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國產5代渦軸發動機已完成總統設計 十年內將追平歐美
送交者: 力挽狂瀾 2019年08月18日19:53:24 於 [軍事天地] 發送悄悄話

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  據國外媒體披露,在過去40多年間,美國共生產了4500多架UH-60“黑鷹”武裝直升機和1048架“阿帕奇”攻擊直升機,並憑藉其先進的性能廣泛裝備於該國陸海空三軍和盟國部隊,為其打贏多場局部戰爭立下了“汗馬功勞”。然而隨着航電設備、機載武器及直升機防護性能的不斷升級,這兩種飛機都變得越來越重,其共同裝備的T700第三代渦軸發動機改進潛力已被挖盡,直升機功率已明顯不足,不能滿足未來戰場的需要。而隨着近年來美國經濟的不斷下滑,美軍下一代直升機裝備計劃已被迫大幅推遲。為了繼續維持21世紀的超低空作戰優勢,美國陸軍已決定對這兩種直升機進行大幅改進,投巨資對發動機進行更新升級。

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  在經過長達12年的緊張競爭之後,2019年2月美國國防部決定,升級換代的渦軸發動機合同被授予GE(通用電氣)公司,其研發的T901渦軸發動機贏得了陸軍“改進渦輪發動機項目”(ITEP)競標,用於替換UH-60“黑鷹”武裝直升機和AH-64“阿帕奇”攻擊直升機所用的GE公司T700渦軸發動機,而其競爭對手霍尼韋爾與普惠合作研製的T900發動機則功敗垂成,痛失這一美軍未來最大的渦軸發動機訂單。無獨有偶的是,法國賽峰直升機發動機公司也在最近公布了其研製多年的,面向歐洲8~15噸級超中型和大型直升機軍民用市場研製的第五代渦軸發動機方案——“阿內托”(Aneto)渦軸發動機詳情,也引起了世人的廣泛關注。

  與此同時,我國也在最近獨立完成了第5代某渦軸發動機從概念至初步設計階段的總體方案設計,並在公開資料上披露了其某些性能指標。軍事觀察家根據這些公開資料,對這三種處於同代水平的中小功率高性能渦軸發動機做一性能大比拼。這三種渦軸發動機中,美國的T901渦軸發動機功率最大,由T700的1200(早期型號)至1471千瓦(最新改進型號)提高至2240千瓦,功重比由原先的5.88提高到11,而質量仍為204公斤;法國的“阿內托”渦軸發動機功率稍小,為1864千瓦(阿內托-1K),發動機質量為232公斤,其功重比為8,但最終可升級到2237千瓦,功重比提高到9.64;我國的第5代某渦軸發動機功率最小,功率只有1500千瓦,但質量最輕,僅重146公斤,功重比為10.3左右,僅次於美國的T901渦軸發動機。

  雖然功率最小,但從重量指標上看,完全可以原位替換武直十的渦軸9發動機,在發動機重量不變的情況下功率提高50%。在發動機油耗方面,美國的T901渦軸發動機油耗為0.206公斤/(千瓦·小時),油耗大幅最低,滿足了美軍提出的耗油率要比T700的1471千瓦型號降低25%的要求;法國的“阿內托”渦軸發動機油耗為0.228公斤/(千瓦·小時),油耗也比該國研製的上一代RTM322降低了15%;我國研製的第5代某渦軸發動機耗油量是三者之中最高的,達到0.248公斤/(千瓦·小時),但仍然比中法合作用於直15的渦軸16低15%。從發動機功率最大而油耗最低可以看出美國在中小型渦軸發動機的性能研究方面一直處於世界領先地位。

  實際上美國的第五代中小功率高性能渦軸發動機油耗還可以更低,例如T901的競爭對手:T900渦軸發動機比T901還要低3%-4%,只是美軍為了降低生產和維護成本,最終還是選擇了技術更為簡單,互換性更高的T901。在代表第五代渦軸發動機重要指標之一的渦前溫度方面,美國的T901和法國的“阿內托”渦軸發動機均沒有披露其具體數字,但從美方披露T901採用了耐高溫的陶瓷基合材料(CMC)來看,其渦前溫度會比T700發動機的1290攝氏度有很大提高。法國的“阿內托”動力渦輪據稱採用相對保守的溫度和應力水平設計,以儘量提高發動機壽命。由於上一代RTM322渦前溫度已達到1327攝氏度,其渦前溫度絕不會低於這一參數。

  我國則公布了第5代某渦軸發動機渦輪前溫度,為1390攝氏度,僅略高於直20用的渦軸10發動機,但燃燒室和渦輪採用了國產陶瓷基碳化硅纖維複合材料,使得發動機的質量大幅減輕。在研製進度方面,法國的“阿內托”進展最快,計劃於2019年年底開始適航取證;美國的T901則稍次之,計劃於2024年完成工程研製;我國的第5代某渦軸發動機進展最慢,於2010年完成項目論證,2018年前完成了總體方案設計,筆者預計將在2028年前完成全部項目定型工作,趕上歐美國家先進渦軸發動機的技術水平。


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