¿Quién promoverá c919?

Con el lanzamiento del avión de pasajeros regional nacional C-919, la gente ve gradualmente la esperanza en los grandes aviones de China. Sin embargo, al igual que el gran avión de transporte Y-20 que actualmente está desarrollando China, el motor sigue siendo un umbral que debe cruzarse para dominar plenamente las tecnologías pertinentes de los grandes aviones. ¿Qué tipo de medios y productos técnicos debería utilizar la industria nacional de motores, que desde hace mucho tiempo sufre una "enfermedad cardíaca", para superar las barreras mencionadas y lograr una mayor localización de los aviones comerciales de pasajeros nacionales?

El D-30KP-2 y el WS-18A son sólo para uso militar.

Cuando se trata de la potencia de los grandes aviones producidos en el país, el pueblo chino está más familiarizado con los aviones nacionales. produjo bombarderos estratégicos H-6K y transporte- El motor D-30KP-2 en el prototipo de 20 grandes aviones de transporte. Como producto que China podría introducir en lotes y utilizar libremente alrededor del año 2000, el D-30KP-2 es tan barato, maduro y confiable como casi todos los productos de la era soviética.

El motor tiene una longitud de 5700 mm, un diámetro de carcasa de admisión de 1560 mm y un peso total de 2668 kg. Utiliza un ventilador de flujo axial de 3 etapas y un ventilador de alta presión de flujo axial de 11 etapas. compresor y una estructura anular compuesta por 12 tubos de llama, cámara de combustión, turbina de baja presión refrigerada por flujo axial de 2 etapas y turbina de baja presión no refrigerada de 4 etapas, relación de impulso total 20, flujo de aire 269 kg/s, postcombustión máxima. Empuje de 125 kN, relación empuje-peso de 4,79 y vida útil de 3.000 horas.

En 2005, China y Rusia firmaron un contrato. China compró 34 aviones de transporte Il-76 y 3 aviones cisterna Il-78 por mil millones de dólares. Sin embargo, Rusia, que recibió el pago por adelantado, utilizó el dinero. para Irak la línea de producción del Er-76 fue reubicada y luego se rechazó la entrega debido al aumento de los precios. Como compensación, la Corporación de Exportación de Armas, de propiedad estatal rusa, vendió 55 unidades D-30KP-2 a China en 2009, y otras 184 unidades en 2011, para un total de 239 unidades. Estos motores han hecho contribuciones irreemplazables al nacimiento y servicio de grandes aviones militares nacionales. Como país industrial importante que busca un desarrollo constante, China ha estado considerando durante mucho tiempo la localización de este motor.

A principios de este año, AVIC Chengdu Engine (Group) Co., Ltd. (en adelante, Chengfa) declaró que, dado que cierto tipo de motor se entregó con éxito a la unidad de prueba de vuelo, Se necesitaron 80 días para completar la instalación en tierra, la modificación de la prueba y la investigación científica. Después del vuelo de prueba y otros trabajos, todo el trabajo del vuelo de prueba se completó con éxito. Según la información sobre motores en desarrollo expuesta durante el Foro de la Cumbre de Motores Aeroespaciales de Shenyang en China en mayo de 2013, Chengfa tiene en desarrollo un motor turbofan de alta potencia con nombre en código WS-18A. Por lo tanto, tan pronto como se conoció la noticia anterior, varios medios de comunicación concluyeron que el motor de prueba de vuelo era el WS-18A.

Según las fotografías publicadas más tarde, los tamaños de las cápsulas de los cuatro motores del avión de transporte IL-76 que transporta el WS-18A para el vuelo de prueba son los mismos, lo que demuestra que el WS-18A en el El vuelo de prueba tiene el mismo tamaño que el avión de transporte IL-76 -76. El D-30KP-2 original está bastante cerca. Junto con la información en las noticias de que solo tomó 80 días para completar la instalación en tierra, las modificaciones de prueba y la investigación científica y los vuelos de prueba, muestra que la aeronave estaba equipada con un nuevo motor sin siquiera ser modificada. Con base en el contenido anterior, la inferencia más razonable es que el WS-18A se desarrolló basándose en el motor turbofan D-30KP-2 como muestra, o incluso en un modelo de producción nacional que fue imitado.

