近日乌克兰首都基辅阿森纳博物馆将展出Ан-225「梦幻」运输机Д-18Т涡扇发动机。而这种发动机目前也是中国急需的,随着涡扇20发动机的消息不断传出,希望早日看到中国自己的国产大推力发动机。
Д-18T是一种三转子高涵道比大推力涡扇发动机(推力23~26吨,改进型为30吨,发展潜力可达35~40吨),由乌克兰进步设计局开发,由于D-18T采用了三转子结构,因此同等条件下与双转子结构相比其转速略低,涡轮前温度更是低150~200°C,很适合中国高温合金技术比较落后的现实条件。中国目前以太行核心机研发的高涵道比发动机最大推力12吨,改进后的增推型号可以达到约15吨,这已经是极限了。因此要发展30吨级别的发动机还有很长的路,如能引进D-18T将极大提高我国发动机的制造水平实现跨跃式发展,或同时再自行设计一款双转子的20~30吨推力的高涵道比发动机,以完善我国的发动机谱系。
涡扇发动机在涡轮喷气发动机的的基础上增加了几级涡轮,并由这些涡轮带动一排或几排风扇,风扇后的气流分为两部分,一部分进入压气机(内涵道),另一部分则不经过燃烧,直接排到空气中(外涵道)。在尾部喷管膨胀的气流大部分冲击后面的低压涡轮,做功变成旋转的机械能,从输出轴传递向前,来驱动前面的风扇,前面的风扇驱动空气从外涵道喷出,这才是发动机主要的推力来源。它的尾喷管喷出的燃气推力极小,只占总推力的5%左右。由于尾部喷管气流已经对低压涡轮做功,热量降低了,速度也降低了,再喷入大气也带来部分推力,算是废物利用。
由于涡轮风扇发动机一部分的燃气能量被用来带动前端的风扇,因此降低了排气速度,提高了推进效率,而且,如果为提高热效率而提高涡轮前温度后,可以通过调整涡轮结构参数和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,就不会增加排气速度。这样,对于涡轮风扇发动机来讲,热效率和推进效率不再矛盾,只要结构和材料允许,提高涡轮前温度总是有利的。
涵道比对涡轮风扇发动机性能影响较大,涵道比大,耗油率低,但发动机的迎风面积大;涵道比较小时,迎风面积小,但耗油率大。