援助汤加转场三次 运20与C17仍有差距

墙内自媒体军闻局文章:1月27日起,中国空军3架运-20大型运输机出动,携带33吨各种应急物资飞往汤加,28日凌晨2点,中国空军首架参与了汤加空运任务的运-20大型战略运输机顺利返抵广州白云国际机场。该架运-20主要作为备用机和先导机,负责对汤加领空进行空域观测和气象保障。1月29日17时,承担了物资运输的2架运-20大型战略运输机也成功返航。

运-20空运汤加:单程航程一万余公里,中途降落三次

此次任务单程航程就达到了空前的一万公里以上,是运-20执行过的任务中航程最远、难度最大也是最艰巨的。2架承担着物资运输的运-20先是在印度尼西亚北苏拉威西省万鸦老市经短停整备后,又飞往巴布亚新几内亚首都莫尔兹比港,再经短停整备后飞往斐济首都苏瓦,这才从苏瓦飞往汤加首都努库阿洛法。

由此看来,中国空军这2架运-20为了将物资空运往汤加,就在中途起降了三次。这其中虽然含有气象等因素不具备让运-20在印尼直飞汤加王国的条件,但至少跟航程有关:往返航程甚至接近2.5万公里,即便只计算单程航程,也需要1架空载的运-20至少在中途加一次油。不过,这也是一个了不起的成绩了,也是中国运-20运输机飞得最远的一次。说起运输机远距离航行,必然是美军经验多,美军在全球执行运输任务,自然少不了大型运输机,其中最具代表性的就是C-17运输机。从整体大小来看,运-20与C-17相比整体性能也逊色一些。

运-20和C-17运输机航程数据横向对比

据公开资料显示,现有搭载了4台WS-18发动机的运-20最大航程达到7800千米。而众所周知,WS-18脱胎于D-30KP2涡扇发动机,还要比后者轻了300kg、推力大8~9%,油耗降低了20%。虽然D-30KP2发动机诞生自上世纪60年代,属于中涵道比涡扇发动机,但无论是原装的D-30KP2还是WS-18,到底都是一款不折不扣的“油老虎”。

运-20最大载重量只有55吨,和C-17的77吨相比还是有着点差距。但这一差距还是发动机的锅:C-17“环球霸王”大型战略运输机搭载的是F-117-PW-100涡扇发动机,属于第二代大涵道比涡扇发动机。该发动机的最大推力达到18.9吨,四台也就能够同时产生最大达到75.6吨的推力。

准备出发的运-20运输机

抵达汤加的运-20运输机

而即便是经过改良、提升推力的WS-18其最大推力也不过13.2吨,更别提只有12.5吨推力的D-30KP2。四台WS-18最大推力只有52.8吨,这么算下来运-20四台发动机的推力甚至要较C-17少了足足22.8吨!

C-17运输机运力强大

得益于F-117-PW-100涡扇发动机的使用,C-17运输机的最大起飞重量达到了272吨,最大载重达到77吨。由于该型发动机系大涵道比涡扇发动机,虽然推力要较D-30KP2还要大,但是其耗油量相对低。这使得C-17的最大航程能够达到11600公里。所以说,C-17运输机在执行任务时候,航程和载重量都占有优势。

在这里需要补充一点:涡扇发动机利用燃烧室产生的高温空气和涵道吸入的冷空气混合,进而向后“推”出产生推力。当外涵道比越大时,其空气流量也就越大,这样也就更利于长途飞行所需的发动机长时间运作和降低油耗。

俄罗斯全新的伊尔-76MD-90A运输机

所以当今世界上各国使用涡扇发动机的客机、大型战略运输机(除前苏联/俄罗斯和中国的伊尔-76、运-20外),均要求采用大涵道比涡扇发动机。最新的伊尔-76MD-90A在最新的改进型上也用大涵道比的PS-90A涡扇发动机替换下原本的D-30KP2,在航程和载重量都有明显的提升,进而也衍生出了A100预警机和伊尔-78MD-90A加油机。很显然,运-20换用大涵道比涡扇发动机迫在眉睫,这有利于提升运-20的航程和其发动机持续工作能力。若换用的发动机推力更大,那么还将促使运-20提升其载重量,极有可能达到甚至部分超过C-17“环球霸王”的水平。