Dado que la tecnología del D-30KP-2 no está avanzada, es relativamente difícil para China imitar el motor y el progreso es muy fluido. Sin embargo, como motor de fabricación rusa puesto en funcionamiento en 1980, aunque el rendimiento del motor es impresionante, su tecnología es limitada. Por un lado, la relación de derivación del avión es de sólo 2,42, lo que ni siquiera se acerca al límite inferior de los motores turbofan contemporáneos de gran relación de derivación 4. Esto hace que el consumo de combustible del avión sea casi un 20% mayor que el del motor turbofan de nueva generación ruso, aunque Puede empujar El IL-76 es un avión de transporte con una capacidad de carga de 40 toneladas, pero su empuje máximo de 12,5 toneladas tiene un potencial insuficiente. Incluso si el avión de transporte aplica tecnología avanzada para aumentar la sustentación y reducir el peso, no podrá hacerlo. Por otro lado, debido a limitaciones técnicas, la relación de presión de un solo compresor de alta presión es baja. El compresor de alta presión de 11 etapas del avión hace que el sistema de soporte del motor sea muy complejo; y el peso también aumenta.

Además, debido a que esta máquina nació tan temprano que no utiliza equipos digitales convencionales contemporáneos, una gran cantidad de piezas de transmisión mecánica y estructuras antiguas no solo aumentan el peso del motor, sino que tampoco favorecen la resolución de problemas y la resolución de problemas.

Si como motor militar, el avión tiene la ventaja de la libertad de uso, entonces, como motor de aviación civil, el avión tiene las desventajas de un alto ruido, un alto consumo de combustible, una vida corta y un empuje limitado. Por lo tanto, esta serie de motores sólo puede utilizarse con fines militares y no es adecuada para su instalación en aviones de pasajeros de clase C-919 (el rendimiento de vuelo del C-919 que utiliza este motor sólo puede ser equivalente al de los primeros Boeing 737-200 aviones de pasajeros).

LEAP-1C enviado por Estados Unidos y Francia

El prototipo del C-919 actualmente fuera de línea de producción es el motor LEAP-1C desarrollado por CFM International. Se dice que este motor es un producto modificado para la próxima generación de aviones, con mejor economía de combustible y menores emisiones de dióxido de carbono. Según la publicidad anterior de COMAC, esta será la única unidad de potencia de arranque extranjera seleccionada para el C919 de China.

Los motores de la serie LEAP-1 son una nueva generación de motores turbofan de gran relación de derivación desarrollados sobre la base de CFM56 por CFM International, una empresa conjunta entre General Electric de Estados Unidos y SNECMA de Francia (Grupo Safran). Una nueva generación de aviones de pasajeros de pasillo único con 150-200 plazas. CFM56 es actualmente el motor más utilizado en esta clase de aviones de pasajeros. Según información relevante, alrededor del 80% de los aviones de pasajeros de esta clase utilizan motores turbofan CFM56. Sus ventas totales alcanzaron las 20.000 unidades y sus horas de vuelo superaron los 500 millones de horas. Los motores de la serie LEAP-1 de nuevo diseño son un 15% mejores que los anteriores en cuanto a economía de combustible clave y, al mismo tiempo, también deben reducir significativamente las emisiones y el ruido del motor manteniendo al mismo tiempo los costos de mantenimiento y uso para adaptarse al nuevo siglo de los aviones de pasajeros. requisitos.

Durante el desarrollo, LEAP se basó más en la tecnología del motor GENX de nueva generación de GE, que realizó mejor la universalidad de la tecnología, redujo la dificultad de desarrollo, ahorró costos y también aceleró el desarrollo de LEAP. progreso. El motor central de LEAP es un compresor de presión ultraalta de 10 etapas impulsado por una turbina de alta presión de 2 etapas. Su relación de presión total llega a 50, superando con creces el nivel actual de CFM-56 de aproximadamente 25; en la turbina de alta presión se adopta el tercero. El perfil de la pala del último diseño aerodinámico tridimensional tiene características aerodinámicas avanzadas, utilizando materiales de alto rendimiento y tecnología de refrigeración avanzada.

