國產新型渦扇20發動機將助力運20
摘要航空發動機技術薄弱一直是制約中國軍機性能的瓶頸問題，但近些年相關領域獲得的突破較多。隨著大量新型航發日漸成熟，中國大型飛機的「心臟病」問題有望得到徹底根治。
圖：大涵道比渦扇發動機結構示意圖
國產首款大型運輸機運20即將交付中國空軍，它的列裝將會有力提高中國空軍的空運能力，增強人民解放軍的戰略/戰役投送能力。
不過從相關圖片來看，運20目前配備還是俄制D-30KP-2（或是國產化的渦扇18）渦扇發動機，這款發動機的性能只能說差強人意，未能將運20優秀的設計發揮出來。不過中國相關單位已經在研製新型渦扇發動機，將會彌補運20的動力短板。
一、運20從一開始就有裝備國產渦扇20發動機的考慮
1.D-30KP-2發動機源於伊爾76，性能已很落後
D-30KP-2是前蘇聯在上世紀70年代研製的一型中等涵道比渦扇發動機，所以我們看到它的直徑比較纖細，不象大涵道比發動機那麼短粗。對於安裝在亞音速飛機上的渦扇發動機來說，風扇直徑越大，涵道比越大，效率越高，推力越大，油耗越低，雜訊越小。
油耗是一個關鍵指標，它直接決定著運輸機/客機航程、載荷等方面的性能。從這個角度來講，D-30KP-2/渦扇18隻解決了有無問題，運20還需要更加先進的發動機。
圖：目前運-20配備的是D-30KP-2渦扇發動機，它是伊爾76運輸機的發動機。
根據海外資料，中國研製的太行FWS-10小涵道比渦扇發動機是在引進的CFM-56大涵道比渦扇發動機的基礎上研製，兩者核心機相同，因此可以在太行的基礎上研製國產新型大涵道比渦扇發動機。
有消息說中國正在研製的新一代大涵道比渦扇發動機就採取了這樣的辦法，它的編號是渦扇20，它採用了改進的FWS-10核心機，加上國內自行研製的大涵道比風扇，同時對高壓渦輪、低壓渦輪、風扇/增壓級進行了優化設計，另外還採用了全許可權數字式電子控制系統（FADEC），進一步提高了發動機的性能和可靠性。一般預測，渦扇20的綜合性能夠達到CFM-56的水平，明顯優於D-30KP-2發動機。
圖：網路圖片，渦扇20已經裝在伊爾76試驗機上進行測試。
2.運20換裝渦扇20後性能會有大提升
根據CFM-56的指標，渦扇20與D-30KP/渦扇18相比，重量和發動機巡航油耗都下降，發動機巡航油耗方面，CFM-56是0.57，而D-30KP-2/渦扇18超過0.7。因此對於運20來說，換裝渦扇20之後，由於發動機性能提高，其航程和載荷可以得到有效的提高，尤其需要指出的是CFM-56較新型號的最大起飛推力可以達到15噸，這個指標已經接近C-17配備的F117-PW-100渦扇發動機，後者的起飛推力大約在17噸左右，因此渦扇20可以按照這個標準進行了升級，從而為運20進行升級提供動力儲備。
實際上當年前蘇聯為伊爾76換裝PS-90A大涵道比渦扇發動機的時候，就曾經對伊爾76進行加長，這就是伊爾76MF運輸機，它的機長由伊爾76的47米增加到53米。最大起飛重量相應增加，載荷/航程性能也得到提高，如在航程4000公里的情況下，載荷由40噸提高到60噸。因此運20配備增加推力的渦扇20發動機之後，其性能也會得到進一步的提高，由於運20的氣動布局要優於伊爾76，因此運20未來的改進型號在戰術技術指標上應該還要好於伊爾76MF。
圖：CFM56大涵道比渦扇發動機性能優秀、可靠性好，廣泛裝備于波音737、空客A320客機。
圖：換裝PS-90A發動機、增長機身的伊爾76MF運輸機。
二、除了渦扇20，國內還有另外單位研製先進發動機
1.以商用為出發點的CJ1000A發動機
除了渦扇20，中國還在研製更加先進的大涵道比渦扇發動機，從發動機推力來看，12-15噸級發動機正好是150-200座級中短程客機的動力，中航商飛正在研製這個級別的C919客機。
目前C919客機採用的是賽峰公司LEAP-X1C渦扇發動機，為了避免受制於人，中航工業商發已經啟動了針對C919飛機的國產發動機研製工作，這就是國產CJ1000A大涵道比渦扇發動機。目前CJ1000A已完成驗證機全部設計工作，正在開展零部件試製和試驗工作，預計將會在2020年以後投入使用。
圖：國產C919客機總裝下線，它採用了目前國際最先進的LEAP-X1發動機。
根據中航商發的資料，CJ1000A發動機是一型雙軸大涵道比直驅渦扇發動機，由1級風扇、3級增壓級、10級高壓壓氣機、單環形燃燒室、2級高壓渦輪及7級低壓渦輪組成。
CJ1000A採用全三維氣動設計、貧油預混燃燒、主動間隙控制等先進技術，以及寬弦空心風扇葉片、整體葉盤、新一代單晶、粉末冶金等先進材料工藝，具有高效率、低燃油消耗，低排放、低噪音，高可靠性、長使用壽命，低維護成本、良好的維修性等產品特性，整體技術指標達到或者接近LEAP-X1C的水平，優於現在使用的CMF-56渦扇發動機，也要優於渦扇20發動機。
圖：國內新一代CJ1000A渦扇發動機模型已公開展出。
圖：CJ1000A渦扇發動機的結構圖
2.優秀髮動機的意義
空客新一代A320NEO客機的主要改進之一，就是使用LEAP-X1發動機替換CFM-56發動機。在推力相當的情況下，LEAP-X1的巡航油耗比CFM-56系列要低於10%以上。這樣對於飛機來說，如果換裝新型發動機，航程和油耗肯定會有較大的改善，再加上在氣動方面的改進，A320NEO的油耗比A320下降了15%以上。
對於民航客機來說，就意味著在同樣條件下，載荷航程性能得到增加，經濟性和運營成本降低，所以A320NEO在民航市場上獲得較好的效果，成為目前最暢銷的中短程客機。
圖：CJ1000A相當於國外的LEAP-X1發動機
圖：配備LEAP-X1發動機的A320NEO
因此未來運20不但可以使用渦扇20來取代D-30KP-2發動機，還可以用更新一代的CJ1000A大涵道比渦扇發動機替代渦扇20，或者用前者的技術對後者進行改進。
這樣既可以提高運20的性能，尤其是關鍵的載荷航程等方面的性能。另外一方面也可以對國產新一代大涵道比渦扇發動機進行了實際運用驗證，為國產大涵道比渦扇發動機商用打下基礎，積累經驗，這對於實力還顯薄弱的中國航空發動機工業來說，也是非常必要的。
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