轰20发动机的抉择：涡扇20推力大且省油，为什么用不了？
2021-01-12 09:05:09
1月5日，空军在B站的官方账号"空军在线"发布了2021年招兵的宣传片，宣传片最后一秒钟出现的疑似"轰-20"的画面，让网友们瞬间沸腾，作为空军官方账号，发布的视频中出现这样的画面，在中国含蓄传统的宣传中，这就是大家常说的一句话："你懂的"。
不过在轰-20正式亮相之前，依然有很多人希望能够先睹为快，了解我们国家的战略轰炸机究竟可以达到何种高度。虽然轰炸机本身的技术参数是严格保密的，但是，作为一个有（厚）经（脸）验（皮）的军迷，其实，我们可以从很多公开的相关信息中去寻找轰-20可能的影子。以前我们说到过，以目前的技术水平，大型飞机如果要做到隐身，就必须采用飞翼式布局，只有这种气动布局才能够最大限度的散射雷达波，从而实现隐身。而除了气动布局以外，其实还有一个重要的方面——发动机。
（网友制作的轰-20CG）
发动机无疑是飞机的"心脏"，发动机推力的大小，决定着飞机的最大起飞重量，而最大起飞重量则决定了飞机的航程和载荷。所以，确认发动机的数量和性能，往往可以大致推断出飞机的基本性能。而且最重要的是，战略轰炸机虽然是军事机密，但是发动机却和其他大型飞机通用，所以发动机的密级明显不如轰炸机本身，这让我们可以通过发动机技术，推测出很多参数。
（WS-18列装空军的轰-6K轰炸机已经很多年，技术成熟可靠）
目前中国可以用于大型飞机的发动机有两种：WS-18和WS-20两种涡扇发动机。其中WS-18是我国在俄罗斯D-30KP2型发动机基础上进行测绘仿制，优化设计而来的一款涡扇发动机，WS-18并不是D-30KP2的简单复制，其推力比原版D-30发动机增加了约700千克，达到了13.2吨，但自重只有约2吨，比D-30减轻了约300千克，而且最重要的是，油耗比D-30降低了足足20%，这是一个了不起的成就。而WS-20发动机则是我国独立开发了一款大函道比涡扇发动机，WS-20的推力在16吨左右，而且油耗比WS-18又降低了大约10%，可见WS-20的性能要明显优于WS-18。
（国产WS-20发动机，其巨大的外函道风扇让其难以直接装上隐身轰炸机）
但是WS-20也有自己的问题：它有一个巨大的外涵道风扇，正因为它的涵道比更大，因此在推力增加的情况下还能保障油耗降低，如果拆掉这个巨大的外涵道风扇，那么WS-20的性能会大幅缩水。而WS-18的优势正好在于，它本身就是一款小涵道比涡扇发动机，因此没有巨大的外涵道风扇，所以理论上说，WS-18可以不做任何修改直接安装在轰-20上使用，从而大大降低了研制风险，同时还能缩短研制时间。而且WS-18还有一个优势：它已经研制成功并在轰-6K和运-20两款大型飞机上使用多年，性能成熟可靠；WS-20是一款新发动机，虽然目前已经研制定型，但是要真正成熟还需要很长一段时间。
（运-20和轰-6K使用的WS-18发动机虽然老一点，但是却更适合隐身轰炸机使用）
由于目前我国成熟可靠的大推力涡扇发动机只有WS-18和WS-20两种，所以轰-20的发动机必然要从这两者之间选择，如果考虑技术风险和研制周期的话，那么自然应该选择WS-18型发动机。那么，如果轰-20选择WS-18作为发动机，那么就会像运-20一样，列装4台WS-18型发动机。这是因为轰-6K就安装的2台WS-18发动机，因此可知安装2台WS-18的飞机起飞重量、载荷、航程都有限，不具备洲际飞行轰炸能力。那么如果装6台发动机呢？那样虽然有助于提升飞机的最大起飞重量和载荷，但是由于发动机台数过多，飞机的操作性和可靠性都会相对下降，而其发动机台数和飞机航程消耗的燃料成正比，所以发动机不是越多越好。如今美俄两国的战略轰炸机，除了B-52以外，全部采用四台发动机设计，这显然是有道理的。所以不难推测，轰-20肯定也会参考美俄的思路，采用4台发动机。
