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俄罗斯又要给我国提供航空发动机?我们真的需要吗?

最近两天,俄罗斯国家技术集团(ROSTEC)再次考虑向我国供应航空发动机的事宜了。

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据俄罗斯卫星通讯社8月21日发布的信息,当天俄技集团负责人谢尔盖·切梅佐夫在采访中谈称,俄罗斯可以应要求,向中国供应飞行器动力装置。

切梅佐夫谈到,俄罗斯自身的SSJ-100、MC-21等计划,起初都运用了国际联合的方式,然而,后来那些合作方逐渐减少了与俄方的协作机会,涉及的范围从飞行器材料制造、动力装置研发,直至飞行控制系统等——由此可见,俄技集团清楚我们正遭遇的困境,并且能够依据我们的需求,提供配套的技术支持。

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俄国或许又要向我国供应飞行器动力装置了?我国是否真的需要俄制航空动力?这方面,咱们姑且考察一下当前民用飞行器动力装置的市场状况,再参照一下俄国新一代民用航空动力装置的产品系列吧。

我们的民用航发需求

根据国内航空发动机的需求状况、各类民用飞机的交付进度和研发进展分析,当前中国商飞(COMAC)重点推进两款产品,

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一种机型为90座级的支线飞机C909型,它就是原先的ARJ-21-700型,这款支线飞机是中国民用航空领域在新时代进行的一次初步尝试。另一种机型是190座级的单通道干线飞机C919,它也是与波音737-MAX系列和A320neo系列进行对标的新一代单通道客机,属于用于大规模生产的代表性型号。

到2025年7月为止,C909已经总共送出166架,今年送出9架,C919总共送出22架,今年送出6架。整体而言,送出速度不算是很快。

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C909型客机选用的是美国通用电气公司研发的CF-34-10A型小推力涡轮风扇发动机作为航空动力装置,这款发动机具有结构紧凑、整体构造稳固、耗油率低的优点。在飞行操作中,该机型发动机的运行稳定程度高达99.6%。

C919型客机选用的动力装置由CFM国际公司开发制造,具体为Leap-1C型高涵道比涡扇发动机,这款发动机也是针对波音737-MAX系列及A320neo系列飞机特别设计的航空动力系统,在推力表现、运行可靠性、维修便利程度以及燃油消耗效率等方面,均显著超越CFM-56系列与V2500系列发动机的性能水平。

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这两台引擎在C909与C919机型上运行状态极佳,然而核心症结在于它们源自美国,或含美国技术,属于航空动力装置。今年四月中美贸易摩擦期间,曾传出特朗普当局意图限制Leap-1C航空发动机的消息,最终该方案还是被搁置了。

即便如此,当今世界航空产业的生产链条上,物料供应的困难依然突出,像航空发动机这类精密的飞行器部件,时常遭遇生产进度滞后的状况,进而使得许多飞机制造公司的产品出厂时间也跟着推迟。

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因此,就当前重点推广的两款民用飞机机型所使用的航空发动机而言,客观上确实需要具备多元化的供应渠道。

俄民用航发的情况

客观情况确实存在,俄罗斯航空发动机的种类和研制进展怎样呢?现阶段,俄罗斯联合发动机集团“ОДК-Авиадвигатель”正在开发三种适合民用飞行的发动机,

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首先要达到法国赛峰为SSJ-100客机SaM-146发动机提供的PD-8型航空发动机的性能水平。

这种小型推力涡扇发动机,性能与CF-34相近,研制环节在2022年2月达成了核心部件的测试目标,原计划于2024年春季实施首飞,不过,承载PD-8进行试验的SSJ-100型RA-97012飞机,直至本年3月才实现了首飞。

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现阶段,有两架配备PD-8发动机的SSJ-100客机正在开展试飞工作,联合发动机制造企业透露,今年计划交付四台此类发动机,待后续几年完成产能逐步提升后,年产量有望增至三十台。

这台涡轮风扇发动机是今年首次试飞的产品,从最初升空,到正式生产,再到能够安装到设备上,每一个阶段,根据最积极的预测,至少要花四五年时间,才能接近可以实际使用的程度。

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其次该发动机在性能方面参照了CFM国际公司的Leap-1系列以及普惠公司的PW-1100G齿轮传动发动机,彼尔姆PD-14(ПД-14)型发动机正是俄技当前重点推广的主流机型。

PD-14风扇直径为1.9米,而C919型所用的Leap-1C发动机直径为1.98米,PD-14的涵道比为8.1,Leap-1C的涵道比为11,PD-14发动机质量为2870千克,Leap-1C发动机质量为3929千克,但900千克可能包含了反推和短舱的重量,PD-14的推力为122.6千牛,Leap-1C的推力为130千牛,PD-14压气机级数为1+3+8,Leap-1C压气机级数为1+3+10。

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在燃油效率方面,现阶段PD-14仅大致说明其同等推力发动机可减少大约十分之一到五分之一左右,这种说法很普遍,然而具体怎样确定这项核心性能指标,这个百分之十到十五的数值究竟是在何种特定工况下得出的,完全无从知晓。