La turbina de baja presión adopta una nueva generación de diseño aerodinámico tridimensional. Las palas del rotor de la turbina de baja presión utilizan un material intermetálico de titanio y aluminio ligero y resistente a altas temperaturas. El material de la pala guía de la turbina de baja presión es un compuesto de matriz cerámica (CMC). Su masa es solo la mitad de la de los materiales tradicionales o incluso más liviana, pero puede soportar altas temperaturas superiores a 1200 °C sin enfriarse y es fácil de procesar. La cámara de combustible de LEAP utiliza una cámara de combustión ciclónica premezclada de doble anillo de segunda generación, que solo suministra combustible a la cámara exterior durante el arranque y los estados de ralentí. En este momento, la velocidad del flujo de aire es baja, la relación petróleo-gas es alta y. el tiempo de combustión es largo, por lo que tiene un tiempo de arranque rápido, no es fácil de apagar y tiene bajas emisiones. En otros estados, el combustible se suministra a ambas cámaras al mismo tiempo. la temperatura de la llama es menor, el campo de temperatura a la salida de la cámara de combustión también es más uniforme y las emisiones contaminantes son menores.

Según información relevante: LEAP-1 puede reducir el consumo de combustible en un 16%, las emisiones de dióxido de carbono en un 16%, las emisiones de óxido de nitrógeno en menos del 60% del CFM-56 existente y es más silencioso.

Actualmente existen tres modelos de LEAP: LEAP-1A para Airbus A320NEO, LEAP-1B para Boeing B737MAX y LEAP-1C para COMAC C-919. motores, así como góndolas y inversores de empuje. Además, los pilones proporcionados por COMAC están diseñados para conectarse entre sí para formar un sistema global, que logrará mejores principios aerodinámicos, será más ligero y más fácil de mantener.

CFM International ha firmado un memorando de entendimiento con unidades chinas relevantes y puede establecer una línea de ensamblaje LEAP-1C en China en el futuro. Pero como tecnología central de la industria de la aviación occidental, esta línea de montaje generalmente no incluye los pasos clave de la fabricación de motores.

Además, los países occidentales prohíben a China utilizar estos motores para uso militar. Si el C-919 quiere ampliar otros usos en el futuro, la investigación y el desarrollo nacionales y los sistemas de energía producidos en el país son obviamente imprescindibles.

Esta es otra opción basada en las mismas raíces

Además de los motores de serie soviéticos/rusos, China tiene otra ruta técnica en el desarrollo de alto empuje y alta relación de derivación. Motores turbofan, es decir, el motor turbofan estadounidense que representa el nivel de motor avanzado del mundo. Ya en 1972, China comenzó la producción de prueba del motor turbofan 915 nacional basado en el motor turbofan estadounidense JT-3D. Sin embargo, el motor JT-3D superó el nivel técnico de China en ese momento y su rendimiento comenzó a quedarse atrás. Aunque se necesitaron 10 años para fabricar un pequeño lote de motores para su instalación y operación de prueba, no pudo escapar al destino de ser descontinuado. durante el ajuste económico nacional de los años 1980.

En 1985, China comenzó a introducir aviones de pasajeros Boeing 737-300 de fabricación estadounidense e introdujo aleatoriamente el motor turbofan CFM56 desarrollado conjuntamente por Estados Unidos y Francia. Dado que China ha estado utilizando aviones de pasajeros de fabricación soviética durante mucho tiempo, según la experiencia, ha introducido un lote de CFM56 como avión de repuesto para reemplazar el motor. Inesperadamente, la vida útil del CFM56 es mucho más larga que la de los productos de fabricación soviética. el avión de repuesto adquirido no se ha puesto en servicio. Según noticias relevantes en Internet, considerando que el motor central del CFM56 es el mismo que el motor turbofan de alto empuje F101/F110 de fabricación estadounidense, China desarrolló posteriormente su primer turbofan de alto empuje con derechos de propiedad intelectual independientes basados ​​en este motor central. Después de 18 años de investigación y desarrollo, el motor turbofan "Taihang" se finalizó oficialmente en 2005, lo que marcó que China se ha convertido oficialmente en el quinto país del mundo que puede desarrollar motores turbofan de forma independiente.