（运-20使用4台WS-18发动机，可以作为轰-20航程载荷的最好参考对象）
如果轰-20使用4台WS-18发动机，那么4台WS-18的总推力就是13.2×4=52.8吨，依照公开的航空设计要求，大型飞机的推重比通常在0.2～0.4之间，这里的意思是，大型飞机，例如运输机或者轰炸机等，只要保证0.2～0.4的推重比，就能飞起来，其区别在于，推重比越小，飞机起飞需要的滑跑距离就越长；而推重比越大，飞机起飞的滑跑距离就越短；当飞机的推重比低于0.2时，无论多长的飞行跑道，都无法起飞。当然大型飞机的推重比是可以高于0.4的，这样有助于缩短飞机的起降距离，只是如果大型飞机的推重比大于0.4的话，其燃料消耗会大大增加，这样会影响飞机的航程。所以当今世界大型飞机设计的推重比一般限制在0.2～0.4之间。拿着4台WS-18发动机合计52.8吨的总推力计算，其可以推动最大起飞重量在132～264吨之间的飞机，考虑到需要为飞机留出一定的设计冗余，所以取推重比0.3，这样52.8÷0.3=176吨，也就是说，在推重比0.3时，4台WS-18发动机可以驱动最大起飞重量176吨的大型飞机，这个数据大致和美军的B-2隐身轰炸机相当，B-2轰炸机的最大起飞重量为170.6吨。换句话说，4台WS-18足够驱动B-2级别的轰炸机。
（轰-6K轰炸机由于设计问题，只能把"长剑-20"巡航导弹外挂在机翼上，轰-20将会全部采用内置挂载）
按照大型飞机设计的一般规律，飞机的空重大约占飞机最大起飞重量的50%，载油量大约占30%，载弹量大约占20%，所以最大起飞重量176吨的轰炸机，大约可以搭载52.8吨左右的燃油，35.2吨的弹药。不过考虑到轰-20会采用类似于B-2的飞翼式布局，所以其结构重量可能会稍微大一点，而且弹仓受飞机气动外形的限制，可能装不下那么多弹药。所以初步估算轰-20的空重大约在95吨左右，载油量大约在57吨左右，载弹量大约在24吨左右。这是因为受飞翼布局影响，轰-20的最大起飞重量和B-2大致相当，所以按照2个并列式弹仓设计计算，轰-20一次可携带12枚"长剑-20"空射巡航导弹，"长剑-20"导弹的单发自重约为1.5吨，12枚合计18吨，算上回转式导弹发射装置的重量，正好24吨。
（航程短不是问题，我们有运油-20）
由于采用飞翼式布局导致飞机载油量偏低，所以B-2轰炸机的航程只有1.1万千米，是美国三种战略轰炸机中最短的，其实也是全球战略轰炸机中最短的。所以使用飞翼式布局，起飞重量和B-2差不多的轰-20大概率也会存在航程偏小的问题。不过这个问题应该不大，因为轰-20的航程最不济也能够和B-2轰炸机持平，也就是确保1.1万千米的最大航程，同时我国的运油-20加油机已经基本研制完成，只要运油-20加油机和轰-20配合，就足以克服航程短的问题。所以，如果从发动机的角度去看的话，轰-20的性能绝对不会低于美国的B-2轰炸机，甚至有很大可能会直接超越B-2轰炸机，相信解开轰-20盖头的那一天已经为期不远。
（这一天已经不远了）
