗。首飛一個多月後，整個機身除雷達罩外，黃綠色的塗裝已悄然隱褪，代之以灰黑色的容顏。

　　 與此同時，該機的國產航空發動機研製工作也取得巨大突破。今年以來，我國自行研製的一種國產大涵道比渦扇發動機已在空中試驗台投入試驗飛行，這種發動機有望解決我國國產大型運輸機的“心臟病”，國產發動機配裝運－20已經不是夢想。

　　 航空專家稱，這些均表明，中國大飛機的研製已取得重大進展，研製技術已獲得巨大突破，中國正穩步推進大飛機項目的科研試飛。

　　首次完成轉場試飛，極限性和可靠性取得重大突破

　　 近日，運－20首次完成轉場試飛，標誌該機的極限性和可靠性取得重大突破。投入此次轉場試飛的是第三架原型機。去年1月、12月，兩架原型機已先後上天試飛驗證。

　　 運－20總設計師、中國工程院院士唐長紅說：“運－20目前各方面技術更趨成熟，研製進展非常順利。目前的試飛頻次和留空時間均創造了試飛歷史上的紀錄，留空時間多達四五個小時，已經實現了最大起飛重量和最大飛行高度。”

　　 他說：“試飛的成功驗證了運－20的‘優質’！一切都在計劃之中，一些極限要求都達到了原來的設計意圖，特別是飛機有比較良好的抗顛簸特性，比較舒服。”試飛員描述飛行感覺是“飛機很平穩，具有優良的氣動特性、起飛着落特性、承載能力等。”該運輸機的試飛員正在培訓中。

　　 據悉，運－20原型機的試飛還要接受帶有損害性的任務考驗，譬如強度試驗、顫振試驗、失速速度飛行、結冰任務等極限飛行、高風險飛行科目。“要全部驗證，原型機大概要飛行上千架次。”“飛機試驗一定要做到萬無一失、非常精準，才能投入使用！試驗過程中需要對飛機的邊界性和極限性進行很多測試。要飛到邊界，還要做很長時間的努力。”

　　 “首飛成功只能證明飛機能飛上天，而真正的考驗還在試飛階段，這個過程相當長，要求很高，風險很大。”曾長期承擔某國家重點型號戰機研製監造任務的高級工程師林殿君告訴記者，首飛成功後，還要經過調整試飛、定型試飛等環節的論證，才能定型和批量生產，交付用戶。

　　 記者了解到，當飛機的迎角增加到某一數值後，飛機的升力係數如不升反降，導致飛機升力迅速小於飛機重力，飛機便會很快下墜，這被稱為“失速”。林殿君說：“飛機失速後，就是一點也不能上升了，要往下掉了，這個時候事故比較多，試飛員必須趕快採取措施！”

　　 所謂“飛邊界”，就是試飛員在真實飛行狀態下，對飛機的飛行高度、速度、迎角、過載、發動機啟動、武器發射等各種邊界狀態，進行試飛考核，飛出各種極限數據。這是一個個接近、達到甚至超過飛機設計的高風險試飛科目，一般訓練中絕對禁止，但試飛員必須飛出數據。

　　 一位常年從事這種“冒險飛行”的試飛員說：“邊界飛行，飛機都處於非常危險的狀態，因為它不可控，而一旦超越了邊界，飛機更是處於複雜狀態，要把它從邊界挽救回來，難度極大。試飛員只有通過特殊操控才能控制和挽救飛機，否則，只能眼睜睜地看着飛機墜毀……”

　　 據相關人士透露，運－20還將在合適時機飛赴海上、寒區、高溫高濕地區、高原地區等空域“藍天考場”，在各種極端惡劣的環境下，接受各種考核。

　　突破數百項關鍵技術，3D打印顯威力

　　 記者了解到，運－20由全國數千家企業共同參與研製，統一製造標準難度空前，為我國航空工業史上的首次。它的成功首飛，是我國大型飛機研製自主創新能力的巨大躍升，標誌着我國與歐美先進技術水平的差距進一步縮小，甚至在某些領域可以並駕齊驅。

　　 從全面研製到首飛成功，運－20用了5年多的時間，只是以往同類飛機研製時間的2/3，甚至更短，在生產過程中採用了目前航空工業技術的最新成果。唐長紅說：“相比世界其它同類飛機的研製，這是一個相當快的周期。”

　　 運－20參考了俄羅斯伊爾－76的氣動外形和機體結構，並融合了美國C－17的部分特點。它採用常規布局，懸臂式上單翼、前緣後掠、無翼梢小翼，最大起飛重量220噸，載重超過66噸，最大時速≥800千米，航程>7800千米，實用升限13000米。擁有高延伸性、高可靠性和安全性。

　　 唐長紅介紹說，200噸級意味着運－20是中國研製的最大飛機，它突破了數百項關鍵技術，標誌着中國躋身世界大飛機行列，“它充分體現了時代技術，將是未來很長時間內中國大型運輸機平台”。

　　 據悉，國內外報道分析認為，運－20的性能要優於俄羅斯的伊爾－76，與其最新改進的伊爾－476性能相當，在承載能力上略低於美國的C－17，而大幅領先於日本的C－2和歐洲的A－400M。

　　 據了解，運－20採用了當今世界上頂尖的激光堆積成形技術(即3D打印技術），打印生產零部件。它成功應用激光鈦合金成形技術，使我國在航空材料科學領域第一次走在了世界先進水平的前列。研製生產中充分運用了數字化，充分發揮了並行工程的好處。駕駛艙設計還運用了動作捕捉技術，模擬實際操作情況，研製人機功效最優的座艙布局。

