借鸡下蛋-我国涡轴-16涡轴发动机准备量产

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中法联合研制的阿蒂丹-3/涡轴-16发动机

最近有消息报道说我国东安公司涡轴-16生产准备工作，2014年法国赛峰公司将向我国交付 第一批两部涡轴-16发动机。
根据相关资料：涡轴-16是由我国和法国联合研制的一种1600KW级涡轴发动机，它对于我国直升机今后发展至关重要。特别是比较关键的运输、反潜直升机及武装直升机等机型。
在4.20安地震中，我国陆军航空兵的S-70黑鹰直升机再次成为抢险救灾的主力，遥想当年，陆军航空兵黑鹰直升机第一次参加抢险救灾是在1986年西藏自治区墨脱县的雪灾-至今已经快30年了，估计有些网友当时还没有出生，此后黑鹰直升机一直战斗在我国西南地区尤其是青藏高原地区战备值班、训练演习、抢险救灾的第一线，不但国产直-8、直-9直升机无法替代，甚至连上世纪90年代以来大量进口的俄罗斯米-17直升机也甘拜下风。

参加抗震救灾的我国陆航黑鹰直升机

这种原因的背后就是S-70的发动机，我国S-70直升机是美国陆军航空兵主力UH-60直升机的民用型号，而UH-60本身就是美国陆军航空兵为了提高高原、高温条件下运输能力而研制的一型通用运输直升机，它配备有美国通用电气公司的研制的T-700涡轴发动机，它的应包功率可以达到1300KW，后期已经接近1600KW，因此UH-60的功率载荷(也就是1KW功率负担的重量)可以达到4.2公斤/千瓦左右(最大起飞重量/最大功率),相比较之下,前苏联的米-17的主减速器功率载葆超过4.5公斤/千瓦。这也是为什么我国陆军航空兵的米-17长期无法接替黑鹰在高原执行任务。

T700涡轴发动机给黑鹰提供了强大的动力

实际上我国陆军航空兵采用的黑鹰直升机也不是美国陆军航空兵使用的标准型黑鹰，当时我方要求黑鹰能够在青藏高原执行作战任务，特别是强调了“三六性能”(升限6000米，载重600公斤的情况下，航程600公里)。而美军的黑鹰如UH-60L的最大升限只有5800米。所以出口到我国的黑鹰采用了改进型设计，采用了T-700-701A发动机，它的功率比当时美国陆航黑鹰发动机的功率还要大10%左右，为了配合更大功率的发动机，我国的黑鹰对旋翼刹车、主减速器等进行了改进，满足了我国陆航对于高原直升机的苟刻要求。实际上这些飞翔在世界屋脊上的黑鹰成为了黑鹰生产商西斯科基公司最好的广告。

国产直-8直升机受限于发动机，性能仍旧不足

由此可见，想保证直升机有足够的高原或者其他一些极限状态下的性能，强大的发动机必不可少，这是因为发动机的原理是将燃料燃烧产生的热能转化为机械能或者动能，所以发动机工作需要大量的氧气，如果氧气不足，那么发动机的性能就会下降，根据相关资料，在3000米以上的高空，直升机使用的涡轴发动机性能将会下降40%，也就是说一架飞机在海平面状态下，可以运载1000公斤货物，但是到了3000米以上的高原，可能只能负荷300公斤货物。这是因为对于直升机来说，发动机功率下降，它的起飞重量随之下降，但是它的空重是不变的，保持一定的航程又需要一定的燃料，那么在起飞重量下降的情况下，减少的只有载荷。这也是为什么高原使用条件下，直升机性能迅速下降的根本原因。
对于直升机来说，提高功率只是提高提高起飞重量的一部分，我们知道现代涡轴发动机是利用涡轮来带到旋翼，提供直升机所需要的升力和动力，但是发动机涡轮转速极快，可以达到每分钟几万转，无法直接带到旋翼，需要减速器将涡轮产生的动能吸收然后传递出去，也就是说将涡轮的转速降低到旋翼可以接受的几千转，所以有人形象的比喻，发动机是直升机的心脏，而主减速器就是发动机的肺。实际上由于主减器是复杂的机械结构，不可避免的存在着摩擦、振动等情况，所以会导致发动机功率传递过程中的损耗，也就是说发动机产生的功率并不能百分之一百的传递给旋翼，以黑鹰直升机为例，它的发动机功率最大可以达到以1600KW，两部发动机的总功率接近3200KW，但是主减速器额定的传递功率只有2600KW左右。

