2020年7月,华中科技大教授张海燕在采访中透露了一个振奋人心的消息,运-40正式进入研发阶段,并且运-40的心脏极有可能是同样尚在研发阶段的涡扇-40,运输能力有望超过180吨。
运-40为什么能如此厉害呢?尚在研发中的涡扇-40性能究竟如何呢?
最大起飞重量在400到600吨之间,最大载货量达到180吨,我国从技术仿制到运-40究竟走了多远呢?
实战生命线
首先,我们需要了解我国早期对于运输机的定位。
影视作品中经常会出现空投物资的画面,一些网友可能会先入为主地认为,运输机就是用来运输兵力物资的。
这种说法其实没错,早年间的运输机最多也就是装几个空降兵。
1957年12月,我国第一款运输机运-5完成首飞工作。
由苏联安-2轻型通用运输机的仿制而来的它,最大载重只有1500千克。
1970年12月25日,参照苏联安-24仿制的运-7也完成了首飞任务,我国终于拥有了自主生产的涡轮螺旋桨中短途运输机。
严格意义上来讲,无论是运-5还是运-7,都不能算是完全意义上的军用运输机,运-5主要用于农业建设、森林防火、地质勘探,以及一部分军队训练跳伞职能。
运-7则主要用于民航,结束了国外飞机对于中国民航的完全统治,它的衍生产品“新舟”系列,是我国航运运输的重要组成部分。
我国第一架自主生产的空军主力运输机是1974年12月15日完成首飞的运-8,与两位前辈一样,运-8也引用了苏联安-12的技术体系,但是我国也对其进行了大胆的革新。
整机长34.02米,翼展38米,最高处足足有11.16米,和4层楼差不多高。
这样一个大家伙,可以载着10吨的货物毫无压力地实现全球通行,也可以带着重达20吨的货物,以每小时550公里的速度发动一次奇袭。
更重要的是,运-8出现以后我国的军用运输机,终于拥有了运载大型军事设备的能力,它的货运机舱可以毫无压力地塞下一架黑鹰直升机。
经过一代又一代的技术革新2013年1月26日,运-20“鲲鹏”首飞工作完成,中国运输业抢先进入了“20时代”。
“鲲鹏”的出现完美满足了中国对于军用大型运输机的执念,它的最大载重量足足有66吨,装坦克装甲都绰绰有余。
早些年的时候,日本媒体曾经叫嚣,再给中国50年的时间,我们也不可能制造出真正意义上的国产发动机。
事实上那里用了50年,2024年3月15日多家外国媒体声称,搭载着涡扇-20的全新运-20已经具备了量产能力。
涡扇-20国产大涵道发动机对于了运-20来说究竟意味着什么呢?
一方面,它是我国的大型军用运输机,实现了完全国产化,这种国之重器的核心科技终究掌握在自己手里才安心。
另一方面,它的出现也意味着运-20终于治好了心脏病,超过16吨的巨大推力足以让这只庞然大物在蓝天之上畅游无忌。
另外相较于涡扇-18 ,涡扇-20但油耗整整低了10%,“鲲鹏”终于实现了“抟扶摇而上九万里”。
有意思的是,运-20始终没有进行大规模量产,有人说是因为技术问题,然而张海燕教授所透露的信息让我们意识到了一个更有意思的问题。
有没有可能,是有比它更先进的运输机机型呢?比如说运-40!
超乎想象的运-40
如果网友们的猜测没有跑偏,运-40将是一个字面意义上的庞然大物。
目前世界上性能最优异的大型军用运输机是美国的C17,它的机身总长度达到了53米,翼展足足有51米,内舱宽敞无比,放一辆或几辆坦克装甲车都毫无压力。
如果在机舱内部搭建二层脚手架的话,足以塞得下200多名荷枪实弹的士兵。
即使已经强悍到如此地步,它的最大载重量也不过77吨,还不到网传运-40最大载重的一半。
人类真的有能力将100多吨货物送上蓝天吗?有,人类不仅早就实现了,还超额完成了任务。
1988年,全球第一架,也是唯一一架安-225在基辅完成了第一次试飞工作,这是一个工业历史上的奇迹,安-225的最大起飞重量达到了惊人的640吨,它的载货舱可以承担250吨的重量。
很可惜,现代工业的瑰宝就这样湮灭在了俄乌战场的炮火之中,但是从一些基本参数上,我们依旧可以领略到这家全球最大运输机带来的震撼。
它的翼展长度达到了88.4米,整机机长为84米,一架运输机就可以占满一整个中学操场。
究竟是怎样的一颗大心脏,才能推动这样一只庞然大物呢?单台ZMDBProgressD-18高涵道比涡扇发动机就可以提供20吨以上的推力,而一架安-225安装了六台这样的发动机。
如果咱们按照安-225的参数进行反推,想要把600多吨的重物推上蓝天至少需要120吨的推力,一个涡扇-20只能提供16吨的推力,也就是说中国现在的飞机发动机体系是完全不够用的。
想要将运-40变为现实,就必须有性能更加逆天的发动机,而互联网上盛传的涡扇40发动机,极大可能拥有35吨到40吨之间的推力。
40吨究竟是什么概念呢?