　　 這個龐然大物要飛起來，需要輕而有強度的結構，且能在極限、惡劣環境下運行，僅此要突破多重關鍵技術。唐長紅說，“該機採用超零件基因、輕質材料,在空氣動力學、大型結構的設計和製造，機載設備、高可靠性操縱系統的研製等方面，都有重大突破。”航空電子系統的技術水平已達到當今世界先進水平。

　　 運－20將虛擬現實技術應用到駕駛艙人機功效的分析和評估，如，設計人員身上布滿各種動作捕捉裝置，通過頭戴式顯示器，用完全虛擬的方式設計駕駛艙；再如，可以檢驗駕駛艙整體布局的美觀度、飛行員視野與頭部活動空間、操縱手柄（或按鈕）與顯示器等布置合理性、儀錶板反光影響、顯示屏亮度舒適性及駕駛員飛行疲勞等。駕駛艙還裝備了4個大型液晶顯示屏，這是我國軍用運輸機首次配備平顯。

　　 運－20使用多輪多柱式起落架，可在條件惡劣的簡易機場起降，就連機場旁的草地經過平整後也能起降，最短時六七百米就能飛起來，在比較粗糙的機場如山區的小機場就可以降落。據悉，中國進口的伊爾－76MD運輸機起飛距離最少需要800米，美國的C－17運輸機簡易機場起飛距離不到427米。

　　“運—20”有望裝上“中國心”

　　 國內一位權威航空發動機專家認為，“發動機的研製難度非常大，幾乎不亞於再造一架飛機。”而大涵道比渦扇發動機的研製，則是制約我國研製大飛機的主要瓶頸。

　　 “涵道比”是渦輪發動機外涵道與內涵道空氣流量的比值。同樣的燃料，涵道比高的發動機，由於推進效率高，油耗低，可以飛得更遠，載荷也更大。“大涵道比渦扇發動機”是指涵道比4以上的渦扇發動機，耗油率低、噪聲小。這種發動機的研製投入巨大，周期長、風險大，一直被美、英、法、俄等少數國家的幾家公司所壟斷。

　　 中國空軍指揮學院教授喬良少將說，中國航空工業正在研發更強大的國產發動機替代俄產品，相關工作已接近尾聲。國產新型大功率發動機的使用，未來將使運－20的最大載重量至少再提升10噸左右。唐長紅說，即將配備運－20的國產發動機，目前取得了很大的進展。

　　 不久前，一種大涵道比渦扇發動機在我國伊爾—76空中試驗台試飛的照片曝光，引起媒體廣泛關注。分析人士指出，這就是中國以“太行”發動機為基礎，自行研製的渦扇-20大涵道比渦扇發動機（也稱“WS－20”），將主要用於運－20，未來，還可作為大型客機、新型雙發中型運輸機、飛翼布局遠程隱身轟炸機和第二代遠程反潛巡邏機的主要動力。

　　 運－20首飛時安裝了4台俄羅斯的D-30KP2發動機，耗油率高，推力為117千牛。在測試的第二階段，將安裝國產的WS-20渦扇發動機,推力122千牛。

　　 據外國媒體推測，WS－20發動機已經進入飛行試飛階段，將在未來5至7年內投入使用。至此，我國成為繼美、英、法、俄之後第五個能夠獨立研製大涵道比高性能渦扇發動機的國家。該型發動機不僅填補了我國航空發動機領域的一項重要空白，更是我國航空發動機發展道路上具有里程碑意義的一件大事。可以說，邁過這道坎，中國航空發動機將正式進入發展的“快車道”。

　　 “太行”發動機是我國自行設計研製的首款具有自主知識產權的高性能、大推力、加力式渦扇發動機，其推重比達到8，即產生的推力是自身重量的8倍，已處於世界先進水平。航空發動機專家、中國工程院院士陳懋章說，“太行”發動機具有里程碑意義，其成功研發，不僅標誌着我國航空發動機的研發從“渦噴”向“渦扇”轉變，而且使我國航空發動機實現由中等推力向大推力演進。他認為，“中國航空發動機行業正在籌謀一場漂亮的翻身仗”，“我國在軍用和民用發動機方面都在發力追趕，‘太行’無疑大大縮短了追趕的時間。與運－20將裝配上國產動力一樣，我國C－919等大型客機也將擁有一個‘中國心’！”

　　 有專家分析認為，國產大涵道比渦扇發動機的成功研發，將解決困擾中國大飛機發展的“心臟病”，以運－20、C－919為基礎的特種飛機平台和其它新型飛機的研發速度必然加快。

　　 2013年7月，美國智庫“國際評估與戰略中心”公布了中國軍事問題專家理查德·費舍爾的一篇文章，文章稱，一旦中國國產大涵道比渦扇發動機研發成功並應用到運－20運輸機上，估計可將其最大運力提升至65噸——不但可以為解放軍三個空降師提供巨大運力，還可以運輸中國軍隊現役的ZBD-09輪式步戰車。環球網軍事特約評論員雷澤認為，目前，我國除研製軍民兩用的渦扇-20發動機外，還在研製以C－919客機為裝機對象的長江－1000A發動機，並計劃生產具有世界超一流水平的LEAP－X發動機。除此之外，中國已在研究下一代推力為200至400千牛的多款先進大涵道比發動機。種種跡象表明，中國大涵道比發動機的春天已經來臨。