凭借先进的发动机，米-17V-7开始接替黑鹰的高原任务

行文至此，网友就能理解为什么我国陆航长期使用黑鹰执行高原任务，主要因为高原飞行对于发动机、主减速器要求较高， 而航空发动机可以说是工业革命这顶皇冠上的钻石，需要长期在高温、高速、高压下工作并保持足够的可靠性，研制、生产的难度极大，而主减速器体积和重量有限的需要将尽可能将发动机功率传递出去，对于材料及加工设备同样要求较高。国产直-9直升机最大起飞重量大约相当于黑鹰的40%，但是主减速功率只相当于后者的30%，显然它的高原性能要远低于后者，实际上早期型直-9并不具备3000米以上高原地区执行任务的能力，这个情况随着新世纪增大功率的涡轴-8C发动机和提高效率的主减速器及传动系统研制成功才有所改变，另外一种国产直升机-直-8虽然功率及主减速器功率载荷较高，但是想达到6000米的升限，也只能把起飞重量保持在9吨以下，扣除7.6吨的空重，留给燃料和载荷的重量只有1.4吨，在这种情况下，显然达不到黑鹰的600公斤和600公里的设计指标，加上可靠性等方面存在的问题，所以国产直-8在长时间也无法上高原执行任务。               

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MI-17使用的VK-2500涡轴发动机

我国引进的米-17的情况要好一点，它最大起飞重量11吨，发动机功率在1300KW左右，比起黑鹰依然有差距，进入新世纪，俄罗斯相关设计局根据我国陆航的要求，研制出了米-17V-7高原型直升机，它采用了俄罗斯最新的VK-2500涡轴发动机，将发动机功率提高到1800KW左右，连续功率为1300KW，已经达到甚至还超过了T700涡轴发动机，同时对主减速器、辅助动力、航空电子系统进行了综合改进，其主要战术技术指标已经达到和超过了黑鹰直升机的水平，所以我国近期采购的米-17都是这个标准，并且已经部分接替了黑鹰直升机的任务。
俄罗斯可以凭借BK-2500这样强劲的发动机来迅速弥补米-17性能上的不足，但是对于我国航空发动机工业来说，尽管在新世纪有了很大的进步，自行研制了1000KW级涡轴-9涡轴发动机，不过想独立研制一型1500KW级别的涡轴发动机，难度虽然非常大，另外一方面，我国也不希望在直升机发动机这个关键的领域长期依赖国外，在这种情况下，我国决定采用“以我为主，力争外援”的办法，与国外相关厂商联合研制这个级别的涡轴发动机，这就是涡轴-16。
根据海外的资料，涡轴-16是由我国与法国联合研制，双方各承担研制费用50%，各建一条生产线，分享知识产权，将会是我国新世纪中型直升机的主力发动机，涡轴-16的型机是法国赛峰公司的阿蒂丹-3型涡轴发动机。阿蒂丹发动机是在赛峰公司TM333发动机的改进型，主要改进包括：用一级离心式压气机替代了原来的2级轴流式压气机，压气机为2级离心式结构，它的优点就是结构简单，整个发动机包括元体3个单元体，包括减速齿轮与传动机匣、燃气发生器和动力涡轮，初始翻修寿命为3000小时，系统配备有双通道全权数字式发动机电子控制系统，油量呆以由电子调节器进行合理分配调节，从而降低了发动机的油耗，提高了功率利用效率。