4台就可以撑起一架安-225,六台的荷载能力有望突破千吨级,要那么大荷载有什么用呢?实战状况下真的有那么多物资要运输吗?
不妨把思路放得更开一些,有没有可能咱们运输的不是物资、装甲车,而是战斗机呢?有没有可能运输的是一群战斗机呢?
中航集团的南天门文创项目曾经提到过一艘名叫鸾鸟的空天母舰,海上有战斗机作战平台,天空之上怎么就不能有了呢?
这确实是一个相当大胆的构想,但是任何创新都是从敢想开始的。
神奇的新技术
惊人的设计自然需要惊人的工艺,前苏联的设计思路主打“力大飞砖”,一向追求精巧的中国也拥有自己的秘密武器。
比如3D打印不仅仅可以用来搞手工艺品,还能用来造飞机。
3D打印与激光测量相结合可以实现与实物与电脑设计图完全一致,产品与产品之间完全一致,充分保障了精密零件的稳定性。
不过3D打印耗材的材料强度,真的能比得过整体浇筑、铸造过火造出来的金属零件吗?千万不要小看,复合材料的强度!
如今的航空航天材料早就不再是堆积金属元素,碳纤维、玻璃纤维给予了机舱外壳不亚于金属的强度,还可以使飞机重量大幅度降低。
除了精密零件,想要让400多吨的飞机翱翔于天际还需要考虑到气动布局。
歼-20可以用鸭翼提升飞机升力,让发动机更加省力,运输机这种大家伙几乎用不上类似的设计,它们也有自己的杀手锏,那就是超临界机翼。
究竟什么叫做超临界机翼呢?
这种机翼前端比较饱满,呈现出非常圆滑的弧形,机翼前半部分比较平,后半部分微微向下弯曲,到了最后方的边缘处,会呈现出微微内凹的弧度,这又是为什么呢?
运输机这种东西很难做到超音速飞行,基本上都属于亚音速飞机,飞机航行速度贴近音速时,阻力会在短时间之内陡然上涨,从而影响飞机的航行速度以及加速能力。
而超临界机翼可以推迟阻力骤增的进程,从而使运输机在短时间之内达到最大航行速度。
正因为这种机翼设计,运-20才可以达到0.8马赫的最大飞行速度,千万不要认为0.8马赫太慢,作为一个几百吨重的大家伙,0.8马赫足以让世界赞叹了。
运-40是否会延续超临界机翼设计我们不得而知,但可以肯定的是,我国已经掌握了超临界机翼的锻造工艺,业界称之为“喷丸成形技术”。
直径只有几毫米的圆形弹丸,会以时速百公里的速度对板材进行超高强度冲击。
经过长时间的冷处理,接触表面会出现大量的圆形凹陷,这种凹陷并不会破坏板材强度,反而会使它具备极高的抗疲劳强度以及抗应力腐蚀能力。
这样看来,不就是不断地装弹珠吗?真的可以称之为基础性突破吗?
千万不要小看这些小弹珠,他们的击打力度,击打部位甚至于击打次数都是经过严格测定的,科研人员必须让材料表面的变形程度完全可控,否则的话,任何小插曲都可能影响整张板材的强度。
这种高精尖工艺并不是运-20专供,只要数据模型足够完善,它可以用在运-40身上,也可以用来制造轰炸机和战斗机。
除此之外,全3d模型设计、设计关联技术、数字化装配技术等等经受过运-20实地检验的设计理念,也可以照搬到运-40上。
中国仅仅用了7年时间就搞定了运-20,或许在运-40身上,我们可以创造新的奇迹。
参考文献
环球网:运-20研发过程曝光:研发时间仅为欧美同型机一半
新京报:所到之处无不引人注目|安-225的影像记忆
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