近日,中国成功的锁定了批量生产苏联时代最经典军用发动机之一的合同。
这就是米-28、卡-50等经典苏军武装直升机都采用的TV3-117家族发动机,它将在中国大量投产!
那么,这是中国直升机动力的最佳选择吗?与美国强悍的直升机动力装置相比,优劣何在?
米-17直升机露出的该发动机
TV3-117家族发动机,是苏联时代最成功的直升机动力设备系列。它已经是1970年代初研制的产品,但这几十年来,俄罗斯、乌克兰都在不断改进发展这一发动机家族,它已经成为俄乌使用最广泛的直升机动力选择。
TV3-117的设计来自于著名的克里莫夫发动机设计局,总设计师谢尔盖.伊佐托夫。它是经典的TV2-117А的大功率改进设计版本。与其前身TV2-117相比,TV3-117的外形尺寸减小、重量减轻,而起飞功率却增加了30%以上。
1972年,TV3-117首次大批投产。各种各样的这一家族改型,驱动着米-8、米-17、米-14、米-24/25/35、米-28、卡-27、卡-28、卡-29、卡-31、卡-50、卡-52等等。总生产数量超过3万台,使用它的直升机出现在世界几乎所有的角落,包括南北极与青藏高原。
TV3-117家族发动机之所以成为了苏联时代最出色的直升机动力设备,主要是因为它比TV2等第二代苏联涡轮轴发动机相比,技术水平有了巨大的飞越。例如它使用了先进材料,以及配套的先进加工制造方法 —— 压气机转子、各种叶片均有钛材料,使用电子束焊接、高强度金属冷轧等工艺。这些要点的生命力极强,直到今天俄罗斯、乌克兰新改型发动机仍在延续相关工艺特点。
TV3-117的轴流式压气机分12级,前四级带有自动调节,获得了强大的发动机进气控制能力。使用小巧的环形直流燃烧室。有着灵活角度设置能力的尾喷管。最初使用老旧的液压机械式发动机调节、控制和监控技术,后来改为电动液压、电子液压机械,最终达到了数字式发动机控制技术的世界前列水平。数字式发动机控制技术,令发动机能够最快捷、最针对性的根据工作需求进行调节,事半功倍。这一家族的发动机耗油率较为理想,功重比出色。维护相对简单,便于修理。因此可靠性极佳,能经过改装后在沙尘、高温、高海拔等调节下正常工作,积累了大量的恶劣环境实际作战使用经验。
但必须承认,相比美国主打的通用电气T700涡轮轴发动机家族,也就是AH-64阿帕奇、UH-60黑鹰等经典美军直升机的动力设备,苏联这一经典发动机还有一些不足之处:无论是先进材料运用,整体架构设计,还是发动机工作控制技术,都存在显著差距,在具体使用时应对复杂作战需求的能力低于美国产品。
T700发动机
虽然传说中苏联发动机更为皮实,但真实世界里却并非如此。美国T700等发动机的精湛整体可靠性设计、维修维护手段上的全面考虑,以及相关数字化、模块化、整体化的体系优势,令苏联这一发动机家族相形见拙。例如,T700的自由涡轮设计为一个独立模块,2名机械师只需半小时即可拆卸,更换非常简单。T700发动机所有液体接头、电气接头都有防拆设计,杜绝互换、拧紧破损。其故障诊断、冗余备份、人机工程等便利维修的要点,也是TV3-117发动机家族所不能相比的。
但是,美国T700发动机再好,对于中国直升机来说也不如已经走向国产化的TV3-117发动机。当然,我国直升机发动机行业最终的目标,依然是融汇东西方先动力型号的精髓,通过涡轴16等先进型号的深入开发,研制出自己完全自主的世界顶尖发动机!
回到TV3-117上来,克里莫夫发动机设计局后来变成了俄罗斯克里莫夫厂,因此俄罗斯拥有一定的改进发展该发动机的能力。TV3-117的主生产厂落入乌克兰手中,而目前乌克兰马达西奇公司成为了与中国直接合作、转让生产制造与大修能力的关键性企业。
近年,TV3-117系列发动机在世界上的大量用户都急迫需要更新换代或者增购这一发动机,为此俄罗斯与乌克兰方面都在努力争夺相关市场。现在看来,乌克兰在争夺中国这一最大潜在市场的努力中占据了优势地位。
大致上,从1970年代起苏联生产了超过1万台TV3-117早期型发动机,在25个国家投入运用。80年代开始出现的重大改进型,在保证输出不降低的情况下,优化了性能参数、整体结构、使用便利性,使得它更加能够适应复杂的工作需求与环境。而且,这一系列发动机早早的拿下了西方把持的国际航空鉴定取证资格,因此可以在许多国家使用。
最新的TV3-117VMА-03等等,也就是中国引进批量生产的型号,是最新一代的该家族第三代重大改型。它不久前还是TV3-117家族的最新试验型,其起飞功率获得了突破。它的单价大概在75万美元左右。
这一代改型,是俄罗斯新一代武装直升机的动力装置。它们于世纪之交开始投入实际使用,装备了米-28N (TV3-117VMА-03及TV3-117VMА-Ф) 、卡-50和卡-52 (TV3-117VMА-Ф) 。不难看到,这一系列发动机将极为有利于我军7-8吨级武装直升机(直10改进型)、10吨级武装直升机(直10替代机型)与通用直升机(直20等)的发展工作,甚至将在13吨级大型直升机级别发挥重大作用。
最新的这两种改型,对于中国直升机发展来说极为关键:它们已经拥有了可靠的电子-液压机械式控制技术,改变工作状态和反应更为快捷,加速性好,可进一步改善瞄准发射的稳定性,解决喘振和失速问题能力好,失去动力前自动恢复的可能性大、详细记录工作全程便于分析研究。 虽然它们不是数字式控制技术发动机,但也避免了最新的数字式技术带来的技术风险与成本问题。而且,中国也能在这一电子控制技术水平上较为方便的开发出自己的数字式控制技术手段,彻底摆脱对乌克兰相关技术能力的依赖。
而且,TV3-117经过简单改装,即可成为船只、电站、泵站等设施的主动力装置。甚至已经被用于吹除积雪等等用途。随着它进入中国,用途还会进一步的深入拓展。
这一家族直升机,在未来很快将实现全数字化控制技术,同时起飞功率提高10%,达到超过1800千瓦的水平。而且TV3-117家族有个突出的能力,能在两到五分钟的应急状态下实现功率达到1900千瓦左右,这在危急时很可能救下飞机与机组的性命。
如果中国批量生产的这一家族发动机实现这些改进,未来的10吨级武装直升机升限可以增加1000米,载重增加1500千克。能更好地在中国西部高原或者高热地区实战使用。
此外,该家族还有适用于小型客机、运输机的TV3-117VMА-СБ2涡桨发动机。这能解决我国目前严重依赖较为陈旧的发动机或者进口西方发动机的问题。
TV3-117VMA-SBM1V涡桨发动机
在中国大批量制造的前提下,TV3-117这一经典发动机家族的潜力还会进一步获得挖掘,生命力愈发旺盛,在中国航空史上占据重要的一席之地。