候知健|国产预警机救命稻草,比E2D发动机构架先进一代以上:涡桨10

涡桨10发动机得性能 , 直接决定国产舰载预警机、新一代中型战术运输机 , 未来能否形成真正可用的实战能力 。
和装备美国E-2/C130的T56家族发动机相比 , 先进一代以上的基本构架设计 , 是中国航发技术能力远差于美国的大背景下 , 涡桨10部分主要性能指标能够超越T-56家族的唯一突破方向 。
一:涡桨10的结构特征和关键性能指标推测:
不出意外的话 , 涡桨10的基本构架 , 会采用与基于T-56家族魔改后的两个后代分支——T406涡轴/AE2100涡桨发动机相似 , 采用“单转子+自由涡轮”设计、前输出轴布局 。 但与这两个型号的系列相比 , 涡桨10的技术水平预计会存在较大的差距 。
总的来说 , 涡桨10主要指标的性能与T56家族的大致对比如下:
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图:E-2D装备T56-A-427A发动机
1、主要指标全面优于E-2D目前装备的T56-A-427A , 包括427A型的功率(3917千瓦)、尺寸(长3708毫米)、重量(880公斤) 。 原因是涡桨10的性能需求更高 , 而且以目前国内的型号基础而言 , 工程上也是有可能实现的 。
功率上 , 涡桨10已经有《中国航空史话》等出自体制内专家的公开资料明确提及是4000千瓦 。 但这类书籍中 , 数据出于保密进行一定程度的模糊化是常见现象 , 取整是典型的手法 。
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图:F14的滑跃起飞试验
涡桨10的核心用途之一 , 是作为预警机上舰的动力 。 由于缺乏弹射器 , 涡桨10需要更高的动力才能提供更大的应急功率 , 满足重载滑跃起飞的安全性 。 4000千瓦的数据相较于T56-A-427A的3917千瓦 , 富裕出来的指标有些偏低 , 真实指标应该是更高一些 。 如果《中国航空史话》中的取整是按四舍五入来处理的 , 则准确的功率数字应该不到4050千瓦 。
但是要强调的是 , T56-A-427系列海军型发动机本体的功率能够超过4400千瓦;只是减速器能够承受的扭矩有限 , 导致最终的输出功率被限制在3910千瓦 。
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图:安装在E-2预警机上的T-56发动机 , 注意向上偏置的减速器 。 这种自带减速器的发动机 , 实际上相当于汽车上“发动机+变速箱”的动力总成
2、T-406涡轴发动机本身是不带减速器的 , 因此它的性能指标除了功率(4470千瓦)可以直接参考外;重量(440公斤)、尺寸(长1957毫米) , 都只能作为对发动机本体的参考衡量标准 。
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图:T406发动机
在上面的指标中 , T-406的长度指标非常关键 , 它代表了纯粹考虑性能的前提下 , 4k千瓦级别先进涡轴/涡桨发动机本体的长度控制水平 。 涡桨10发动机的长度 , 大致上会与T-406加装前方偏置的减速器长度相当 , 显著短于AE2100的3153毫米 。 纯粹从技术角度看 , 长度比T56缩短1米多是完全可以做到的 。
3、AE2100涡桨发动机基于T-406衍生而来 , 但它核心设计需求之一 , 是要求以最低的改装成本 , 替换T56发动机 。 因此它在安装结构、燃油、液压、电力、高压气体的接口上 , 都要尽可能保证与T56家族一致 。
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图:AE2100发动机
这使得AE2100的长度缩减幅度有限 , 进而重量的控制也有限(790千克) 。 由于长度上的明显优势 , 涡桨10虽然技术水平要低一些 , 但应该会比AE2100更轻;但二者差距不会拉得很大 , 最多也就是几十公斤的水平 。
二:T56和涡桨6发动机的基本结构 , 在60多年前就已定型
在50-60年代喷气式发动机兴起之后 , 涡桨发动机的发展受到了非常大的冲击 。 由于人财物力的投入大大减少 , 进步速度显著放慢 , 先进构架的运用不仅显著晚于同期的涡喷/涡扇发动机 , 也常常晚于亲缘关系非常近的涡轴(直升机用)发动机 。
如果用比较简单的代际划分来说明的话 , T56家族的基本结构上 , 一直都属于最简单的第一代涡桨/涡轴发动机 , 和涡桨6是一样的 。
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图:T56发动机剖面展示 , 前段涂上的蓝色由浅变深 , 代表空气越往内部流动 , 密度和压力越是不断加大 。 中后段涂上的红色逐渐向淡黄色转变 , 这代表燃气温度的降低
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图:T56发动机的前段 , 包括进气口与14级压气机 。 空气在这一段被大量吸入、压缩
T56的设计中 , 大量的空气在进入发动机进气口之后 , 沿着发动机主轴方向流动 , 被压气机一级又一级高速旋转的叶片不断压缩、加速;然后以很高的速度和压力 , 被送进发动机的燃烧室 。


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