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大国不可能永远做不好发动机!国产大型涡桨发动机已开始出现井喷

2017 年 12 月 24 日,大型灭火 / 水上救援水陆两栖飞机 AG600" 鲲龙 " 成功首飞,但稍显遗憾的是,其动力装置仍然是中国航发南方公司生产的涡桨 6(WJ6)发动机,其水上最大起飞功率略显不足。据公开资料披露,涡桨 6 发动机于 1969 年开始研制工作,1977 年正式批准定型并投入小批量生产,满足了我国 20 世纪 60 年代末开始研制,80 年代开始装备部队的运 8 运输机的配套动力需要。经过 40 多年的持续改进与延寿,涡桨 6 发动机发动机功率由最初的 3126 千瓦增加到 3500 千瓦,寿命也逐步延长至 5000 小时以上。据不完全统计,其总交付数量已超过 800 台,累计飞行时间已超过 300 万小时,是目前我国装机数量最多、累计飞行时间最长的国产涡桨发动机。预计在未来一段时期以内,涡桨 6 发动机仍然是我国运 8 中型运输机的主要动力。

但随着我国新一代更大载货量及起飞重量的中型战术运输机及民用客货运涡桨飞机的国家正式立项研究,和未来弹射型航母所搭载的舰载固定翼预警机对更大功率涡桨发动机动力的迫切需求,原涡桨 6 发动机动力不足,耗油量过大,以及不能满足民用航空发动机市场环保要求的缺点变得越来越突出,研发新一代大功率涡桨发动机已变得迫在眉睫。据中国航发研究院有关人士在 2018 年度民用涡轴涡桨发动机供应商(国际)大会公布的消息称,由位于湖南株洲的中国航发湖南动力机械研究所(简称中国航发动研所)为主导,自主研发的国产 5000 千瓦级涡桨发动机—— AEP500 将满足我国新一代涡桨飞机配套动力的需求,其主要技术指标达到国际同类先进涡桨发动机技术水平,并填补国内该级别涡桨发动机的研制空白。

据公开消息称,AEP500 发动机具有以下特点:

1. 高性能,大功率,低油耗。AEP500 最大起飞功率为 5000 千瓦,巡航当量功率大于 3200 千瓦,在发动机巡航功率明显大于涡桨 6 发动机的情况下,其油耗却降低了 50%,仅为 0.225 公斤 / ( 千瓦 · 小时 ) 。其最大巡航飞行高度为 9000 米,最大巡航飞行速度为 734 公里 / 小时,也明显高于采用涡桨 6 的运 8 运输机。(运 8 巡航飞行高度为 7000-8000 米,最大巡航速度为 550 千米 / 小时) 。AEP500 发动机能同时做到高性能,大功率和低油耗的原因是采用了低压压气机—低压涡轮、高压压气机—高压涡轮以及动力涡轮三轴结构布局,三转子之间仅有气动联系,可分别工作在各自最佳工作转速下,保证了各级叶轮机械的高效率,以及部件之间的优良匹配。

2. 低污染,绿色环保。我国目前已成为世界上航空客货运增长最迅猛的国家之一,未来中型及大型民用涡桨飞机有着广阔的国内市场。但随着人们环保意识的日益增强,对于民用航空发动机的污染物排放要求也变得越来越严格。涡桨 6 发动机已很难满足国际民用航空组织理事会下属的航空环境保护委员会(CAEP)制定的污染物排放标准。据有关资料称,CAEP 已制定了一系列航空发动机污染物排放标准(包括 CAEP/1、CAEP/2、CAEP/4、CAEP/6 和 CAEP/8,分别于 1986 年、1996 年、2004 年、2008 年和 2014 年生效)。而 AEP500 发动机是洁净、环保的绿色动力,为满足最新的航空发动机环保要求(CAEP/8),该发动机采用直流环形低污染燃烧室,高剪切旋流燃烧、切向发散冷却及大调节比双油路喷嘴等先进设计技术,使气态污染物排放指标远远优于国际同类现役产品的 CAEP/6 标准。

3. 性能达到世界先进水平的核心机技术。为保证高输出功率,高可靠性,高适航标准,采用了具有世界先进水平的涡轮和高、低压压气机技术。AEP500 发动机涡轮部件采用了高效气冷单晶叶片,单级轴流高、低压两级涡轮,以及预扭叶冠设计技术,可同时兼顾高效率与高可靠性。压气机设计低压采用了 4 级轴流低压压气机,高压压气机则采用 1 级轴流 +1 级离心组合——所谓轴流离心压气机组合式方案,具有极高的压气机压比和效率指标。为满足性能要求,压气机还首次采用跨声速叶型、可调导叶等技术,基本上达到国际上最先进的第四代涡桨发动机核心机技术水平。4. 可扩展性好。由于采用了轻质、高效的大功率偏心减速器技术,只要稍加改进,就可通过 " 桨改轴 " 技术,发展出 5000 千瓦级的大功率涡轴发动机,用于我国急需的大吨位军民用直升机。目前,AEP500 发动机项目正按计划顺利推进,已初步完成 1000 小时地面试车验证,即将进行外场上天试飞。

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