轰20服役前的终极拦路虎:发动机的“心脏病”困局如何破 _715a资讯

轰20服役前的终极拦路虎:发动机的“心脏病”困局如何破

来源:进击的熊爸爸 发布时间:2018-02-28 04:48:17    览浏字体: [打印] [关闭]  

作者:瀚海狼山

声明:瀚海狼山授权发布,未经作者许可请勿转载

截止2018年2月底,中国新一代的空天主战神器——“20系列”中的歼20、运20、甚至直20,都已经露面,有些甚至已经公开服役成军,网络图片满天飞。但唯独轰20,至今未露庐山真面目。有西方学者认为,轰20根本就不存在,只是中国方面的战略忽悠。甚至国内有一部分人也是这么认为的。若西方军界真的都这么想的,那么我们的战略忽悠就成功了。

其实,中国空军已经把这个项目说得很明白了。2016年9月,马晓天将军在长春的航空开放活动上,面对媒体披露:中国正在发展新一代远程轰炸机。这个表态再清楚不过,说明轰20是确确实实正在研发的战略装备。

轰20至今没有露面,战略保密自然是首要因素。但笔者认为,更深层次的原因,在于轰20的研发,曾经遇到了“终极拦路虎”。大大阻碍了轰20的整体研发和生产进度,而这个拦路虎,目前已经为我们部分解决。

轰20的研发,对中国航空工业的挑战极大。

首先是设计方案的选择。是选择类似B1B的超音速突防方案,还是选择B2的飞翼造型全隐身方案?目前看来,最终类似B2的方案是肯定的。因为在空中武器全隐身的时代,再研发非隐身的大型轰炸机,已经没有意义。

其次是重型轰炸机的机体结构强度设计。B2的最大起飞重量高达170吨,翼展达52.4米,几乎就是一架隐形的波音747,而中国现役的轰-6K,只是中型轰炸机,最大起飞重量只有72吨。一步到位的增加100多吨,确实有风险。但我们已经有制造220吨起飞重量的运20的成功经验,现在研发170吨级别的大飞机,从机体结构强度设计上,已经没有太大的问题。

第三,是大型隐身飞机的隐身造型、隐身蒙皮和吸波材料的水平。这方面问题也不大,B2的整体外形可以拿来就用(美国人收不到B2外形的专利费),而且还有更多更新的优化方案;隐身蒙皮和吸波材料,中美在技术水平上基本并驾齐驱,领先全世界。歼20和歼31的隐身材料,比F22A的氧化铁涂层隐身技术领先一代,和F35的薄膜整体隐身蒙皮基本同代。因此隐身也不是问题。

第四,就是飞翼造型飞机的静态高度不稳定控制率问题。在国产飞翼造型隐身大型无人机已经首飞好几年的情况下,证明此问题也已经被彻底解决。

以上“拦路虎”都已经被突破,那么轰20的终极拦路虎,到底是什么?

很简单,还是几十年的顽固“心脏病”——轰20的发动机问题最大。如何让发动机和轰20的体量、航程和载弹量匹配,也是大问题。奇诡的是,国内探讨轰20的文章,却很少提及这方面,但却是轰20研发生产过程中,绕不过的最大障碍。

还是以B2为例。B-2A在中央机身两侧的发动机舱内,安装了4台GE公司的F-118非加力涡扇发动机,单台最大推力8,618千克,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。美国人依靠一向强大的航空发动机技术,专门为21架B2研发的一种特殊的“小众”发动机。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。

但是,当今我国却没有那么一款合适的发动机,可以立即拿来配备到轰20上。这个问题,从几年前,在国产飞翼隐形无人机首飞之时,采用俄罗斯RD33发动机,其后燃器和尾喷管,非常尴尬的露在外面,就可见一斑。

