白皮的运20,已从运输工具升级为国家战略性基础设施

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白皮的运20,已从运输工具升级为国家战略性基础设施

2023-04-11 18:45| 来源: 网络整理| 查看: 265

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2023年3月,网上出现个运20的视频,和我们之前看到的大不相同。首先,换衣服了,涂装不再是灰色,而是白色的。

更扎眼的,是它的发动机,突然多了一个大水桶。一眼看过去,就知道和另外三台不是一家人。那么胖,涵道比那么大,是典型的客机发动机。

后来有媒体报道,运20挂的大胖子发动机,是长江-1000A,也就是C919客机的国产发动机。大家很激动,说C919距离自己的国产发动机,又近了一大步。

国产发动机上天,当然是好消息。但是我更关注的,是这一架白皮的运20。

想到2023年初中国航空报的一个简短新闻:经过半年多的努力,航空工业试飞中心航空发动机通用飞行台于2023年1月6日完成首次检飞,9日完成发动机挂装试验。

注意关键词,航空发动机通用飞行台。

新闻结合视频,可以确定通用飞行台指的就是运20。看外观,运20仅仅变了个颜色,但是这也意味着运20从运输工具,变成了中国航空制造业的战略性基础设施。

它的作用,就相当于风洞对于研制飞机的重要性。你想一下,如果你连自己的风洞都没有,你对外吹牛说自己能造出来性能很牛逼的飞机,谁信呢?

咱们常说,航空发动机难,是人类制造业皇冠上的明珠。一款好的发动机,不只是设计出来的,它还是试出来的。

因为发动机这么复杂,上万个零部件, 牵涉到气动、热力学、结构、材料和控制等等很多学科。工作环境又是复杂多变,机器组装出来能不能用,好不好用,靠理论靠计算,根本没法确定。

因为很多东西,都是经验性质的。如果自己没经验,那就看别人有没有,找个巨人的肩膀,咔,踩上去。俗话说,谁谁的脑袋都被咱们摸秃了,大概就是这个意思。

那如果没找到巨人,或者巨人的肩膀不让你踩,你咋办呢?只能自己去积累经验,疯狂地砸钱做试验,或者说试错。做试验是最笨最费钱,但也是最能解决问题的方式。

咱们上初中,就已经接触试验了,物理或者化学都有。知道做试验要确定试验的目的、试验的步骤、以及试验的环境。

而这个环境,咱们一般注意不到。因为当时几乎所有试验,都是在常温常压环境,老天爷已经把环境给我们建好了。

现在假设你研制个新发动机,在春暖花开的季节,地面静止状态下点火,发现它工作很稳定,没啥毛病。你很高兴,说我这新机子终于转起来了。

那么紧接着,这发动机你敢装上飞机,让它推着飞机上天吗?

万米高空那气温,零下四五十度,气压只有地面的四分之一甚至五分之一。而且飞机飞起来之后,速度能接近或者超音速。这种环境下,谁敢说这机器不会出毛病。咱也没试过啊!

于是,为了敢飞,为了放心地飞,就必须让新发动机在它可能遇到的各种环境下都要试一遍,其中就包括万米高空。

然而,矛盾出现了。我这个发动机是给飞机配套的,没有发动机,飞机就飞不起来。但是飞机飞不起来,我发动机就没法上天。这这这,死循环了呀!

更何况,发动机的研制周期,往往比飞机还要长,这事就更难办了。

为了解开这个死结,人们最先想到的,就是斥巨资在地面模拟出万米高空的工作环境,也就是高空台。

高空台的原理不复杂,就是给大量的空气降温降压或者增温增压嘛,但是实际搞下来可不容易。比如,把每秒钟几十上百公斤流量的超音速空气,从常温加热到500℃,什么概念?

相比加热,更难的是降温,比如把这么多超音速空气从常温降低到零下七八十度。这问题,看一眼就让人浑身发抖。

最终就导致,高空台的建设,其实比咱们熟悉的飞机风洞还要复杂。

根据能查到的资料,中国有两座高空台,一座在绵阳,另一座也在绵阳。

第一座,是1965年开始建的,一直搞了30年,1995年才竣工,占地400多亩。这座高空台,让中国的高空模拟能力,冲到了亚洲第一,世界第五。

它在绵阳的624所,行业内的人肯定知道,大名鼎鼎的燃气涡轮研究院。以后谁要是去绵阳旅游,找找这个地方,拍点照片。(吃到公家饭本人不负责

第二座,是近些年才建好的。

如今,高空台已经是飞机发动机研制必不可少的基础设施了,哪个新型号上天之前,不得在高空台先转个几千小时。可以这么说,一个国家没有高空台,就不可能研制出先进的发动机。

