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轰-20用什么型号航空发动机?
送交者: 中国海军 2020年11月21日21:53:56 于 [军事天地] 发送悄悄话

轰-20用什么型号航空发动机?

轰-20用什么型号航空发动机?


轰-20

我国的大型隐身战略平台轰-20,应该是在研的国产大推力大涵道比涡扇发动机,类似涡扇20的隐身改型,是非加力涡扇发动机,正常推力达到13000至16000公斤。而美国B-1B超音速战略轰炸机发动机加力推力不过13608公斤。轰-20推力已经赶上美国B-1B的加力推力了,飞机再造大一点,装满油,军方的两个硬指标:洲际航程,载弹量都达标了。但同时也感受到我国轰20研制的无奈,拿得出的适用发动机只能是涡扇20改型。

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余下就只剩下隐身技术了。我国雷达隐身技术经过前期四代隐形战斗机的大会战攻关,真可谓是硕果累累。隐形技术,准确的术语应该是'低可探测技术'(low observable technology)。隐形技术包括:雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等,有的隐形武器已投入战场使用,在战争中显示出巨大威力。隐形飞机主要通过降低雷达截面和减小自身的红外辐射实现隐形。我国的雷达隐形技术已经完全过关了,隐身效果世界一流。轰20的隐身主要解决红外隐身所遇到的难题。上世纪90年代服役的美国B2轰炸机在红外隐身方面就做得不错。所以我们的轰-20像B2轰炸机就不以为怪。

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美国B2轰炸机

轰20未来可衍生出多种隐形飞机,目前正小步快跑研制,但是难度很大。因此出现了牺牲隐身性能获得航程增加的翼尖小翼改动小设计。

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翼尖小翼扰流效果图

轰20隐身技术离子隐身装置

从各方面的资料显示,中国轰20未来极有可能使用这种隐身技术。在西飞首次披露了轰20某项目S弯排气管尾段样件顺利交付一飞院!”,由于结构复杂、体形硕大、内胆内腔的成型要求高,带来了非常大的挑战,该项目实现了激光焊接工艺技术在公司的首次工程化应用。”

另外,轰20成本因素也是一个非常重要的指标,特别对于研制生产方指标。因此轰20的研制生产应该是保证成本控制,估计30-40亿人民币一架(生产量决定)。

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轰20具有较强的隐身能力,基本性能类似美军的B2和B21轰炸机。一个激光增材制造的飞机钛合金超大型整体承力框,据称该承力框的面积达16平方米,有分析人士认为,这是用于轰20身上的一个重要部件。承力框上的两个圆孔,明显是为了发动机穿过而预留的结构。

轰-20用什么型号航空发动机?


轰20的钛合金超大型整体承力框

轰20究竟采用怎样的发动机

一般认为,轰20将采用涡扇10太行发动机,或者更加先进的涡扇15发动机,因为这是我国自行研制的第三代和第四代战斗机的标配动力,推力大,技术性能先进,而且已经接近成熟,安装到轰20身上是水到渠成的事情。

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在测量钛合金超大型整体承力框的两个圆孔时发现,它们的直径达到1.5米,远远大于涡扇10太行发动机1.16米,正好是俄罗斯D30发动机的尺寸。这意味着轰20有可能会采用D30发动机,或者国产型号涡扇19,而不是此前呼声最高的涡扇10太行。

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两个圆孔的直径达1.5米,超过涡扇10发动机的尺寸

在轰20立项的时候,涡扇10太行尚未成熟,任何一个国家研制新装备,都不会以未成熟的发动机为基础,因此当时唯一的选择就是D30或者AL31系列。从另外一个方面来说,无论是运20,还是轰6K都采用D30发动机,或者其国产型号涡扇18,使用它们未尝不可。空军使用发动机,一向是力求可靠和保守的。相比涡扇10,D30和涡扇18显然更加可靠,而且耗油率更低,采用D30或者涡扇18后,推力更大,能够研制出体型更为巨大的远轰。

