加拿大斷供發(fā)動(dòng)機(jī)6年？中國(guó)高速支線客機(jī)試飛，自研渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)被卡導(dǎo)致推遲6年，如今中國(guó)支線客機(jī)采用國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)再次試飛

我們中國(guó)的新舟700支線客機(jī)再次試飛了，這飛機(jī)是咱們新一代的高速渦槳支線客機(jī)，定位是70座，專門(mén)跑中短途，特別適合高原和熱的地方。

其實(shí)要不是加拿大斷供中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)整整6年，新舟700早就投入市場(chǎng)了，而現(xiàn)在經(jīng)過(guò)了6年的時(shí)間，我們的新舟700搭載了我們自研的發(fā)動(dòng)機(jī)，終于試飛了。

新舟700支線客機(jī)在項(xiàng)目啟動(dòng)階段即選定普惠加拿大公司的PW150C渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)作為唯一動(dòng)力裝置。該發(fā)動(dòng)機(jī)以PW150系列為基礎(chǔ)，屬于成熟度極高的產(chǎn)品，此前已在龐巴迪Q400等機(jī)型上累積了數(shù)百萬(wàn)飛行小時(shí)，適航審定路徑清晰。

按照西飛的原始規(guī)劃，安裝進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)可以大幅壓縮適航取證周期，整機(jī)原定于2019年底實(shí)現(xiàn)首飛，2021年投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。這一時(shí)間表并非激進(jìn)，而是建立在一套已經(jīng)通過(guò)適航認(rèn)證的推進(jìn)系統(tǒng)之上，其取證邏輯與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估均圍繞PW150C展開(kāi)。2019年末，首架機(jī)機(jī)身與機(jī)翼完成對(duì)接，靜力試驗(yàn)機(jī)也已投入測(cè)試，項(xiàng)目進(jìn)入總裝沖刺階段，各方預(yù)期新舟700將成為21世紀(jì)全球渦槳支線市場(chǎng)的重要參與者。

2020年3月，加拿大政府援引“國(guó)家安全審查”機(jī)制，阻止普惠加拿大向中國(guó)交付PW150C發(fā)動(dòng)機(jī)，已經(jīng)制造完成的發(fā)動(dòng)機(jī)被扣留于蒙特利爾。發(fā)動(dòng)機(jī)斷供直接導(dǎo)致首飛無(wú)限期推遲，總裝線暫停，原定的供應(yīng)商合同、航線驗(yàn)證計(jì)劃全部中斷。此后，項(xiàng)目被迫全面轉(zhuǎn)向國(guó)產(chǎn)AEP400渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，這是一型尚處于研制中的全新動(dòng)力系統(tǒng)。

斷供至今已逾六年，新舟700的測(cè)試機(jī)仍在針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行地面臺(tái)架試驗(yàn)和調(diào)整試飛，仍未進(jìn)入適航取證的決定性階段。如果不是加方單方面阻斷供應(yīng)鏈，原裝PW150C的新舟700早已投入定期航班運(yùn)營(yíng)。 斷供雖然打亂了商業(yè)部署，卻倒逼了國(guó)內(nèi)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)全鏈條技術(shù)攻關(guān)的提速。

渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)可不是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，渦槳?jiǎng)恿σ笤谟邢薜目臻g和重量?jī)?nèi)，將燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馔ㄟ^(guò)減速齒輪箱高效地轉(zhuǎn)換為螺旋槳的扭矩，同時(shí)維持低油耗、高可靠性與可負(fù)擔(dān)的維護(hù)成本。高速螺旋槳的氣動(dòng)設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的特有難題。當(dāng)螺旋槳尖端速度接近聲速，葉尖區(qū)域會(huì)形成局部激波，誘發(fā)阻力急劇上升與噪聲陡增，嚴(yán)重時(shí)螺旋槳效率可下降十個(gè)百分點(diǎn)以上。

要兼顧起飛狀態(tài)下的大拉力需求與巡航狀態(tài)的高速性能，設(shè)計(jì)者必須在槳葉氣動(dòng)外形上引入三維后掠、薄葉型與面積律修形，并使用復(fù)合材料鋪層以在氣動(dòng)彈性、重量與疲勞壽命之間求得平衡。高功率減速齒輪箱同樣構(gòu)成核心瓶頸，它要持續(xù)承受數(shù)千馬力的扭矩輸入，將燃?xì)獍l(fā)生器核心機(jī)每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速降低到螺旋槳的每分鐘一千轉(zhuǎn)左右，齒輪嚙合精度、潤(rùn)滑冷卻與長(zhǎng)壽命要求遠(yuǎn)高于一般工業(yè)減速器。

