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    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    發布日期:2022-5-5

    前言

    在渦軸發動機領域處于領先地位的一直是美法兩國,擁有GE這種渦軸巨頭的美國自不必說了,但要說目前世界上最大的渦軸發動機生產廠商,還得是法國的透博梅卡公司,全世界所有的直升機發動機中,每10臺就有超過4臺是透博梅卡的產品或其仿制品。但現在渦軸發動機領域的“頂級玩家”又多了一個,那就是中國,大有從兩強爭霸過渡到“三足鼎立”的趨勢。

    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    透博梅卡公司的LOGO

    我國渦軸發動機是在仿制透博梅卡公司產品的基礎上發展而來的,沒想到卻在短短20多年的時間里實現了逆襲,在研的第五代渦軸發動機相比法國已經略勝一籌,這對長期積弱的中國航空發動機工業來說,不能不說是一個振奮人心的消息,下面就來梳理一下這段不平凡的趕超之路。

    蘇式發展路線的失敗

    同噴氣式發動機一樣,中國的渦軸發動機剛開始也選擇了蘇式發展路線。1958年,我國以蘇聯米-4直升機為原型仿制直-5,也一并仿制了前者的HS7星型活塞發動機,但早期直升機用的活塞發動機普遍存在功率小、重量大的缺點,后來120廠開始研制792型渦軸發動機,即渦軸5,它被定為直-6的動力系統。

    渦軸5實際上是以渦槳-5(仿自安24的АИ-24型渦槳發動機)為基礎,按照渦槳改渦軸的思路搞的,但直-6項目在批量生產15架的情況下卻被中止了,失去裝機對象后,渦軸5陷于非常尷尬的境地。

    好在很快出現了轉機,在渦軸5基礎上發展的渦軸5A又被選為直7的動力,渦軸5A參考了從越南獲得的UH-1直升機的T53-L11渦軸發動機,最大功率有2,200馬力。但起飛重量達14.4噸的直7顯然超過了我國當時的研制水平,再加上它在定位上又與仿制“超黃蜂”的直-8有些重疊,在生產了兩架原型機后也終止了研發。渦軸5再一次陷于無機可裝的境地,不得不跟著黯然下馬,至此,我國渦軸發動機走蘇式路線的努力宣告失敗。

    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    直7要比直8大不少

    選擇法式路線

    在渦軸發動機走蘇式發展路線無果后,借著與西方國家關系緩和的契機,我國又開始仿制法國渦軸發動機,主要發展了渦軸6和渦軸8這兩個型號,二者最終都獲得了成功,而且在仿制過程中我國還充分消化吸收了相應技術,為后來的自研乃至反超打下了堅實的基礎。

    渦軸6是法國透博梅卡III C發動機的測繪仿制型號,于1987年開始試飛,但后來卻遭遇了極大困難,相比原型發動機,渦軸6不僅功率下降,可靠性和壽命也不理想,特別是整機成本高昂,這直接導致了其產能非常低下。面對這種情況,我國采取了雙管齊下的措施:一面從加拿大引進PT6B發動機應急,一面用并不成熟的渦軸6小批量裝備了17架直8,從而使它獲得了在實際運用中充分暴露并解決問題的機會,這一決策后來被證明是符合航空發動機研制規律的。

    經過長期的摸索、改進和完善,渦軸-6相繼衍生出渦軸-6A、渦軸6B、渦軸6C等多款改進型號,可靠性、功率和產能等關鍵指標也逐步提高。特別是渦軸6C使我國渦軸發動機的技術水平達到了一個新高度,它在對透博梅卡III C發動機充分消化吸收的基礎上,創造性的應用了大小葉片技術,起飛功率由1100KW提高到1300KW,更難能可貴的是在功率大增的情況下尺寸和重量卻幾乎沒有增加。目前陸航的直8C、早期的直8B、直8F反潛直升機和直18預警直升機等型號換裝渦軸6C的工作正在展開。

    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    渦軸6C發動機

    渦軸8是法國阿赫耶發動機的測繪仿制型號,1981年中國航空進出口公司與法國透博梅卡公司簽訂了阿赫耶1C發動機的生產專利轉讓合同,同時引進的還有該發動機的全套設計、工藝、冶金和檢測資料。這對我國當時陷于困境的渦軸發動機研制工作無異于雪中送炭。

