中国运20可靠性已取得重大突破 大幅领先日本C2

2014-09-26 09:18:00 文汇报 分享
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资料图:运-20

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  跳动“中国心”鲲鹏万里不是梦 ——国产新一代重型军用运输机运—20研制揭秘

   我国自主研发的新一代重型军用运输机——运-20,11月中旬将首次在珠海第十届中国国际航空航天博览会上公开亮相。

   这个圆嘟嘟、胖乎乎的家伙,从其呱呱落地起就被研制者昵称为“胖妞”,被视作宝贝疙瘩,而其大名则是响当当的“鲲鹏”。

   这是我国迄今研制的最大飞机,已跻身全球十大运力最强运输机之列。它是中国国防工业进步的集中体现,是中国工业化和军事现代化的重要里程碑。

   去年1月26日,承载着无数中国人期望与梦想的运-20重型军用运输机成功首飞,全球为之瞩目。这标志着中国成为继美国俄罗斯乌克兰之后第四个能够研制200吨级大型军用运输机的国家,意味着中国空军向战略空军层次迈出了坚实的一步。此前,世界上成功试飞的200吨级大型运输机只有俄罗斯的伊尔-476运输机、美国波音公司的C-17运输机和乌克兰的安-225运输机。

   据记者了解,去年1月成功首飞以来,已有多架运-20原型机先后在中国飞行试验研究院投入飞行试验。首飞一个多月后,整个机身除雷达罩外,黄绿色的涂装已悄然隐褪,代之以灰黑色的容颜。

   与此同时,该机的国产航空发动机研制工作也取得巨大突破。今年以来,我国自行研制的一种国产大涵道比涡扇发动机已在空中试验台投入试验飞行,这种发动机有望解决我国国产大型运输机的“心脏病”,国产发动机配装运-20已经不是梦想。

   航空专家称,这些均表明,中国大飞机的研制已取得重大进展,研制技术已获得巨大突破,中国正稳步推进大飞机项目的科研试飞。

  首次完成转场试飞,极限性和可靠性取得重大突破

   近日,运-20首次完成转场试飞,标志该机的极限性和可靠性取得重大突破。投入此次转场试飞的是第三架原型机。去年1月、12月,两架原型机已先后上天试飞验证。

   运-20总设计师、中国工程院院士唐长红说:“运-20目前各方面技术更趋成熟,研制进展非常顺利。目前的试飞频次和留空时间均创造了试飞历史上的纪录,留空时间多达四五个小时,已经实现了最大起飞重量和最大飞行高度。”

   他说:“试飞的成功验证了运-20的‘优质’!一切都在计划之中,一些极限要求都达到了原来的设计意图,特别是飞机有比较良好的抗颠簸特性,比较舒服。”试飞员描述飞行感觉是“飞机很平稳,具有优良的气动特性、起飞着落特性、承载能力等。”该运输机的试飞员正在培训中。

   据悉,运-20原型机的试飞还要接受带有损害性的任务考验,譬如强度试验、颤振试验、失速速度飞行、结冰任务等极限飞行、高风险飞行科目。“要全部验证,原型机大概要飞行上千架次。”“飞机试验一定要做到万无一失、非常精准,才能投入使用!试验过程中需要对飞机的边界性和极限性进行很多测试。要飞到边界,还要做很长时间的努力。”

   “首飞成功只能证明飞机能飞上天,而真正的考验还在试飞阶段,这个过程相当长,要求很高,风险很大。”曾长期承担某国家重点型号战机研制监造任务的高级工程师林殿君告诉记者,首飞成功后,还要经过调整试飞、定型试飞等环节的论证,才能定型和批量生产,交付用户。

   记者了解到,当飞机的迎角增加到某一数值后,飞机的升力系数如不升反降,导致飞机升力迅速小于飞机重力,飞机便会很快下坠,这被称为“失速”。林殿君说:“飞机失速后,就是一点也不能上升了,要往下掉了,这个时候事故比较多,试飞员必须赶快采取措施!”