與此同時(shí)，渦槳支線客機(jī)頻繁執(zhí)行短航段任務(wù)，每天多次起降循環(huán)使得發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件承受陡峭的冷熱交變，蠕變、低循環(huán)疲勞壽命消耗遠(yuǎn)快于長(zhǎng)途干線飛機(jī)。更為苛刻的約束在于成本，支線航空運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)空間微薄，發(fā)動(dòng)機(jī)的直接維修成本與翻修間隔對(duì)航空公司的盈虧影響極大，這要求在選材上限制昂貴的高溫合金用量，在構(gòu)型上要便于孔探檢查與單元體更換，并且不能以犧牲性能或壽命為代價(jià)。要在這一系列相互矛盾的要求中收斂出一款合格的產(chǎn)品，必須經(jīng)歷大量整機(jī)級(jí)驗(yàn)證。

中國(guó)原本采取的策略與C919項(xiàng)目相似，即以成熟的進(jìn)口動(dòng)力系統(tǒng)先把飛機(jī)推向市場(chǎng)，及早形成運(yùn)營(yíng)機(jī)隊(duì)、積累航線運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)并攤薄整機(jī)制造成本，同步推進(jìn)國(guó)產(chǎn)替代發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)。C919選擇CFM國(guó)際公司的LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)投入商業(yè)運(yùn)行，與此同時(shí)國(guó)產(chǎn)CJ-1000A發(fā)動(dòng)機(jī)并行開(kāi)展研發(fā)和飛行試驗(yàn)，兩條線并不互相掣肘。

新舟700原計(jì)劃復(fù)制這一路徑，讓PW150C先支撐起訂單交付與市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)批次的動(dòng)力可選裝或換裝國(guó)產(chǎn)AEP400，既不影響商業(yè)回報(bào)，也不妨礙自主技術(shù)成熟。 加拿大政府的斷供決定，使這種階梯式發(fā)展路徑被攔腰截?cái)?，新?00直接從市場(chǎng)導(dǎo)入階段倒退為發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)的同步研制，但是幸好，經(jīng)過(guò)我們團(tuán)隊(duì)的努力，我們終于造出了AEP400渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。

隨著新舟60系列支線客機(jī)全部退出國(guó)內(nèi)商業(yè)客運(yùn)航線，中國(guó)民航在70座級(jí)渦槳飛機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)了實(shí)際的市場(chǎng)空白。這一噸位級(jí)是銜接30座級(jí)通航飛行器與90座級(jí)噴氣支線客機(jī)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，承擔(dān)以低成本結(jié)構(gòu)執(zhí)飛高溫高原、短窄跑道及高頻短途航線任務(wù)。

新舟700作為中國(guó)唯一自主研制的70座級(jí)渦槳支線客機(jī)，直接填補(bǔ)了這一空缺，使中國(guó)民用飛機(jī)譜系補(bǔ)上“低成本、高適應(yīng)性支線”這一環(huán)，形成從通航、支線到干線的完整序列。

沒(méi)有該機(jī)型，在機(jī)場(chǎng)條件苛刻的偏遠(yuǎn)航線就只能依賴進(jìn)口二手渦槳飛機(jī)或采用噴氣支線客機(jī)勉強(qiáng)運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性與安全性均得不到系統(tǒng)性保障。

而且非洲、東南亞很多機(jī)場(chǎng)，跑道短、海拔高、設(shè)施簡(jiǎn)陋，恰恰就需要支線客機(jī)。。尼泊爾境內(nèi)多數(shù)短途機(jī)場(chǎng)跑道長(zhǎng)度不足1500米，海拔超過(guò)1000米，夏季高溫推升密度高度，要求飛機(jī)具備較強(qiáng)的高原高溫不減載能力。南非約翰內(nèi)斯堡奧利弗·坦博國(guó)際機(jī)場(chǎng)海拔約1700米，炎熱氣候進(jìn)一步壓縮飛機(jī)性能。巴基斯坦北部高山區(qū)域機(jī)場(chǎng)同樣需要強(qiáng)動(dòng)力和短距起降性能。

正因如此，尼泊爾航空、巴基斯坦寧?kù)o航空、巴林國(guó)家航空等公司早在2015年至2019年間，就與新舟700簽訂了采購(gòu)意向協(xié)議，累計(jì)意向數(shù)量可觀。如果加拿大沒(méi)有斷供，這些訂單足以使新舟700率先占據(jù)細(xì)分市場(chǎng)。 但是現(xiàn)在也沒(méi)有關(guān)系，隨著國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的新舟700在不斷試飛，新舟700推出市場(chǎng)以后，起碼我們就不需要再擔(dān)心卡脖子的問(wèn)題了。