如何使运-20提高航程?大涵道比涡扇发动机是关键

如何使运-20大幅提高其航程?空中加油行不行得通?空中加油当然是一个相对可行的续航手段,但是运-20这么一架体积庞大的飞机对于现阶段的中国空军来说,为其进行空中加油的几率微乎其微:一方面,美军因为是全球部署所以有条件在各大洲部署空中加油机,世界很多地方有着自己的空军基地,因而可以为途经的C-17进行空中加油。另一方面,美军装备的大型加油机都由客机改装,加油机本身耗油比较低,载油量也比较大,而我们装备的加油机是运输机改装而来,自身飞行就很耗油了。如果使用空中加油机为运-20加油,若是像此次汤加空运一样,难不成需要有一架伊尔-78或者运油-20伴飞?这完全是不可能的。

显然,要想让运-20提高航程,只能提升发动机的性能。但是只依赖在先天条件不足的D-30KP2/WS-18这样的中涵道比涡扇发动机基础上改进,是完全不可能的。由于设计结构限制,这两款发动机不可能在提高其功率的状态下还能大幅度改善其耗油量,也不可能在降低耗油量的状态下提高其输出功率。

大涵道比涡扇发动机的装机使用,才是令运-20提高航程的关键。就以波音737这款客机来说,该机在波音737-200时才使用JT-8D低涵道比涡扇发动机,最大航程仅3440km;而换用了CFM-56大涵道比涡扇发动机的波音-737-400航程就提高到了4005km,目前大量使用的波音737-800最大航程已经达到了5665km,足足比当年的波音-737-200多了2225km,在其基础上增加了64%。

这虽然是民用飞机,但是道理是差不多一样的:很显然,若想要运-20运输机飞得远、运得多,必须要换用大涵道比涡扇发动机。目前来看,中国至少拥有WS-20和CJ-1000两款大涵道比涡扇发动机处于在研制状态。其中,WS-20的涵道比大约为8:1,用作军用;CJ-1000的涵道比则达到了9:1,作为C-919、CR-929等干、支线客机的发动机使用。

根据2020年底“e网西航”微信公众号发布的文章判断,WS-20的内径达到了2.3米以上,美国C-17大型战略发动机配备的F-117-PW-100发动机内径只有2.18米,最大推力达到18.9吨;由此推测WS-20的内径要大于后者,推力也将不小于后者。那么在这一条件下,未来对WS-20的性能提升空间将要比F-117-PW-100发动机更大。

大运新发动机呼之欲出

目前,无论是从中国航发动力公布的2021年上半年来年度报告中“国内首条大涵道比涡扇发动机脉动装配生产线”还是卫星图上看,运-20已经开始装配WS-20发动机,且该发动机的量产已经步入正轨。

未来完全换用WS-20发动机的运-20将能获得极为可观的载重、航程性能,达到与C-17战略运输机相同的水平也并不令人意外:运-20四台发动机的推力相比C-17战略运输机发动机总推力的差距逐渐变小,在载重量上却达到了后者的80%以上,我们有什么理由不相信中国航空工业的科研人员能够研制出性能完全达到C-17水平的大型战略运输机?

中国空军距离拥有世界一流的战略运输机只差这一点。无论是俄罗斯的伊尔-76MD-90A还是美国的C-17,这两款大型战略运输机均使用着大涵道比涡扇发动机。在卫星图上我们也能看见装配了WS-20涡扇发动机的运-20出现,它将经历试飞等阶段,距离服役已经很近了。

小结

在攻克了大涵道比涡扇发动机这一关后,中国的战略运输机工业才能向起飞重量更大、航程更远的战略运输机迈进。因为有了丰富的研制经验,这才有在现有发动机的基础上不断进行增推或是研制更大推力发动机的可能。

苏联当年的黑科技是让涵道比达到5.7,勉强迈入大涵道比涡扇发动机行列的D-18T拥有高达23.4吨的澎湃推力,相信中国的航空工业完全具备这样的条件。而如果能在WS-20的基础上研制综合性能更强大的大涵道比涡扇发动机,那么距离中国的拥有自己的“安-124”这类超重型战略运输机也就不远了。

总体来说,这次空运汤加彰显了中国空军的战略运输实力,也让空军丰富了超远程空运的经验教训。新的一年里,运-20的行列里极有可能迎来装配WS-20的新面孔,这才是运-20完全成熟的标志!

热点

发表评论