PD-8是因为不够关注,去年才首次升空,而PD-14的进展却更为迅速。早在2014年,它就在伊尔-76LL的试验飞机上进行了测试飞行,到2021年底,首架安装PD-14引擎的MC-21-310客机已经启动了试飞工作。自2022年“特别军事行动”启动以来,俄罗斯迅速推进PD-14发动机的飞行测试工作,并有3架MC-21客机配备该发动机参与了试验飞行。

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彼尔姆依据既定安排,到2025年将完成30台PD-14发动机的制造,长远打算的年产量可达到160台。同时,俄发也准备对PD-14发动机实施优化升级,优化措施涉及减轻发动机重量,增强燃油效率,以及减小运行时的噪音水平。经过审慎评估,一个可行的优化方案在于,将当前装备的钛合金风扇叶片,更换为采用宽弦设计的复合材料叶片,此举能够实现减轻重量,并且有助于提升发动机的燃油效率。

总而言之,目前看来,这款PD-14发动机性能表现令人满意,并且完全符合我们的使用标准,同时它还是俄罗斯几款新型民用航空发动机中,进展较为迅速,研发过程也相当稳妥的机型之一,据俄技集团领导切梅佐夫透露,俄罗斯随时能够向我们提供航空发动机,而PD-14应该是俄发重点向我国推荐的型号。

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另有一款发动机,其设计参照CF-34/SaM-146,名为PD-8,还有一款,其设计参照Leap-1系列,名为PD-14,目前俄罗斯发动机公司还在研制一款,其设计参照PD-35(ПД-35)。该发动机属于大涵道比类型,配备大直径涡轮风扇,能产生强大推力,属于民用发动机。其性能预期可与罗-罗公司的Trent-1000和通用电气的GE-nX相媲美,这三款发动机均属于35吨级的大推力发动机。

现阶段这种发动机尚在初步研制时期,仅在2024年举办的第15届中国航展上,公开展示了为该发动机特别设计的大型复合材料宽弦风扇叶片的样品,可以明确PD-35的发动机叶片直径为3.1米,与湍达1000的叶片尺寸相仿。

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然而鉴于现阶段PD-35的研制进展,以及大型涡轮风扇发动机的技术挑战,再加上俄罗斯当前确实缺少能搭载35吨级大推力涡轮风扇发动机的战机平台,预计这款发动机真正问世至少要到2035年以后,因此眼下暂无需将此型号纳入考量范围。

如何看待这个消息

研究了俄罗斯民用飞机制造公司发动机的产品系列,再参照国内现有的民用飞机机型,我们的看法是——PD-8发动机,从技术角度讲,能够匹配CF-34-10A发动机,PD-14发动机,从技术角度讲,能够匹配Leap-1C发动机,PD-35发动机,目前无需考虑,情况变化很大,还远未确定,这些分析都只是理论上的。

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航空发动机的匹配存在诸多挑战,包括发动机舱的兼容性,电控系统的适配性,以及推力特性的调整,这些都需要细致处理,因为发动机一旦安装到飞机上,就必须完成重新认证和试飞流程,不能随意更换。

俄罗斯的航空发动机,所遵循的技术规范,似乎是该国自主制定的,与西方的航空发动机以及我们的航空发动机,存在显著差异。因此,是否值得专门建立一套适用于俄式发动机的使用、维护及保障机制,这也是我们必须权衡的。

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第三点在于俄罗斯自身的飞行测试是否足够,技术参数是否真能符合标准?毕竟俄罗斯在技术参数方面向来不稳定,这是个老问题,而且民用航空发动机与军用航空发动机也并非等同。

军用动力装置的耐用性略逊一筹,只要保养勤快些,多投入些经费,依然能将其性能维持得相当理想。然而这是商用飞机所用的引擎,面对对价格极为在意的航空公司,倘若这设备时常出故障停飞,飞几次就报废了,那购买它有何意义?这不就是当年我们选用图-154M和图-204的结局,最终都成了废铁吗?

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因此,需要评价俄罗斯航空发动机的性能如何,能否满足标准,能否充当西方同类装备的替代品?虽然外表看起来还可以,然而,凭借俄罗斯在航空发动机研发方面的实力,这些装备多少总会让人心存疑虑。

所以,我们的看法是,从需求角度讲,我们确实需要为当前的两个民用航空发动机型号准备一个替代品,这个替代品最好不与西方国家有关联。根据俄罗斯现有的民用发动机产品线来看,理论上他们有能力为我们提供这个替代方案。

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这种民用飞机配置多个动力装置的情况相当普遍,A321neo系列就配备了Leap-1A和PW-1000G两种动力系统,A320ceo系列也同时搭载了CFM-56和IAE-V2500两款发动机,因此我们自己的飞机选择安装西方或俄罗斯制造的发动机也并非不可以。

我们更应关注PD-14而非PD-8,倘若西方存在可能限制我国发展的相关担忧,就必须尽早着手,提前展开沟通。

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