全隐身轰炸机,无论有人还是无人驾驶,目前都采用发动机完全埋藏在机体内的设计,结合S化的进气道和尾喷管,既有利于雷达波隐身,又有利于红外隐身。因此这类发动机都没有后燃器和尾喷管。

RD33往往被网友戏称为“空中柴油机”,飞行时在空中“喷黑烟”是这种发动机的“特征”,连起码的白昼视觉隐身都达不到,谈何全面隐身?因此即使勉强用在国产飞翼无人机上完成首飞,但今后必须进行重新设计,否则完全不达标。

国产飞翼隐身无人机的尴尬,同样是轰20研发早期的尴尬。

中国现役的轰炸机,只有老轰六系列和新轰六K。老轰六使用涡喷-8发动机,最大推力在9.5吨,每台重量却高达惊人的3.23吨。新轰六K采用引进俄罗斯的2台D-30KP-2发动机,最大推力达到11吨,每台发动机自重仍然有2.3吨。这个重量比B2采用的F118发动机的1.45吨的自重,实在是大太多,而且长度和体积也大很多。F118的推重比可以达到5.9,而D-30KP-2的推重比只有4.7,油耗也高,两者基本就不是一个时代的产物。

在轰20研发的早期,可能有两个变通方案,前提是继续用D-30KP-2(国产即涡扇18),采取和轰六K和运20首飞相同的发动机。

方案1:缩小轰20的体量,最大起飞重量不到100吨,体量比B2小的多。但这样一来,航程和载弹量也只能向轰六K看齐了,最大航程只有7500公里左右,比B2动辄1.2万到1.8万公里的航程小太多,谈不上是战略轰炸机。只能威慑周边国家,根本炸不到美国本土,研发的意义大大折扣。而且这个方案,最大起飞重量控制在100吨以下,以两台D-30KP-2的最大推力只有22吨计算,该方案的推重比仍然严重不足,甚至比轰六K的推重比还小。推重比不足,加上飞翼气动的复杂性,基本的飞行安全都没有保障。所以这个方案不行。

方案2:采用4台D-30KP-2发动机,但这样一来,轰20仅4台发动机的自重,就高达接近10吨,比B2采用4台F118,总重只有5.8吨,几乎大了一倍。而且油耗也大。

这样的轰20,就必须进入“面多加水,水多加面”循环。导致轰20的空重、载油量和最大起飞重量,都必须全面放大。甚至有人认为,轰20的体积和最大起飞重量,甚至比B2还要大20%。最大起飞重量高达200吨以上。这个说法,笔者感觉有点夸张。

由于在发动机问题上,我们目前没得选,轰20的首飞和早期批次,很可能也要和B2一样大,最大起飞重量不会低于150吨,否则无法在发动机指标较低的情况下,航程和载弹量全面达到洲际战略轰炸机的最低标准。

那么轰20的体量放大,是否会让他的隐身指标全面恶化呢?这个倒是不用担心。

隐身飞机的反射指标,并不和体积重量成正比,只与其外形和隐身材料有关。170吨的庞大B2,综合隐身指标比体积小的多的F117还优秀,不亚于作为战斗机的F22A的隐身性能。因此放大后的轰20的隐身性能,同样可以放心。

综合各方面的信息,轰20很可能仍然采用4台D-30KP-2完成首飞,而后在未来更换基于涡扇10A或者涡扇15,去掉后燃器后,研发的全新轰20专用涡扇发动机。这个技术路线,和B2采用F118相同。以目前的进度,采用全新的国产军用推力涡扇,时间上似乎来不及。

这种局面,和歼20目前的状态也是类似的——先用替代发动机,形成A状态的战斗力,然后再用5到7年的时间,在目标发动机成熟后,全面换发,形成巅峰战斗力的B状态。

在一定意义上,发动机不强,也不完全是坏事,歼20和轰20项目,都在用其他方面的更强指标,来弥补发动机的短板。一旦发动机成熟,达到全状态,将无敌于天下。



返回顶部