A400M运输机动力设计 发布时间:2022-10-02 12:24:45 来源:乐鱼电子竞技 作者:乐鱼比赛竞猜平台

  A400M拥有号称西方最大的涡桨发动机。发动机在A400M发动机选型的最初阶段,有多家发动机厂商向空客军用飞机公司送交标书,其中有斯奈克玛、MTU和菲亚特联合研制的以M88-2发动机为基础发展而来的M138涡轮螺旋桨发动机;BMW和罗尔斯·罗伊斯以BR-715为基础发展而来的涡桨发动机;加拿大普拉特·惠特尼公司以PW800涡扇发动机为基础发展而来的PW180涡轮螺旋桨发动机。

  由发起国订购的180架A400M就需要750多台发动机,但其销售量远不止于此。面对来自全球最著名的发动机厂商之——普拉特·惠特尼的竞争压力,2000年9月,斯奈克玛、罗尔斯·罗伊斯、MTU和菲亚特四家公司签署了合作协议,充分利用各自参加竞争的发动机方案和现有技术,共同出资组建欧洲国际涡轮螺桨发动机股份有限公司(EPI),推出为A400M运输机新设计的TP400-D6涡轮螺旋桨发动机方案。斯奈克玛公司总裁兼总席执行官琼-保罗·贝查特公开发表声明,说这将是欧洲的发动机用于欧洲自己的飞机,普拉特,惠特尼表示,如果空客选用PW180的话,该发动机将以高度欧洲化的方式进行研制、生产和实施后勤保障。2003年5月,空客军用飞机公司最终选择下TP400-D6作为A400M的发动机,罗尔斯·罗伊斯公司负责最后的总装。A400M装备四台TP400-D6涡桨发动机,每个发动机的最大输出功率达11,000轴马力。EPI公司宣称A400M运输机将成为有史以来西方建造的最大型涡轮螺旋桨飞机。

  采用罗尔斯·罗伊斯先进的三轴结构也使技术风险大大增加TP400-D6为三轴设计,其输出功率高达11000轴马力,是迄今为止西方国家制造的功率最大涡桨发动机。它以法国阵风战斗机的M88-2发动机核心机为基础,采用BR700-TP方案的进气口、三级低压涡轮和减速齿轮箱,瑞达700涡扇发动机缩小比例的五级低压压气机、中压涡轮等单元组合而成,并增加了一个中压压气机。总体来看,凭借斯奈克玛、罗尔斯·罗伊斯、MTU和菲亚特这四家公司在航空涡轮发动机领域雄厚的实力,TP400-D6采用现有发动机各单元体来进行优化组合的设计是一种可行性很高的方案,而且比最初供候选的M138发动机方案有更大的功率提升潜力、更高的燃油效率和更好的可靠性。

  该发动机采用双通道全权限数字式发动机控制系统(FADEC),具备非常完善的发动机控制与动力管理功能,具有自动功率/自动油门、自动和手动的启动程序、自动再点火、内置式测试等各种状态监测与保护功能,以确保发动机能在各种恶劣条件下都能安全稳定的运行。在发动机进气道中配有加热除冰装置,进气道经过优化设计后,在最大限度地减少了气流畸变和压力损失的同时,还保留了良好的颗粒分隔能力。

  A400M的设计巡航速度为0.68~0.72马赫,是西方国家飞行速度最快的大型涡轮螺旋桨飞机。要达到这么快的飞行速度,一个很大的难题就是螺旋桨转速过高导致桨尖速度过快而很容易失速,并会产生很严重的喘振和噪音。设计人员通过计算机模拟、风洞试验和飞行平台验证,从五种配置方案中选取最优化的桨叶叶型和螺旋桨直径,采用又薄又宽、前缘尖锐并带有后掠的大曲率先进三维后掠桨叶叶型。另外,设计人员从空气动力学角度对桨毅、发动机短舱和机翼进行一体化设计,使阻力和噪声达到最小。

