2022年5月24日,我国一家公司在某短视频平台上面发布了一段视频,上面写着“火烧飞机,即将拆解!”

安225运输机有什么用(为什么说安225运输机残骸上的D-18T已经落伍)(1)

视频中的飞机正是世界最大的军用运输机安-225巨型运输机。这款飞机的能耐很多网友都耳熟能详,在此就不再赘述,有兴趣可自行了解。

安225本身造价十分高昂,高达40亿美元,但应用范围又很小,从经济角度看,研制这款飞机很不划算。当初前苏联研制这款巨型运输机的主要目的是运载航天飞机,在前苏联航天飞机项目中止后,安225重要性自然一落千丈,因此只造出一架,另一架半成品也因缺少市场竞争力,一直被闲置在仓库中。

虽然安225本身市场竞争力并不高,但它采用的D18T三转子涡扇发动机却仍有很高的价值

安225运输机有什么用(为什么说安225运输机残骸上的D-18T已经落伍)(2)

D-18T

1979年,前苏联伊夫琴科设计局开始基于D-36的核心机放大,设计出D-18T三转子涡扇发动机,并于1980年首次全尺寸运转。1982年12月24日,D-18T开始被装上安124进行测试飞行。

资料显示,D-18T三转子涡扇发动机干重约4.1吨,推力为229千牛,推重比约5.7,涵道比5.6,耗油率0.581kg/(daN·h),涡前温度1600K左右。

“涡前温度1600K”这个参数在40年前确实很有竞争力,然而,放到现在来看,这个参数已经严重落后。

衡量一款涡扇发动机是否先进的一个很关键参数就是涡前温度,涡前温度越高,燃油效率越高,单位推力越大。

如今国际上公认的第四代大涵道比涡扇发动机的涡前温度已经达到1950K以上,领先D-18T两代。我国C919客机采用的LEAP-1C发动机的涡前温度就达到1950K,我国正在研制CJ1000涡前温度也是1950K,而我国正在研制的CJ2000涡前温度更是高达2200K!

安225运输机有什么用(为什么说安225运输机残骸上的D-18T已经落伍)(3)

CJ1000发动机1:1模型

显然,诞生近40年的D-18T已经开始落伍了,最为突出的是其耐高温材料已经落伍。如果只是为了研究前苏联的大涵道比涡扇发动机材料,并加以借鉴,那完全没有必要。

与多数人印象相反,我国的航空发动机材料技术并不差,至少已经超过前苏联的水平,反而是设计经验上比较欠缺。事实上,在涡扇20研制成功之前,我国还从未研制出一款合格的大涵道比涡扇发动机,相比欧美国家来说,研制经验十分匮乏,根本无法同美国、英国相比,就连前苏联也比不过。

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2015年,中航工业董事长林左鸣透露我国最新的涡轮叶片能承受近2000度高温

目前的涡扇发动机有三种转子模式,单转子、双转子和三转子。其中单转子因其稳定工作范围较窄,已不适应技术发展潮流,而双转子和三转子至今仍是涡扇发动机发展潮流。

涡扇发动机的运行原理是,通过风扇、多级压气机将空气压进燃烧室中,与喷出的燃料混合后进行燃烧,产生的高温高压气流,吹动涡轮后,从尾喷管喷出,最后产生推力,推动飞机前进。由于风扇、压气机分别与涡扇发动机燃烧室后面的多级涡轮连接,因此,在燃烧的高温高压气流吹动涡轮时便会带动其高速持续运转。

这个运作过程中,为不断加压气流,涡扇发动机的内涵道通常设计前后大,中间小的葫芦状。由于音障的存在,叶片边缘的线速度在接近音速时就会阻力大增,因此,通常以省油为主要目标的大涵道比涡扇发动机一般各级叶片线速度都低于音速,以减少气动阻力。因此,理论上,最理想的大涵道比涡扇发动机是,从中间往前后方向,每一级转速都逐渐降低。然而,由于发动机中间的转轴是互相嵌套的,每增加一根嵌套转轴,发动机的设计复杂度就增加,润滑系统也更加复杂,因此涡扇发动机的转轴通常只有2根或者3根。

拥有3根嵌套转轴的涡扇发动机就是三转子涡扇发动机,相比双转子涡扇发动机,它可以将涡扇发动机的多级轮盘叶片设计成3种不同转速状态,更有利于让各级轮盘叶片运行在最佳转速状态,以便提升气动效率,并提高发动机的稳定性。

安225运输机有什么用(为什么说安225运输机残骸上的D-18T已经落伍)(5)

英国罗罗公司研制的RB211三转子涡扇发动机

研究表明,同等条件下与双转子结构相比,三转子涡扇发动机转速略低,涡轮前温度更是低150~200°C。换句话说就是,三转子涡扇发动机能够以落后一代的材料达到双转子发动机的性能,或者以相同的材料技术达到更好的性能。

虽然D-18T本身性能已经开始落伍了,但它的三转子设计仍然具有很高的价值。如果能够吃透这项设计,我国就有望通过三转子设计弥补材料方面稍逊于欧美发达国家的不足,追平美、英涡扇发动机最先进水平。

由此可见,回收安225残骸对我国来说是很有价值的。

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