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傳中科院將造新發動機裝備無人戰機 航空所指出其挑戰
圖左為中科院鯤鵬引擎。(記者吳哲宇攝)
〔記者吳哲宇/台中報導〕近期傳出中科院將改良現有發動機引擎,開發出新的發動機,再透過國外技轉等合作,打造出國造的無人戰機。自由時報軍武頻道近期探訪中科院航空所能量展示館,航空所指出,新一代發動機的關鍵技術主要集中在核心引擎與燃燒段設計、關鍵材料取得,以及精密製造能力。由於台灣精密製造工藝、特殊製程與尖端材料受限,特別是高壓高溫熱段技術由歐美掌握,發動機製造工藝因此相當艱鉅。
航空所指出,在發展小型發動機方面,台灣利用過去與美國合作時取得的實驗設備,自行設計出鯤鵬小型渦輪扇發動機。該引擎具有低油耗、體積小等特性,同尺寸下可使巡弋飛彈具備更遠航程。
圖為中科院鯤鵬小型渦輪扇引擎。(記者吳哲宇攝)
航空所表示,鯤鵬引擎的高壓軸轉速逾6萬轉、低壓軸超過3萬轉,需要多級且高速轉動的葉片持續壓縮空氣進入燃燒室,其高速轉動所產生的震動與溫度是相當高的挑戰,對於製造工藝要求極高。
因此,鯤鵬引擎未來若要提升至更大馬力,裝備至飛彈或無人機上,就注定要把它體積擴大。而即便主體結構都類似,擴大體積也需要很多技術積累。關鍵出在扇葉的轉速,即便擴大體積,同樣的轉速下,扇葉邊緣的離心力也會指數級增大,渦扇葉片振動更加劇烈,結構設計需要更為精細。另外加上發動機的使用壽命要求,金屬扇葉就還需要增加細小的通氣孔道進行散熱,這些都是台灣的製造技術要努力突破的。
航空所強調,台灣具備發動機的設計與分析能力,但真正困難在於製造端的技術落差與成本壓力。以鯤鵬引擎為例,早期製造工藝尚未成熟,使得成本極高;但透過量產與技術突破,參與計畫的國內廠商後來成功跨入國外商用引擎供應鏈,促進相關產業升級。
除了渦輪扇引擎,航空所能量展示館也展示研發其他引擎的歷史,顯示台灣其實很早就展開無人機和引擎的研發,在以色列發展無人機沒多久之後,1996年左右航空所就開始研究發展無人機;目前從動力系統發展趨勢,小型機體一般使用電動馬達,長距離的話就會使用複合式的油電引擎,用燃油引擎驅動發電機;若再把飛行距離和運行時間拉長,一般就使用燃油引擎,燃油引擎也分為螺槳引擎和噴射引擎,就看速度和滯空時間的需求。
圖為中科院轉子引擎。(記者吳哲宇攝)
例如,劍翔使用的轉子引擎,要體積小、重量輕、推力大,但如果是像銳鳶二型的引擎,就是使用小型飛機的螺槳引擎,馬力比以前更大,噪音更低,引擎也通過航空認證。
對此中科院人士補充,劍翔的轉子引擎當初是從國外購買的,在研發階段1顆要價80萬元左右,但到要規模量產時就因無法取得輸出許可,拒絕供售。後來航空所是自行設計開發,找到台灣的機車產業協助研製生產,可以產生40餘匹的馬力(約等同300cc到400cc的四行程引擎動力)
中科院航空所副所長陳俊宏曝發動機發展的下一步關鍵難點,在於發動機扇葉的堅固程度,以及製造精度。(記者吳哲宇攝)
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