乌克兰安-70的改进型飞行试验将在2013年开始

在几种涡轮发动机中,涡轮螺桨发动机是最省油的,它在低速飞行时,有较低的耗油率,经济性好,但随着飞行速度的增加,螺旋桨效率将变低,耗油率则增加。能不能找到一种适用于飞行速度再高一些,且同样比较省油的发动机呢?

20世纪70年代后期,“石油危机”给航空运输业带来冲击,在此影响下,航空界开始大力研制一种新的、称为“螺桨风扇发动机”的动力装置,简称桨扇发动机。桨扇发动机是一种介于涡轮螺桨发动机和涡轮风扇发动机之间的一种发动机形式,其目标是将前者的经济性和后者的高速性能结合起来,也就是一种既具有涡轮螺桨发动机油耗低、又具有涡轮风扇发动机适于高速飞行特点的发动机。

从外表看,桨扇发动机与涡扇发动机有明显区别,螺旋桨外部不像高涵道比涡轮风扇发动机有一个外涵机匣,因此欧美国家又称此种发动机为“无涵道风扇(UDF)发动机”;而桨扇发动机与涡桨发动机的明显区别在于,桨扇发动机螺旋桨的桨叶较多(一般为6~8片),桨叶弯曲而后掠,呈马刀形,螺旋桨直径小于后者的螺旋桨直径。这种桨叶尺寸、形状、数量多少的变化与其使用要求相适应,因为普通螺旋桨叶片的叶型厚度大可保证强度,弯度大能保证升力系数。从剖面来看,这种叶型是典型的低速飞机的机翼剖面形状,它在低速情况下效率很高,但一旦接近声速,效率就急剧下降,因此装有涡轮螺旋桨发动机的飞机速度限制在M0.6~M0.65左右;而桨扇发动机叶片既宽且薄、前缘尖锐并带有后掠,这种叶型则类似于超声速机翼的剖面形状,其跨声速性能要好得多,在飞行速度M0.8时仍有良好的推进效率。

上世纪七八十年代,美、英、法、德、日等国家都开展了桨扇发动机的研究工作,其中美国通用电气公司(GE)用它的GE36“无涵道风扇发动机”装在MD-80上与另一台JT8D-17涡扇发动机进行对比试飞,试飞结果表明,GE36油耗下降49%,噪声和振动水平都比预计的低。但是,后来由于桨扇发动机噪声、振动及减速器性能问题没有完全解决,特别是没有外涵机匣,使用安全性没有保证,加之世界燃油的价格涨跌不定,采用桨扇发动机的新型客机在用户那里没有得到足够的回应,因而在西方国家一直未将其投入使用。只有前苏联坚持开发了装桨扇发动机的安-70运输机,在其解体后的1994年12月16日在乌克兰基辅试飞成功。

按现在的表述,安-70是乌克兰安东诺夫科学技术联合体和俄罗斯共同研制的中程宽体运输机,计划取代安-12运输机。它是世界上第一种成功使用桨扇发动机的飞机,其发动机集涡桨发动机的高经济性和高速度性能等优点于一身,燃油消耗率极低,以最大巡航速度飞行时,其油耗与现代运输机上使用的涡喷发动机相比要节约20%~30%;节油效果十分显著,燃油效率比安-12和美国的C-130涡桨运输机高60%~80%,与波音707等早期喷气运输机相比,节油率可达60%。

2011年9月,乌克兰安东诺夫设计局总设计师宣布,安-70的改进型飞行试验将在2013年开始。安-70的改进计划包括动力装置的改进、采用新的辅助动力系统、电子显示系统、生命保障系统、新型导航设备、先进雷达以及飞机电传控制系统。(王钟强)

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