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涡扇18 也没有多大的潜力可挖

时间：2023-12-07作者：CuMiEqilll11分类：动物浏览：23评论：0

20世纪90年代以后 ，我国空军开始战略转型，由国土防空型向攻防兼备型转变， 对于大型军用运输机、 空中加油机、战略轰炸机等大型飞机的需求开始迫切起来，相关型号陆续上马，但是国内缺少配套的发动机，这样只能使用国外发动机，如运-20大型军用运输机、轰-6K巡航导弹轰炸机只能采用进口的D-30KP-2涡扇发动机，虽然解决了燃眉之急，但是依赖进口发动机，毕竟受制于人， 这样国产大涵道比涡扇发动机的研制也就被提上日程。

运20暂时使用的是俄制D-30KP-2

针对21世纪大涵道比涡扇发动机的发展 ，考虑到国内与国外先进水平的差距 ， 有关部门采取先军后民 ，先解决部队急需的动力依赖进口的问题 ， 在此基础上再发展民用客机的动力系统，特别是我国空军大量引进了伊尔-76运输机，还从乌克兰引进了二手伊尔-78空中加油机， 轰-6K也开始批量装备部队，因此空军要求国产大涵道比涡扇发动机早期型号能够替代这些飞机上的D-30KP-2涡扇发动机，也就是说国产大涵道比涡扇发动机早期型号的空气流记 、外形尺寸 、安装节与安装形式与D-30KP-2相比基本上保待不变，以便能够使用 D-30KP-2的发动机短舱， 实现替代后者的目标。

20世纪80年代开始 ，我国开始利用CFM-56大涵道比涡扇发动机的核心机发展FWS-10小涵道比涡扇发动机，在FWS-10研制的同时 ，相关广所就如何发展国产大涵道比涡扇发动机进行了早期的技术探索 ，考虑到需要替代D-30KP-2涡扇发动机， 相关厂所向俄罗斯相关公司及研究所进行了技术咨询，根据海外媒体的报道，俄罗斯专家透露，中方国产大涵道比涡扇发动机大致分为两个阶段， 第一个阶段是WS-18中等涵道比涡扇发动机，它的涵道比大约是3，风扇直径与D-30KP-2相同 ，受到直径和转速的限制，它的风扇增压比较低，所以为了保证性能，它采取了2级风扇，由于涵道比增加 ，WS-18的性能比D-30KP-2有所改善，在俄方专家与中方设计入员的共同努力下 ，WS-18的起飞和巡航油率比D-30KP-2降低了10%和5%, 明显地改善了载机的性能。

WS18试飞图

WS-18其目标在于尽快向部队提供急需的发动机， 同时作为国产新型大涵道比涡扇发动机的备份。

从技术角度来讲，WS-18基础还是根据D-30KP-2来设计的，而D-30KP-2基本上没有太多的价值可讲 ，D-30KP-2的涵道比只有2.42，所以前面提到它实际上是一种中等涵道比涡扇发动机，由于涵道比较低 ，风扇直径较小，为了保证必要的增压比，需要采用多级风扇，这样就增加了发动机的重量、 复杂程度， 从各国航空发动机人员的经验来看， 大、 中涵道比采用多级风扇几乎没有任何的优势，它的重量大 、效率低 增加了发动机内部空气流场的复杂程度， 对于设计 、制造等要求都比较高，所以现在几乎没有人采用这个结构。

所以WS-18主要解决有无问题。

正是因为如此，我国才在研制WS-18时，几乎同步研制了WS-20大涵道比涡扇发动机，据俄罗斯专家的说法 ，中方要求WS-20的涵道比至少是WS-18的1.5倍以上 ，风扇直径增加 30%，空气流量增加40%,，这样在起飞推力大致相当的消况下， WS-20的起飞油耗可比WS-18降低25%以上， 巡航油耗降低10%左右。

可以看见WS-20相较其他发动机粗壮许多

从海外的资料来看WS-20在技术和结构上类似于CFM-56，采用了单级大直径风扇，实心宽弦叶片，与D-30KP相比，降低了重量简化了结构，维护 、保障等方面的性能较好。

在关键的涵道比方面，WS-20的涵道比可以达到5左右，差不多是D-30KP的2倍，空气流量可以达到350千克／秒，而D-30KP只有270干克／秒，总增压比WS-20可以超过30，而D-30KP只有19, 涡轮前温度WS-20在1200-1300摄氏度，而D-30KP只有1100摄氏度左右，这样WS-20在推力相当的情况下，其起飞耗油率和巡航耗油率要明显低于D-30KP。

从这里我们就可以看出WS-20的性能比D-30KP有非常明显的改善，可以有效地提高运-20的战术技术指标。

如果用WS-20替代WS-18，那一部发动机的重量可减少300-400千克，4部发动机加挂架等重量可以达到或者接近2吨重，显然可以降低飞机的结构重量，增加飞机的载荷，提高飞机的航程和留空时间，另外WS-20的油耗量低于WS-18, 因此在起飞重量相当的情况下， 可以进一步提高飞机的航程和留空时间，以伊尔-76飞机为例子，伊尔-76TD在换装了PS-90之后，在最大载重(50吨）的清况下，伊尔-76TD-90的航程由3600公里提高到4300公里。

不过由于WS-20的尺寸、重量与D-30KP明显不同，所以后者的短舱不能直接安装WS-20, 需要重新设计，相关结构也需要重新设计。

运20换装WS20可以对性能有进一步的提升

对于运-20来说 ， WS-20的价值并不仅仅在于提高航程，从CFM-56系列涡扇发动机的发展来看，通过增大风扇直径、提高涵道比等措施，还可以将其发动机推力提高到15吨左右，如CFM-56-5系列 ，它将风扇直径由原来的1.7米提必到1.8米，涵道比提高到6以上，空气流泣超过400干克／秒，总增压比达到40, 涡轮前温度接近1400摄氏度， 从而将起飞推力增加到15吨。

假定WS-20的推力增长型的起飞推力达到CFM-56-5，它的起飞推力就从WS-18的50吨增加到60吨，以0.25的起飞推重比来计算的话，在采用WS-18的情况下，运-20的起飞推重比大约是200吨，而采用了WS-20推力增长型可以达到240吨左右，起飞重量增加，而飞机的结构重量是一定的， 就可以提高飞机的载荷和航程，同时较大的剩余推力还可以改善飞机高温高原条件下的性能，以国产运-8飞机为例，在平原机场它可以最大起飞重量起飞，载重在20吨左右，但是在南方高温地区、西南高原地区，由于发动机功率降低，起飞重量减少，所以载货只有平原机场的50%左右，所以我们看到运输机升级一个重要的项目就是升级发动机， 增大推力。

运20

进入21世纪，发达国家实施了一系列发动机研制计划， 其研制新一代大涵道比涡扇发动机， 其目标是进一步降低发动机的油耗、噪声 、排放等，为此先后验证了复合材料叶片、风扇机匣等轻质结构、高效率与高增压比的高压压气机、先进燃烧室、三维气动设计的涡轮、革新的发电装置设计等发动机基本技术， 低成本的外部硬件、 先进轻质齿轮箱以及下一代控制装置等系统部件设计技术。

WS-20虽然技术已经较为先进，但是还是与最先进有着不小的距离，我们也希望我国航空工业人员，能够继续努力，追上世界航空发动机的发展大潮。

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