   所谓“飞边界”,就是试飞员在真实飞行状态下,对飞机的飞行高度、速度、迎角、过载、发动机启动、武器发射等各种边界状态,进行试飞考核,飞出各种极限数据。这是一个个接近、达到甚至超过飞机设计的高风险试飞科目,一般训练中绝对禁止,但试飞员必须飞出数据。

   一位常年从事这种“冒险飞行”的试飞员说:“边界飞行,飞机都处于非常危险的状态,因为它不可控,而一旦超越了边界,飞机更是处于复杂状态,要把它从边界挽救回来,难度极大。试飞员只有通过特殊操控才能控制和挽救飞机,否则,只能眼睁睁地看着飞机坠毁……”

   据相关人士透露,运-20还将在合适时机飞赴海上、寒区、高温高湿地区、高原地区等空域“蓝天考场”,在各种极端恶劣的环境下,接受各种考核。

  突破数百项关键技术,3D打印显威力

   记者了解到,运-20由全国数千家企业共同参与研制,统一制造标准难度空前,为我国航空工业史上的首次。它的成功首飞,是我国大型飞机研制自主创新能力的巨大跃升,标志着我国与欧美先进技术水平的差距进一步缩小,甚至在某些领域可以并驾齐驱。

   从全面研制到首飞成功,运-20用了5年多的时间,只是以往同类飞机研制时间的2/3,甚至更短,在生产过程中采用了目前航空工业技术的最新成果。唐长红说:“相比世界其它同类飞机的研制,这是一个相当快的周期。”

   运-20参考了俄罗斯伊尔-76的气动外形和机体结构,并融合了美国C-17的部分特点。它采用常规布局,悬臂式上单翼、前缘后掠、无翼梢小翼,最大起飞重量220吨,载重超过66吨,最大时速≥800千米,航程>7800千米,实用升限13000米。拥有高延伸性、高可靠性和安全性。

   唐长红介绍说,200吨级意味着运-20是中国研制的最大飞机,它突破了数百项关键技术,标志着中国跻身世界大飞机行列,“它充分体现了时代技术,将是未来很长时间内中国大型运输机平台”。

   据悉,国内外报道分析认为,运-20的性能要优于俄罗斯的伊尔-76,与其最新改进的伊尔-476性能相当,在承载能力上略低于美国的C-17,而大幅领先于日本的C-2和欧洲的A-400M。

   据了解,运-20采用了当今世界上顶尖的激光堆积成形技术(即3D打印技术),打印生产零部件。它成功应用激光钛合金成形技术,使我国在航空材料科学领域第一次走在了世界先进水平的前列。研制生产中充分运用了数字化,充分发挥了并行工程的好处。驾驶舱设计还运用了动作捕捉技术,模拟实际操作情况,研制人机功效最优的座舱布局。

   这个庞然大物要飞起来,需要轻而有强度的结构,且能在极限、恶劣环境下运行,仅此要突破多重关键技术。唐长红说,“该机采用超零件基因、轻质材料,在空气动力学、大型结构的设计和制造,机载设备、高可靠性操纵系统的研制等方面,都有重大突破。”航空电子系统的技术水平已达到当今世界先进水平。

   运-20将虚拟现实技术应用到驾驶舱人机功效的分析和评估,如,设计人员身上布满各种动作捕捉装置,通过头戴式显示器,用完全虚拟的方式设计驾驶舱;再如,可以检验驾驶舱整体布局的美观度、飞行员视野与头部活动空间、操纵手柄(或按钮)与显示器等布置合理性、仪表板反光影响、显示屏亮度舒适性及驾驶员飞行疲劳等。驾驶舱还装备了4个大型液晶显示屏,这是我国军用运输机首次配备平显。

   运-20使用多轮多柱式起落架,可在条件恶劣的简易机场起降,就连机场旁的草地经过平整后也能起降,最短时六七百米就能飞起来,在比较粗糙的机场如山区的小机场就可以降落。据悉,中国进口的伊尔-76MD运输机起飞距离最少需要800米,美国的C-17运输机简易机场起飞距离不到427米。