  A400M运输机所采用的FH386型螺旋桨由法国拉蒂埃·菲雅克公司负责制造,为单件金属毂心、8片碳纤维复合材料叶片结构,螺旋桨直径5.18米,巡航飞行时桨尖速度为198米/秒,起飞时桨尖速度为228.6米/秒。FH386型螺旋桨的桨叶由碳纤维梁和复合材料外壳结构组成,桨叶表面覆盖了一层聚亚氨脂膜敷层以防腐蚀。桨叶前缘装有电加热除冰装置,前缘外表面还有一个镍制防护罩,以保护桨叶不会因外来物的撞击而受伤,并起到防腐蚀作用。特别值得一提的是,在过去各型涡轮螺旋桨飞机中,螺旋桨和发动机的控制系统各自都是独立的;而A400M将螺旋桨的控制系统也综合到全权限数字式发动机控制系统中,这在世界航空史上也是首次。该控制系统能自动控制桨叶的运行状态,使螺旋桨始终保持在一个恒定、最佳的效率速度,并具有过速保护、喘振监测和恢复、螺旋桨自动变距和自动顺桨功能。涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机在工作特性上有着很大不同,由于螺旋桨直径较大,转速比发动机涡轮低,还要有变距、反桨等控制功能,因此发动机控制系统和螺旋桨控制系统在控制率上完全不同。

  因为技术难度过大,欧洲国际涡轮螺桨发动机公司没能按预定进度完成发动机控制系统的编写,结果原本定于2007年3月份将TP400-D6发动机装在C-130K空中试车台上开始进行的飞行测试被推迟,致使A400M的首飞日期被拖至2008年9月份,首架交付日期也将比计划推迟6个月,总延迟时间可能高达12个月。这次延误迫使欧洲国际涡轮螺桨发动机公司高层管理人员改组,总经理何赛·马森被炒了鱿鱼,罗尔斯·罗伊斯公司防务分部负责军品及直升机的主管尼克·杜伦接任倒霉的何赛·马森留下来的职务。

  A400M采用涡轮螺旋桨发动机还是受益良多。涡轮螺旋桨飞机在起降性能上具有一定的优势:因为螺旋桨的高速滑流流过机翼上表面而产生的切洗作用,低速时可增大机翼升力,不必像涡扇运输机那样要设计动力增升装置:而在着陆时,涡桨发动机所具有的“反桨”能力可缩短着陆滑跑距离,也不需要设计发动机反推装置。凭借PT400-D6发动机强劲的功率和先进的气动设计,A400M的巡航速度几乎和涡扇运输机一样快。与涡扇运输机相比,在相同载荷情况下A400M的起飞重量要轻15%,油耗节省20%,起飞着陆性能却更出色。A400M在标准国际大气压+15℃和914米海拔高度的条件下,以最大起飞重量起飞时起飞场长小于一公里,最大着陆重量时着益蓄陆场长小于600米,至在最大起飞重量时可在2%的坡度上向后倒退。A400M运送30吨重量货物时任务半径可达2450公里,从巴黎起飞可达欧洲全境以及非洲北部然后再返航;运送20吨货物时任务半径可达3550公里,从巴黎起飞可达中东、俄罗斯腹地以及非洲中部;在飞机空载的情况下,任务半径甚至可达4900公里远,相当于从德国法兰克福直飞中国乌鲁木齐然后再返航;作空载转场飞行时,航程高达9445公里,从巴黎起飞几乎可以达到世界上任何地点。完成上述飞行任务后,机上还有5%的剩余燃油。多轮小车式前三点起落架能适应全球各地所有条件复杂的机场。前起落架为并列双轮,主起落架则采用了三减震支柱小车式起落架,每个大行程摇臂式减震支柱布置并列双轮,左右共12个机轮。与之相比,就算是C-17这样“大家伙”的主起落架也仅仅采用了双减震。A400M运输机可在30米宽的跑道上作180°转向,并在60×60米的停机坪上运动而不会碰撞到其他飞机或障碍物。A400M宽达6.2米的主轮间距及低压轮胎,甚至可在仅经过简单平整的硬土地面上起降。返回搜狐,查看更多





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