A nivel internacional, utilizar una máquina central de motor avanzada para desarrollar motores turbofan de alto empuje para aviones de combate y motores turbofan de alta relación de derivación para aviones de transporte es un enfoque extremadamente rentable. El motor central del motor "Taihang" se ha derivado sucesivamente del F101 para el bombardero B-1B, del F110 para los aviones de combate F-14/F-16 y del motor de tres tipos CFM56 para muchos tipos de aviones de pasajeros en Estados Unidos. Desde esta perspectiva, el uso del avión central "Taihang" ya dominado para desarrollar un motor turbofan con gran relación de derivación para aviones grandes puede acortar efectivamente el ciclo de desarrollo de los motores turbofan con gran relación de derivación. En segundo lugar, basado en el "Taihang" "El nivel técnico de. el motor de gran relación de derivación desarrollado por la máquina central está unos 10 años por delante de la serie D-30KP-2 de fabricación rusa, y su rendimiento también supera al D-30KP-2/WS-18A en todos los aspectos. Como fuente de energía alternativa avanzada para grandes aviones nacionales, el motor turbofan de gran relación de derivación desarrollado sobre la base del "Taihang" es sin duda una opción con excelente rendimiento y riesgo moderado.

Dado que el motor central de este avión está estrechamente relacionado con el CFM56, también podemos especular sobre el rendimiento de este motor de la serie CFM56. Desde la primera prueba del motor de la serie CFM56 en 1974, se han desarrollado 28 subtipos en cuatro series, incluidas la 2, 3, 5 y 7. Teniendo en cuenta que el propósito de China de desarrollar un motor turbofan con gran relación de derivación es reemplazar al D-30KP-2 como fuente de energía para aviones grandes, su requerimiento de empuje es naturalmente mayor que las 12,5 toneladas del D-30KP-2. Entre los motores de las series CFM56-5B y 5C, hay 6 modelos mejorados diferentes con un empuje superior a 12,5 toneladas. Entre ellos, el empuje del CFM56-5B3 llega a las 15 toneladas y su peso muerto es 300 kilogramos más ligero que el del CFM56-5B3. el D-30KP-2. Obviamente, el motor turbofan de gran relación de derivación desarrollado sobre la base del avión central "Taihang" puede superar al D-30KP-2 en rendimiento general, lo que permite que el avión de transporte grande Y-20 alcance una mayor capacidad de carga y un mayor alcance y resistencia. . tiempo.

Este motor se llama WS-20 en Internet y ha sido probado en la plataforma de prueba de motores neumáticos de China durante mucho tiempo. Al mismo tiempo, también se está estudiando un motor turbofan llamado SF-A, también basado en el motor CFM56. No hay mucha diferencia en la estructura entre los dos, e incluso puede ser simplemente un nombre diferente para el mismo motor. En general, se cree que su rendimiento puede ser equivalente o similar al del nuevo modelo de motor turbofan CFM-56, y puede equiparse en aviones de aviación civil como el C-919, creando así las condiciones para la modificación militar del C. -919.

Sin embargo, el rendimiento de este motor en realidad no puede competir con el LEAP-1C, por lo que hay noticias de que China ha lanzado su SF-B mejorado, que utiliza aspas de ventilador compuestas de amplio acorde y núcleos avanzados. Las nuevas tecnologías, como los motores, tienen un rendimiento comparable al del LEAP-1C y se pondrán en funcionamiento al menos después de 2020. La potencia del C-919 se seleccionará entre estos tres motores de nueva generación desarrollados en base a CFM56.

Desarrollar el Taihang a partir de la máquina central del CFM56 y luego desarrollar un motor de avión grande similar al CFM56 a partir de la máquina central del Taihang. Esta reencarnación seguramente se convertirá en otra leyenda en la historia de la aviación china. .

Se necesita más potencia

Teniendo en cuenta que el prototipo de motor turbofan de gran derivación WS-20 sospechoso se había instalado en China al menos un año antes de que se instalara y probara el WS18A para el vuelo A. El vuelo de prueba se realizó en el avión de transporte IL-76 nº 760 del Instituto de Pruebas de Vuelo y hasta el momento no ha habido noticias adversas sobre el vuelo de prueba del avión. Es cierto que el progreso de las pruebas de dos tipos de motores de aviones grandes, incluidos el WS-18A y el WS-20, es relativamente fluido, y también se espera que la versión oficial de producción en masa del Y-20 utilice los motores mencionados anteriormente.