  “运—20”有望装上“中国心”

   国内一位权威航空发动机专家认为,“发动机的研制难度非常大,几乎不亚于再造一架飞机。”而大涵道比涡扇发动机的研制,则是制约我国研制大飞机的主要瓶颈。

   “涵道比”是涡轮发动机外涵道与内涵道空气流量的比值。同样的燃料,涵道比高的发动机,由于推进效率高,油耗低,可以飞得更远,载荷也更大。“大涵道比涡扇发动机”是指涵道比4以上的涡扇发动机,耗油率低、噪声小。这种发动机的研制投入巨大,周期长、风险大,一直被美、英、法、俄等少数国家的几家公司所垄断。

   中国空军指挥学院教授乔良少将说,中国航空工业正在研发更强大的国产发动机替代俄产品,相关工作已接近尾声。国产新型大功率发动机的使用,未来将使运-20的最大载重量至少再提升10吨左右。唐长红说,即将配备运-20的国产发动机,目前取得了很大的进展。

   不久前,一种大涵道比涡扇发动机在我国伊尔—76空中试验台试飞的照片曝光,引起媒体广泛关注。分析人士指出,这就是中国以“太行”发动机为基础,自行研制的涡扇-20大涵道比涡扇发动机(也称“WS-20”),将主要用于运-20,未来,还可作为大型客机、新型双发中型运输机、飞翼布局远程隐身轰炸机和第二代远程反潜巡逻机的主要动力。

   运-20首飞时安装了4台俄罗斯的D-30KP2发动机,耗油率高,推力为117千牛。在测试的第二阶段,将安装国产的WS-20涡扇发动机,推力122千牛。

   据外国媒体推测,WS-20发动机已经进入飞行试飞阶段,将在未来5至7年内投入使用。至此,我国成为继美、英、法、俄之后第五个能够独立研制大涵道比高性能涡扇发动机的国家。该型发动机不仅填补了我国航空发动机领域的一项重要空白,更是我国航空发动机发展道路上具有里程碑意义的一件大事。可以说,迈过这道坎,中国航空发动机将正式进入发展的“快车道”。

   “太行”发动机是我国自行设计研制的首款具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡扇发动机,其推重比达到8,即产生的推力是自身重量的8倍,已处于世界先进水平。航空发动机专家、中国工程院院士陈懋章说,“太行”发动机具有里程碑意义,其成功研发,不仅标志着我国航空发动机的研发从“涡喷”向“涡扇”转变,而且使我国航空发动机实现由中等推力向大推力演进。他认为,“中国航空发动机行业正在筹谋一场漂亮的翻身仗”,“我国在军用和民用发动机方面都在发力追赶,‘太行’无疑大大缩短了追赶的时间。与运-20将装配上国产动力一样,我国C-919等大型客机也将拥有一个‘中国心’!”

   有专家分析认为,国产大涵道比涡扇发动机的成功研发,将解决困扰中国大飞机发展的“心脏病”,以运-20、C-919为基础的特种飞机平台和其它新型飞机的研发速度必然加快。

   2013年7月,美国智库“国际评估与战略中心”公布了中国军事问题专家理查德·费舍尔的一篇文章,文章称,一旦中国国产大涵道比涡扇发动机研发成功并应用到运-20运输机上,估计可将其最大运力提升至65吨——不但可以为解放军三个空降师提供巨大运力,还可以运输中国军队现役的ZBD-09轮式步战车。环球网军事特约评论员雷泽认为,目前,我国除研制军民两用的涡扇-20发动机外,还在研制以C-919客机为装机对象的长江-1000A发动机,并计划生产具有世界超一流水平的LEAP-X发动机。除此之外,中国已在研究下一代推力为200至400千牛的多款先进大涵道比发动机。种种迹象表明,中国大涵道比发动机的春天已经来临。 本报驻陕记者 韩宏

   (本报西安9月25日专电)

责编:刘昆
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