中國研製運40,獨創顛覆技術,4發渦扇40暴力推進,600噸全球最強

2024-05-20     廖苑萱     反饋

根據華中科技大學張海鷗教授的採訪,中國正在研製運40重型遠程戰略運輸機,600噸級的最大起飛重量,可實現180噸左右的最大運載能力,將成為全球最強的運輸機。

首先運40已經確定採用中國顛覆性的技術——3D列印(雷射成型技術),大型整體鈦合金結構件用量的高低已成為衡量國防裝備技術先進性的重要標誌之一。傳統的鈦合金零件製造主要依靠鑄造和鍛造,其中鑄造零件易於大尺寸製造,但重量較大且無法加工成精細的形狀。

3D列印技術的優勢

而中國是迄今世界上唯一掌握高性能大型金屬零件雷射直接製造技術並實現工程應用的國家。這項技術可以製造出飛機上任意一種複雜形狀的大型零件,雷射鈦合金成形技術由於採用疊加技術,它節約了90%十分昂貴的原材料,加之不需要製造專用的模具,原本相當於材料成本1~2倍的加工費用現在只需要原來的10%。加工1噸重量的鈦合金複雜結構件,粗略估計,傳統工藝的成本大約是2500萬元;而雷射3D焊接快速成型技術的成本僅130萬元左右,其成本僅是傳統工藝5%。

不僅成本降低了,而且重量降低的情況下,強度卻更高了,使用雷射一次性成形,耐疲勞度就會更高。經過焊接在一起的大型構件的耐疲勞度就要差很多,除此之外,不會出現焊接大型構件易產生裂縫、變形等問題。而且製造周期短、材料利用率高、加餘量小。

也就是說製造一架飛機用的時間可以大大縮短、成本更低,但是卻性能更加強悍。我國大型運輸機運-20在首飛之前,也就是在做第二次起落架強度試驗時,發現起落架的支撐接頭處有一道淺淺的裂紋。就是因為焊接大型構件產生的問題,最後還是用3D列印技術才完成。

中國在運-20研製中,實現5年首飛,8年交付的驕人成績,關鍵在於總設計師唐長紅院士力主推行的3D列印。中國先後突破了大型運輸機的六大項關鍵技術【先進超臨界機翼氣動力設計技術】、【先進電傳飛控系統研製技術】、【重載長壽命大型結構設計及製造技術】、【大功率、高可靠性機電系統研製技術】、【大涵道比渦扇發動機設計及製造技術】、【模塊化、數字化生產裝配和檢測技術】。

中國已經研發出世界首台具有自主智慧財產權的「鑄鍛銑一體化」3D列印新型工業母機,將「鑄鍛銑」融為一體,克服了之前常規工具機生產中「鍛鑄分離」、3D列印中「有鑄無鍛」等問題,實現了對產品質量的控制。

運40將採用40噸級推力大渦扇

除此之外,運40將採用新型大涵道比大推力發動機——40噸級推力大渦扇,超大直徑與超大推力的巨型渦扇發動機是中國在發動機領域最後一塊沒有攻克的堡壘,早在30年前,美國就已經完成了GE90巨型渦扇的研發,台架最大推力接近56噸(這是地面測試的最高極限,正常推力都是維持在35噸到45噸級之間,也是40噸推力大渦扇),創造了航空大渦扇推力的世界紀錄,不過這是民用大推力渦扇發動機。

事實上,在民用大推力40噸級渦扇發動機領域,中國早已在研發CJ2000,中國一直堅持民用和軍用並舉的研發路線,這就像WS20與CJ1000A研發過程大致同步但是卻互不干擾是一樣的道理。這是因為民用以求更省油與噪音更小。而軍用大渦扇則更強調推力的絕對值與爆發性。

CJ2000發動機在2024年初完成了試驗,擁有35噸-40噸的推力,這也意味著中國早已攻克了巨型渦扇發動機的技術難題,而運40發動機同樣也會搭配4台運40發動機暴力推薦,而並非採用類似PW1135G-JM發動機,只有24噸推力。

而如果採用40噸級巨型渦扇研發成功。那麼就意味著運40會不止是400噸級運輸機,4台發動機就足夠製造AN225這種600噸的巨運;如果同步裝機6發,則可以生產1000到1200噸級的空中母艦,作為空天次軌機群的出發平台,可以節省至少3成的能量!

總結

運40超重型遠程戰略運輸機還可改裝為空基彈道核武器平台、空基常規武庫平台、民用運輸機,以及改裝為遠程客機、太空飛行器運載母機,大功率戰略級電子戰預警中樞等,具有廣泛的應用領域和功能拓展性。同時,該平台將採納大推核心機和先進的動力技術,具有高載重、長航程和較高的速度和爬升率等特點,為各類任務提供了可靠的支持和保證。

實際上,早在2022年的時候中國研製運-20運輸機的航空工業一飛院【603所】。就已經立項打造運40運輸,當時還公開招標大尺寸機頭艙門。按照研製進度,在2029年中國成立80年的時間,我們就可以看到運40飛向藍天了。

隨著中國運40和C929寬體客機都進入了關鍵階段,可以說中國在發動機領域以及大飛機領域都達到了全球領先的水平,尤其是發動機領域,在已有的發動機類型中,中國追趕上了差距,而在未來的發動機類型中,比如爆震發動機等,中國和歐美又拉開了差距,領先歐美一籌。