阿蒂丹/涡轴-16的结构图

阿蒂丹-3/涡轴-16涡轴发动机双发工作的时候，起飞功率可以达到1300KW，最大连续功率为1100KW，，如果一侧发动机出现故障，则另外一侧发动机可以将提高到1400KW，不过这样做需要把涡轮转速提高到极限，对于发动机来说消耗太大，不能持续太长的时间，否则发动机会出现过热、损坏，甚至完全报废。从相关指标上来看，它的30分钟应急功率为1306KW,这个指标大约等于T-700-GE-401C.这样就意味着涡轴-16发动机可以满足7-10吨级直升机的使用要求,而这个级别的直升机正是各国陆军航空兵装备的主力机型。
前面说过了提高直升机的最大起飞重量，并不能仅仅依赖发动机的进步，还需要进一步提高主减速器和传动系统的效率，才能把足够的功率传递给旋翼及尾桨，由于主减速器体积小、重量轻，同时还要把较大的功率吸收、传递出去，它对于制造材料、工艺要求较高，过去我国材料及机械加工设备较为落后，比如我国引进法国海豚直升机的时候，由于当时我国齿轮加工精度只能达到D级，而法方对此要求达到E级，因此制造出来的主减速器及传动机构性能就要比法方产品性能较差，可靠性也要低，这样就限制了国产直-9直升机的性能，后来经过努力才一步步的弥补与国外产品的差距，进入新世纪，我国在材料、机械加工领域取得了长足的进步，已经可以研制大功率主减速器及传动系统，这样就为我国研制高性能的直升机打下了坚实的基础。

直-20将会让我国摆脱对国外中型通用直升机及反潜直升机的依赖

涡轴-16、大功率主减速器及传动机构研制成功以后，我国研制7-10吨级直升机扫清了障碍，根据海外的资料，我国正在研制10吨级的直-20中型通用直升机，它配备的涡轴-16发动机，最大起飞重量在10-11吨左右，以UH-60的5-6吨空重计算，它最大载荷可以达到能5吨重量，除掉1-1.5吨的油料，那么载荷在3-4吨左右，可以载10-15名左右的全副武装的士兵，其他轻型火炮、反坦克导弹等武器，它的问世将会消除我国陆航在中型战术直升机方面对于国外直升机的依赖，特别是高原直升机对于国外直升机的依赖。
在直-20的基础上还可以改装我国海军新一代中型反潜直升机，目前国产直-9反潜直升机起飞重量较低，作战半径小，难以搭载较多的反潜设备，无法支持国产拖曳线列声呐的探测性能，造成了我国海军需要进口卡-28反潜直升机来满足要求，直-20研制成功后，可以在它的基础上改装类似于SH-60B这样的反潜直升机，以后者为例，它在配备有吊放声呐的现时，仍旧可以配备25枚声呐浮标、磁异探测器、电子支援侦察设备等反潜设备执行任务，在挂载2枚轻型反潜鱼雷的情况下，作战半径可以超过100公里，完全可以支持拖曳线列声呐强大的探测距离。因此直-20反潜直升机对于我国海军来说可以说是弥足珍贵。

涡轴-16还可以有效的提高我国武直-10直升机的能力

涡轴-16的价值仅仅体现在通用直升机上面，它还可以提高我国武直-10武装直升机的性能，我国武直-10目前采用了涡轴-9发动机功率为1000KW左右，对于武直-10这样一型5吨级的武装直升机只能用勉强够用来形容，缺乏进一步的潜力，特别是需要增加毫米波机载雷达以提高直升机的全天候、远程及多目标作战能力，同时也需要进一步增加直升机在青藏高原上的作战能力，而涡轴-16可以为武直-10性能进一步提高打下坚实的基础。
不过对于我国来说，涡轴-16提高我国直升机性能的第一步，未来还需要更加强大的发动机来推动国产直升机在吨位、性能等方面指标向前迈进，根据相关资料，我国已经开始研制2000KW和5000KW涡轴发动机，效率更高的主减速器和传动机构也在研制之中，为国产直升机系列化发展提供了物质保障。
航空发展，动力先行，一个发动机型号的研制成功，可以推动多个飞机型号的发展，这从一个侧面说明了航空发动机对于航空工业的决定性作用，因此对于我国航空工业来说，今后需要进一步重视航空发动机的作用，为航空工业的腾飞提供更加有力的“心脏”。

青春活力

涡轴—16，这涡轴发动机转速多少？这样的燃烧室拐了一个弯，燃气专递给透平涡轮的能量，在拐弯处会有很大损失的！应该做成像美国涡轴发动机那样的燃烧室，单管直接冲击透平涡轮。

YANG20099

谢谢分享！

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