民航貨架化產品如何反哺軍用航空業?

民航货架化产品如何反哺军用航空业?

出品:科普中國

製作:旋鈕工作室

監製:光明網科普事業部

在去年12月,也就是美國空軍正式提出B-52轟炸機的下一步延壽計劃之後,美國著名航空發動機製造商普拉特-惠特尼公司(下文簡稱普惠)在近日首次公開了適用於延壽計劃的發動機升級方案。當然,旗下軍民成熟貨架產品眾多的普拉特-惠特尼並沒有為“同溫層堡壘”再專門研製一款新發動機,而是提出將成熟的PW815小涵道比渦扇發動機在稍加改造之後直接應用於B-52的延壽計劃。

民航货架化产品如何反哺军用航空业?

圖為採用PW815發動機作為動力的通用MQ-25無人加油機。(來源:美國海軍)

在此之前,PW815系列發動機是享譽全球的“灣流”G500/600商務機的動力系統,另外在近期熱度頗高的美國海軍MQ-25無人加油機選型當中,通用原子動力的參選方案也採用了PW815作為其動力的解決方案。

那麼,諸如PW815之類成熟的民用航空發動機為何能中軍機和軍方的“法眼”?在軍機研發和製造成本日漸提高的今天,民用航空製造業又如何完成對軍用航空業的反哺?

多就是好:民用航發“參軍”的最大優勢

事實上,美國空軍早在上個世紀八九十年代就曾經想為B-52“換心”,使其在油耗經濟性和可維護性方面更上一個臺階。不過,當時的備選方案不是典型的大涵道比大推力發動機,就是適用於戰鬥機的小涵道比發動機,二者都不是能令美國空軍首肯的選擇,因為前者需要部分修改B-52的機翼結構、氣動佈局和短艙設計,而後者價格昂貴,並不能比B-52當時裝配的TF-33發動機更有成本優勢。

實際上,TF-33這個代號聽起來陌生,但若提起它的另一個名字JT3D,那就可謂是如雷貫耳了。這一款經典民用渦輪風扇發動機由於裝配在波音707、道格拉斯DC-8等知名民航機型上,所以擁有恐怖的存量——其製造數量達到了8500臺,以至於美國空軍現役的大量E-3預警機、KC-135加油機到今天都不需要訂購大量替換用零部件,只消從退役的民機上“拆件”即可滿足後勤需求。

民航货架化产品如何反哺军用航空业?

圖為試驗TF-39(為C-5“銀河”運輸機設計)航發的B-52。可見改造幅度和變化之大。(圖源:wikipedia)

如此之大的存量,自然就在無形之中降低了TF-33的維護成本。同樣的,隨著灣流公務機熱賣被大量生產出來的PW815發動機也擁有成本低的優勢,其規格也基本上和JT3D/TF-33相仿,使得B-52不需做過多改造即可適配新航發上機。

當然,在航空發動機技術發展得最為“高深”的軍用戰鬥機小涵道比發動機領域,現有的民用貨架成品航發都無法勝任戰鬥機嚴苛的使用環境:和平時飛得比較“規整”的其它軍/民用航空器不同,倒飛、大過載機動等動作是戰鬥機的常態,而這些動作將大幅影響渦扇發動機的進氣、工況等指標,因此需要專門設計製造的發動機也就不足為奇。

不過我們也必須認識到,戰術戰鬥機僅僅只是遍及陸、海、空三軍的,軍用航空體系中的一個小小分支,在直升機和大型飛機領域,民用發動機的競爭力依舊是壓倒性的。

華麗轉身:民航客機和軍用戰機的無縫切換

聊到本文一開始提起的波音B-52“同溫層堡壘”,那當然就不可避免地要提起波音在二戰期間設計製造的傳奇機型B-29“超級空中堡壘”,後者不僅是前者的祖輩,更是戰略轟炸機概念的開創者。

但實際上,波音B-29的源頭“1332方案”正是從“1307方案”改進而來,而1307方案便是波音307“平流層”客機的設計代號。該機是世界上首架設有全增壓客艙的民航飛機,首度具備了爬升到雲層上空躲避惡劣極端天氣的能力。

而在戰後,波音也於B-29的基礎上改造出了波音377“同溫層巡航者”客機,要說這一個系列是在軍機和民機間“無縫切換”,那真是一點都不為過。

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圖為執飛大西洋航線,把郵輪送進墳墓的波音377客機。(圖源:Air-Britain)

而在這之後,波音對這種“軍民互補”的手法也玩得越來越熟稔:大名鼎鼎的波音747,其實原本就是與洛克希德C-5A“銀河”爭奪美空軍大型運輸機計劃的失敗者,在稍加改造之後便推向民用市場;KC-135/RC-135/E-3/E-8等美國空軍現役的特種機平臺,全部來自現代客機的開山祖師爺波音707;美國海軍的下一代反潛機,在平臺上也直接取自波音成熟的短程幹線客機737NG。所有這些平臺在當時(或之前)都是年產量至少過百的商用熱門機型。由此一來,軍用機項目所提供的龐大資金能為民用機的研發提供助力,而民用機的產量又能控制軍用機的成本,二者可謂是“相得益彰”。

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