    但更大的驚喜還在后面,中法雙方于1992年、1996年兩次延長技術合同,我國得以引進了阿赫耶1D、1M、2C、2B1A等改型的技術專利,渦軸8也以此為基礎,形成了一個包括8A、8D、8E、8F、8H、8C、8J等眾多型號在內的龐大家族,這一系列發動機滿足了直-9、直-11、直-19的動力需求。

    可見,相比渦軸6,渦軸8的成長要順利得多,這一方面是因為它的研制難度相對較低,但最主要的原因是法國對我國進行了比較全面的技術轉讓,這在當時是很罕見的。

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    渦軸8

    后來,中法兩國在渦軸發動機領域的合作進一步深化,用“聯合研制”的方式運作了渦軸16項目,雙方各擁有50%的知識產權,各建生產線,但實際上渦軸16是我國按許可證生產的阿蒂丹3C渦軸發動機,背后自然也涉及技術轉讓。中法兩國用這種方式對可能存在的障礙進行了規避。通過渦軸16項目,我國獲得了不少大功率渦軸發動機的技術,受益良多,渦軸16在中國渦軸發動機研制歷史上的地位非常重要。

    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    渦軸16

    毅然開始自行研制

    在設計、制造和試驗方面有了一定基礎后,我國毅然走上了自行研制渦軸9“玉龍”發動機的道路,它是我國第一款具備完全自主知識產權,沒有參考任何國外機型的渦軸發動機。渦軸9有兩大技術特征,一是功重比達5.4,二是采用了FADEC(全權限數字式發動機控制系統),這對當時基礎薄弱的中國來說都是很了不起的。渦軸9于1991年立項,1998年完成驗證機研制,2006年裝備武直10開始型號試飛,2010年通過設計定型并批量生產。在這個過程中,發生了加拿大突然斷供PT6C-67C發動機的風波,這一變故最初導致功率尚不達標的渦軸9不得不提前裝備武直10,事后證明反而成全了渦軸9,縮短了它的成長過程,現在功率不遜于PT6C-67C的渦軸9G已經批量裝備武直10。

    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    渦軸9發動機

    在渦軸9的基礎上,我國又再接再厲,開始自研功率更大的渦軸10發動機,但由于渦軸10與“黑鷹”的T700系列發動機在技術指標上的非常相似,外界一直認為二者有不小的聯系,甚至認定渦軸10是T700的仿制品。在我國已經走上自研之路的情況下,怎么可能開倒車回去仿制T700這種幾十年前的產品,即使有過仿制T700的想法,也只不過是探索性質的嘗試罷了。渦軸-10于2002年開始預研,2008年正式立項,2011年轉入原型機試制,2012年首飛成功,要比渦軸9順利很多,看來,解決了渦軸發動機自行研制0和1的問題后,我國的發展后勁是很足的。

    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    渦軸10發動機

    后來居上

    繼渦軸10后,我國渦軸發動機的研制節奏越來越快,據相關報道,2019年第五代渦軸發動機的總體設計方案就已經完成,得益于在熱端部件大量應用新型陶瓷基復合材料,我國第五代渦軸發功機的重量僅約146千克,功率卻達1500千瓦,功重比達到10.3。而法國的正在研制的“阿內托1K”渦軸發動機的重量為232公斤,功率1864千瓦,功重比只有8。由此可見,我國已經青出于藍,后來居上,在渦軸發動機領域實現了對法國的局部趕超。

    10.3與8的功重比,我國新一代渦軸發動機已略勝法國一籌

    “阿內托-1K”發動機

    結語

    總而言之,我國在渦軸發動機領域從最初幾乎一片空白,到現在趕超世界先進水平,固然與廣大科研工作者的不懈努力息息相關,但也與我國當初選擇法國這個合作伙伴,并審時度勢,抓住了后者急于開拓中國市場的良機密不可分。如今,我國渦軸發動機的研制水平不但已經開始超越法國,更是已經超過了倍受眷顧的渦扇發動機,而渦軸發動機的研制難度并不比渦扇發動機低,這是值得反思的。最后,希望我們的渦扇發動機也像渦軸發動機一樣,最終實現趕超世界先進水平的宏偉目標。

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