Entre estos dos motores, el WS18A se instala principalmente en el H-6K y el IL-76. También se utiliza como potencia para el vuelo de prueba del Y-20 y la producción en masa inicial, mientras que el WS-. 20 está instalado en el Además de equipar el Y-20 producido en masa para mejorar la capacidad de transporte y el alcance del Y-20, también tiene un propósito importante, que es servir como fuente de energía para el futuro producido a nivel nacional. Avión C-919. Aunque el motor WS-20 todavía estará por detrás del LEAP-1C en indicadores económicos como la tasa de fallas y el consumo de combustible, para las plataformas militares estos problemas se pueden superar.

Como avión de pasajeros bimotor con tonelaje, tamaño y rendimiento similares al Boeing-737 estadounidense, el potencial de desarrollo del C-919 como plataforma de equipamiento militar es básicamente consistente con este último. Australia y Estados Unidos desarrollaron conjuntamente el avión de alerta temprana "Wedge Tail", y Estados Unidos desarrolló de forma independiente el avión de patrulla antisubmarino P-8A, ambos mejorados a partir de la serie de aviones de pasajeros Boeing-737 en Rusia. El Tu-214, que es un poco más grande que el Boeing-737, también se ha convertido en un avión de reconocimiento electrónico. Teniendo en cuenta que China tiene actualmente una gran cantidad de series de alta tecnología de aviones de propósito especial modificados del Y-8/Yun-9, y el tonelaje de este último es básicamente el mismo que el del C-919, pero su rendimiento de vuelo Es muy inferior, varios tipos de aviones modificados a partir del C-919 La plataforma sin duda tendrá amplias perspectivas de aplicación.

Los grandes motores turbofan con un empuje de 30 toneladas son una configuración casi estándar

El único inconveniente es que los aviones de clase C-919 aún no pueden satisfacer la urgente necesidad de aviones cisterna de la Fuerza Aérea China. . En la actualidad, el principal avión cisterna de la Fuerza Aérea China sigue siendo un número limitado de aviones cisterna H-6. Según informes de medios extranjeros, este avión puede transportar sólo 18,5 toneladas de combustible, lo que se sitúa casi en el nivel más bajo entre los aviones cisterna. varios países. Aunque el avión cisterna Il-78 mejorado a partir del Il-76 puede transportar más de 100 toneladas de petróleo, el avión cisterna transformado a partir de un avión de transporte tiene una baja eficiencia de transporte y no es la mejor opción para el avión cisterna. Aunque el C-919 tiene la misma configuración de avión de pasajeros que los aviones cisterna convencionales, debido a cuestiones de tamaño, el avión cisterna mejorado del C-919 todavía puede entregar sólo unas 20 toneladas de combustible. Para la Fuerza Aérea China, un avión cisterna adecuado debería ser un avión cisterna grande de largo alcance del mismo nivel que el A-330/Boeing-777.

Sin embargo, ya sea el A-330 o el Boeing-777, los grandes motores turbofan con un empuje de 30 toneladas son casi una configuración estándar. Sólo el Reino Unido y los Estados Unidos pueden producir motores de este tipo. Incluso los desarrollados por la ex Unión Soviética. El motor de empuje máximo D-18T solo puede alcanzar 23,5 toneladas de empuje. Si China quiere hacer realidad su sueño de un avión cisterna con un motor de 15 toneladas de empuje, sólo puede construir un avión cuatrimotor como el Airbus A-340 (el A-340 es un avión maduro que utiliza Airbus para evitar el (riesgos de los motores de alto empuje) aviones de pasajeros de fuselaje ancho y largo alcance desarrollados con motores de la serie CFM56), pero al igual que los problemas encontrados por el A-340, el consumo de combustible de los cuatro motores es demasiado alto y las ventajas de confiabilidad. que traen varios motores también se ven compensados ​​por el intenso trabajo de mantenimiento que conllevan al mismo tiempo.

Por supuesto, para los aviones militares, tales limitaciones no son insoportables, pero considerando todos los factores, un motor turbofan con mayor empuje es la clave para resolver el problema.

Aunque se ha iniciado por completo el desarrollo de un gran demostrador de motor de avión de pasajeros de producción nacional, para la industria de la aviación china, fabricar un motor turbofan de 15 toneladas de empuje con un rendimiento cualificado sigue siendo una tarea ardua. En tales circunstancias, el desarrollo de motores turbofan de súper empuje con un empuje superior a 20 o incluso 30 toneladas será inevitablemente un proceso largo y arduo.