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D30推力更大,更省油,飞机航程更远

实际上,D30和涡扇18是一种推力非常大的涡扇发动机, 其单台推力117.6千牛 差不多12000公斤,超过涡扇10A 的8637公斤,同时也超过美国B2轰炸机使用的F118-110非加力涡扇发动机,后者最大推力只有7847公斤,也有说8618公斤的。

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中国空军多种大飞机都采用D30或者涡扇18发动机

如果轰20采用D30或者涡扇18发动机,其航程将超过20000公里。美国当年选中F118-110作为B2的发动机,是因为那个时候美国的各项隐形技术还不成熟,加之美国有众多的前沿军事基地,不需要那么长的航程。但中国则不同,如果没有这么长的航程,就起不到应有的作用。

轰-20用什么型号航空发动机?


从中国的角度来说,如果研制的远轰不能威胁到美国本土,那么其使用价值,就至少减少了一半。如果远轰能够携带3吨炸弹,直接攻击美国的本土比如:纽约,那么这才是真正的战略轰炸机。那时候,中国的远轰翅膀扇动一下,美国的股指就要跌掉一半。

轰-20用什么型号航空发动机?


现在国外媒体更关心的是轰20用什么样的发动机完成首飞,而最终定型又会采取哪种发动机。很多人认为,既然轰20是一种达到世界先进水平的隐形战略轰炸机,就该采取全新研发的新型发动机。

B2A在中央机身两侧的发动机舱内,安装了4台GE公司的F118非加力涡扇发动机,单台最大推力8618公斤,发动机重量为1452千克,推重比5.9。F118发动机,其实就是在F110(用于F14、F15、F16等美国主力战机)涡扇发动机的非加力版,增加了风扇压比和空气流量。4台F118相加,最大推力可以达到34.5吨,在B2满载170吨时,仍然可以到达20%的最小推重比,让B2安全飞行。那么我方是否会改造和F110基本相当的太行改发动机,或者干脆用推力更大的涡扇15,去掉后燃器当做轰20的首飞发动机或以后的定型发动机呢?经过论证就会发现,太行改去掉后燃器,最大的推力仅仅8000公斤级别。如此一来,轰20的体量就会比B2还要小,而我们既没有美军那样的全球化分布的大批基地,更要突破多重岛链的包围圈,轰20基本上不可能获得B2的那种多次空中加油的机会。因此轰20需要定位在一次加满油,航程必须不小于B2的标准。这就要求轰20的整体体量不会小于B2,因此首飞推力也必须大于B2!

轰-20用什么型号航空发动机?


国内现有的合适发动机,只有D-30KP-2和改进的国产版本涡扇18,这也是目前的运20和轰六K的主力发动机。4台D-30KP-2发动机的最大推力可达到46吨以上,完全可以满足200吨左右大飞机的飞行。因此D-30KP-2发动机自身比F118超重840公斤的问题也可以平衡掉。那么有没有可能,先用目前的发动机首飞,将来再改用涡扇15的变形版呢?个人认为概率不大,因为涡扇15毕竟是为战斗机设计,其直径和进气量都比太行改增大的有限;这两者距离涡扇18这类直径1.5米的发动机还是差别很大。与其将来用涡扇15放大直径,还不如在现有的涡扇18的基础上进行更深层次的升级。

涡扇15这类高性能发动机的涡轮前温度已经高达1700K以上,而涡扇18却只有1100K左右。涡扇18现在接近12吨的最大推力,装4台在轰20上,甚至还比B2的最大推力大出接近45%,完全够用。

轰-20用什么型号航空发动机?


而真正的问题,是如何提高燃油效率,提高发动机在长时间连续工作时可靠性方面努力。主要的改进措施,是让涡扇18全权数字化,增加全发动机寿命到几万小时,减小压气机气隙及转动阻力,减少磨损增加效率,3D打印组合,减少零件数,减少维护工作量。若能实现全部升级目标,不但我们的轰20会在航程和载弹量方面全面超越B2,而且轰六机群也会受益,因为他们可以和轰20共用同一种发动机。


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