涡轴发动机一般用于直升机,直接决定着直升机的综合性能,重要性不言而喻。长期以来,美国、法国在这个领域一直处于领先水平。
最近,美国GE公司宣布开始测试第五代涡轴发动机T901-GE-900,其性能指标再次领先世界一大截,计划2024年定型量产。
T901-GE-900涡轴发动机
美国公布的数据显示,T901-GE-900重约204千克,功率2237千瓦,耗油率低至惊人的0.206千克/(千瓦·小时),功重比高达10.97。使用寿命长达6000小时,比T700-GE-701D多20%。
与它的前身T700-GE-701D发动机相比,T901发动机增加了50%的功率,燃油消耗率降低了25%,从而减少了燃油的使用和碳排放。
事实上,T901的油耗还不是最低的,其竞争对手T900的油耗甚至还要低3~4%!只是考虑到可靠性,可维护性等指标,美军最终选择了T901涡轴发动机。
T901-GE-900相比T700-GE-701D的提升幅度
为了满足美军非常超前、苛刻的性能指标要求,T901发动机应用了众多先进技术。GE公司通过大胆应用单晶叶片、金属基陶瓷复合材料、整体叶盘、增材制造等先进技术,最终让T901发动机的热负荷、功率、功重比、减重效果、节约燃油效能、寿命、节约使用成本等指标相比T700系列发动机有质的提升。值得一提的是,T901发动机使用了大量的3D打印零件。
GE公司表示,T901发动机将增加UH-60M直升机的航程,当运载9名作战队员时,航程增幅高达161%,达到141海里(261公里)。新发动机还将使UH-60M直升机在30海里距离上的有效负载能力提高150%,达到2,683千克(约合5916磅)。
目前,我国已经量产的最先进涡轴发动机是涡轴10发动机。得益于涡轴10的高可靠性,有“中国黑鹰”之称的直20整体技术指标已经反超美国黑鹰直升机,并大量交付客户使用。
直20通用直升机
资料显示,其重量约为228千克,额定功率1600千瓦,应急功率2000千瓦,涡前温度约1663K(约1388℃),功重比7,耗油率0.28千克/(千瓦·小时)。涡轴10总体技术指标只相当于第四代涡轴发动机,技术水平和美国的T700-GE-701D基本相当。
令人欣慰的是,我国的第五代涡轴发动机也已经处于研发当中。
根据国内媒体披露,2010年,我国完成第五代涡轴发动机项目论证,2019年我国独立完成了第5代某涡轴发动机从概念至初步设计阶段的总体方案设计,并在公开资料上披露了其某些性能指标。
资料显示,我国的第五代涡轴发动机重约146千克,功率1500千瓦,功重比达到10.3,但耗油率为0.248千克/(千瓦·小时),预计2028年可定型量产。其总体技术水平和美国的T900-GE-900涡轴发动机相差不大,但耗油率方面仍然有不小差距。
不得不承认,美国在航空发动机领域的技术储备十分雄厚,短期内我国想要全面赶上绝非易事! 当然,我们也要有足够的信心,只要坚持研发,积累足够经验,也许10年后我国就能追上美国的顶尖水平。
根据设计指标分析我们发现,我国正在研发的第五代涡轴发动机的技术水准竟然略高于法国的第五代涡轴发动机!
资料显示,法国的“阿内托1K”涡轴发动机重量为232公斤,功率1864千瓦,功重比8,耗油率达到0.228千克/(千瓦·小时),但最终可升级到2237千瓦,功重比提高到9.64。虽然比中美的第五代涡轴发动机略差,但法国的第五代涡轴发动机进展最快,2019年就完成适航取证,并将在取得我国的认证。
法国"阿内托-1K"涡轴发动机
根据进度推测,我国的涡轴发动机整体研发能力已经和法国基本相当,我国再也不必羡慕法国的涡轴发动机技术,只要稳扎稳打,我国将很快造出技术水平相当的第五代涡轴发动机。
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