在地面的高空台能解决一部分问题,但它毕竟还只是“模拟”高空。只要是模拟,就不可避免和实际有偏差。最理想的状态,最能说服甲方的方式,那肯定还是挂着发动机,上天溜一圈。

于是,有些财大气粗的国家或者公司,就直接买飞机来改装了。比如最著名的波音747。

波音747真乃一代名机,简直成了人类航空业的象征,绝对是大部分人接触飞机后认识的第一款飞机。

不但在正值壮年时,卖力地拉着全世界的人飞来飞去。等到年纪大了,无法融入这个时代了,也没选择去飞机坟场躺平,而是继续发光发热。比如,做货机,像顺丰的机队里,就有3架747货机。

另外,747还承担了老带新的责任,也就是做发动机的空中试验平台。

全球造客机发动机的公司主要就三家,GE、普惠和罗罗。顺着这三家,咱往下找,就能精确定位。

首先,GE家的,试验GE9X发动机,你看这超大型发动机就是排面啊,装在747上都显得很胖。

这是普惠家的,走了另一条路。不是替换,而是直接给飞机长了个耳朵,新发动机挂在上面,像个耳机。

能这么操作的发动机,涵道比不会太大,也就是不会太胖。

像下面个图,就是PW1200G发动机,本来打算用在日本的支线客机MRJ上。可惜,小本子不给力,飞机黄了。咱这不是鞭尸,纯属巧合。

然后,再看英国罗罗家的。这个飞机,是试验遄达1000发动机,也是个大涵道比发动机,用在了波音787上。

后来,空客也造了个更大型的四发飞机,A380。虽然在商业上稀碎,A380项目英年早逝。但是从另一个角度,也给人们的发动机试车平台,多了一个选择。

比如空客在研制氢能源飞机时,就改了个A380,在后面加装个烧氢气的小发动机。A380那大体格,也给储氢罐以及试验设备提供了足够大的空间。

波音747和空客A380之所以有能力老带新,和它们的四台发动机密不可分。

新发动机挂在上面,在天上即使不转了,也不会摔飞机。或者说,咱挂着新发动机上天,就没指望它能正常工作,来产生推力。

除了这种四发飞机,双发飞机也不是不能用。比如那个卖口罩的霍尼韦尔,就改了个老爷机,波音757,来试验自己的小发动机,涡扇以及涡桨的都有。

中国也有的空中试车台,用的飞机是伊尔76,也是四发。

这些飞机是从毛子那买的,数量本来就不多。一部分做运输机,一部分改预警机,只有一架在试飞院改成了空中试车平台。为中国的新发动机研制,贡献了不小的力量。

如今,中国有了自己的四发飞机运20,也分担了一部分伊尔76的工作。可以想见,以后伊尔76慢慢就要退休了。

这种飞机改装的空中试车台,以及前面提到的模拟空中环境的高空台,都很重要。不是谁能替代谁,而是互补的关系。你可别以为能上天,就不需要在地面模拟了。

有些发动机试验,空中试车台力不从心。比如,我要研制个飞行马赫数1.5的发动机。这个数,看着也不夸张,但无论是波音747、空客A380还是运20,听见了都得摇头。

算下来,运20从诞生至今,已经改成了加油机,今天又改成了发动机空中试验平台。这就是一个新机型,一个大平台的意义。

类似的,我又想起了C919飞机。虽然一直到我发这篇文章,它还没有正式载客运行,但是我记得官方给的消息,就是2023年春季。别着急,再等等。

很多人说C919算个啥的国产大飞机,发动机以及各种飞机系统,都是国外的。哎呀这就有点像先有鸡还是先有蛋的问题。

你觉得是先凭空研制一堆飞机系统靠谱,还是先联合国外研制一款飞机,然后基于这个飞机平台,再逐步开发自己的系统靠谱呢?答案很显然。再过10年,你就等着吧。

希望不远的将来,航空发动机在中国不再被称为工业上的明珠。以后提到发动机,村头大爷都会说一句,烂怂发动机,有啥好研究的嘛,我们镇上就有个挺大的厂。

醒醒,别忘点个赞。下期见!

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