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當你還在質疑C919的時候,C929的“中國心”已處于試車階段

作者:壹零社愛科學

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中國大飛機不止于C919

不久前,負責國産大飛機制造的中國商用飛機有限責任公司(下簡稱“中國商飛”)聯合了總體氣動、複材結構、機械系統、推進系統等6個專題組,開展了一場為期1周的研讨會,主要議題就是C929項目的聯合攻關。這意味着,中國自主研制的首款洲際客機C929正在穩步推進至詳細設計階段,越來越接近“制造與組裝”“試飛和驗證”這兩個民用大飛機研發的最終階段。

我們曾在之前的文章中提到過,2016年6月正式開始商用營運的ARJ21支線客機以及2023年5月實作商業首航的大型客機C919,都可以視為C929的“前奏曲”。2022年年初,國務院釋出了《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》,其中就提到,中國民航工業的發展路線的“三步走”計劃:從支線飛機到單通道飛機,再到雙通道大型幹線飛機。三者将一同構成國産商用飛機比較完整的産品體系。

業内人士曾表示,ARJ21已經布局了200多條國内航線,如果說它為C919趟出了一條國産商用飛機技術路線,那麼C919的技術攻關與商業營運成果,則将很大程度上影響未來雙通道大型幹線飛機C929的發展。

當你還在質疑C919的時候,C929的“中國心”已處于試車階段

為什麼這麼說?先簡單介紹一下C929。2016年,當這一大型遠端寬體客機研發制造項目正式立項時,其實是叫CR929,C代表中國,R則代表俄羅斯,當時的計劃是由中國商飛和俄羅斯聯合航空制造集團(UAC)共同承擔研制工作,雙方為此還專門組建了一家合資公司。但是到了2022年,由于國際局勢的變化,俄羅斯在初步設計階段退出了項目研發,“CR929”也就成了“C929”。

從外表看,C929機如其名,很像C919的“放大版”,甚至可以說是真正的“大飛機”。C919的機身寬度為3.96米,而C929能達到5.92米;從長度看兩者更是相差近14米,這就導緻C929的乘客、貨物的容載量遠遠高于C919。

另外根據中國商飛的資訊,CR929分為縮短型、基本型和加長型三款,分别命名為CR929-500、CR929-600和CR929-700。其中,基本型CR929-600的設計航程為1.2萬公裡,座位數達280座,遠超C919的4000公裡航程能力和168座的運載力。

當你還在質疑C919的時候,C929的“中國心”已處于試車階段

在民航業,150座以上的幹線飛機制造一直被波音、空客兩大巨頭壟斷,C919正式要擠入這一領域;C929的對照組,則是250座級的波音B787和空客A350。從C919的研發經曆來看,研發制造一架大飛機的确能帶動超長産業鍊,并展示出國家航空工業水準,但這談何容易,C919從立項到總裝下線就用了8年時間,更别說在“航天發動機”這一最核心的技術競技場上的耕耘和博弈。

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寬體機的“中國心”

更大的飛機意味着需要更強的動力,起飛重量為75噸的C919現在使用的是美國通用與法國賽峰聯合研制的LEAP-1C發動機,但其實在中國航空發動機集團最初的規劃中,C919應該配備的是長江-1000(CJ1000)發動機、C929配裝長江—2000(CJ2000)、ARJ21支線客機的改進型則采用長江-500(CJ-500)。

但由于發動機研發程序落後于C919的商業化日程表,考慮到民用飛機的安全性,最終還是沒有在首發飛機上用到這顆“中國心”。而到了C929,CJ2000或許能成為發動機的候選之一。

C929的起飛重量據現有資訊看能接近248噸,與波音B787-9和空客A350-800等客機的技術名額類似——兩者起飛重量均為250噸左右,推重比約為0.25。“推重比”是衡量發動機性能的重要名額之一,指的是發動機推力與發動機自身重量之比,用以表示發動機機關重量所能産生的推力。

這兩款客機考慮到經濟性、油耗、環保等問題,最終采用的都是“雙發”設計,也就是一架飛機配備兩台發動機,每台發動機起飛推力約為31.5噸,這一點C929從善如流。

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羅羅公司的遄達XWB發動機

總的來說,波音、空客這兩款客機使用的發動機分别是通用(GE)的GEnx、羅羅的遄達(Rolls-Royce Trent)1000和遄達XWB,對标這三款發動機,我們就能大概得出CJ2000需要達到的标準有哪些。

首先就是要達到上述推力标準,第二就是大直徑風扇,第三則是旁通比,也就是涵道比,要高于10:1。“涵道比”是渦扇發動機外涵道和内涵道的空氣流量之比,又稱流量比,是渦扇發動機的重要設計參數,它對發動機耗油率和推重比有很大影響,簡單來說就是涵道比越高越省油。

這幾點CJ2000的設計還都挺符合。幾年前中國航發就展示過一款1:2縮比尺寸的CJ2000(即AEF3500驗證機),從命名标準就能看出來它的推力約為35噸,風扇直徑可達到3米,涵道比很有可能達到11:1,比GEnx和遄達1000發動機的涵道比還要大。

當你還在質疑C919的時候,C929的“中國心”已處于試車階段

CJ2000發動機已經進入試車階段

還有一點可能會為CJ2000的研發降低難度,比如他的核心機,可以以CJ1000的核心機為基礎,采用國際通用的相似放大和局部優化發展出CJ2000的核心機,這可比當初大陸完全在大推力、大涵道比渦扇發動機領域空白起步要強太多。

當然,CJ2000相比于羅羅的遄達系列也有不足之處。CJ2000是雙轉子或者說雙軸設計,而羅羅的同級别發動機采用的是三轉子設計,“轉子”在這裡指的是有幾個可以獨立轉動的軸。

三轉子結構一般意味着有三組壓氣機和渦輪:内軸是低壓渦輪帶動風扇,轉速最低;中軸是中壓渦輪帶動低壓壓氣機,轉速較高;外軸是高壓渦輪帶動高壓壓氣機,轉速最高。三個轉子都能在最佳速度下工作,有效率高、體積小、重量輕等特點。但是這種研發難度和成本太高,長江系列發動機從雙轉子開始也無可厚非。

畢竟最可靠、商業化最順利的技術往往不是最先進的,更何況,在民航領域,權衡先進性與可靠性時,一定是在確定安全性的基礎上再去追求先進性。

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