不过在轰-20正式亮相之前，依然有很多人希望能够先睹为快，了解我们国家的战略轰炸机究竟可以达到何种高度。虽然轰炸机本身的技术参数是严格保密的，但是，作为一个有（厚）经（脸）验（皮）的军迷，其实，我们可以从很多公开的相关信息中去寻找轰-20可能的影子。以前我们说到过，以目前的技术水平，大型飞机如果要做到隐身，就必须采用飞翼式布局，只有这种气动布局才能够最大限度的散射雷达波，从而实现隐身。而除了气动布局以外，其实还有一个重要的方面——发动机。
（网友制作的轰-20CG）
发动机无疑是飞机的"心脏"，发动机推力的大小，决定着飞机的最大起飞重量，而最大起飞重量则决定了飞机的航程和载荷。所以，确认发动机的数量和性能，往往可以大致推断出飞机的基本性能。而且最重要的是，战略轰炸机虽然是军事机密，但是发动机却和其他大型飞机通用，所以发动机的密级明显不如轰炸机本身，这让我们可以通过发动机技术，推测出很多参数。
（WS-18列装空军的轰-6K轰炸机已经很多年，技术成熟可靠）
目前中国可以用于大型飞机的发动机有两种：WS-18和WS-20两种涡扇发动机。其中WS-18是我国在俄罗斯D-30KP2型发动机基础上进行测绘仿制，优化设计而来的一款涡扇发动机，WS-18并不是D-30KP2的简单复制，其推力比原版D-30发动机增加了约700千克，达到了13.2吨，但自重只有约2吨，比D-30减轻了约300千克，而且最重要的是，油耗比D-30降低了足足20%，这是一个了不起的成就。而WS-20发动机则是我国独立开发了一款大函道比涡扇发动机，WS-20的推力在16吨左右，而且油耗比WS-18又降低了大约10%，可见WS-20的性能要明显优于WS-18。
（国产WS-20发动机，其巨大的外函道风扇让其难以直接装上隐身轰炸机）
但是WS-20也有自己的问题：它有一个巨大的外涵道风扇，正因为它的涵道比更大，因此在推力增加的情况下还能保障油耗降低，如果拆掉这个巨大的外涵道风扇，那么WS-20的性能会大幅缩水。而WS-18的优势正好在于，它本身就是一款小涵道比涡扇发动机，因此没有巨大的外涵道风扇，所以理论上说，WS-18可以不做任何修改直接安装在轰-20上使用，从而大大降低了研制风险，同时还能缩短研制时间。而且WS-18还有一个优势：它已经研制成功并在轰-6K和运-20两款大型飞机上使用多年，性能成熟可靠；WS-20是一款新发动机，虽然目前已经研制定型，但是要真正成熟还需要很长一段时间。
（运-20和轰-6K使用的WS-18发动机虽然老一点，但是却更适合隐身轰炸机使用）
由于目前我国成熟可靠的大推力涡扇发动机只有WS-18和WS-20两种，所以轰-20的发动机必然要从这两者之间选择，如果考虑技术风险和研制周期的话，那么自然应该选择WS-18型发动机。那么，如果轰-20选择WS-18作为发动机，那么就会像运-20一样，列装4台WS-18型发动机。这是因为轰-6K就安装的2台WS-18发动机，因此可知安装2台WS-18的飞机起飞重量、载荷、航程都有限，不具备洲际飞行轰炸能力。那么如果装6台发动机呢？那样虽然有助于提升飞机的最大起飞重量和载荷，但是由于发动机台数过多，飞机的操作性和可靠性都会相对下降，而其发动机台数和飞机航程消耗的燃料成正比，所以发动机不是越多越好。如今美俄两国的战略轰炸机，除了B-52以外，全部采用四台发动机设计，这显然是有道理的。所以不难推测，轰-20肯定也会参考美俄的思路，采用4台发动机。
（运-20使用4台WS-18发动机，可以作为轰-20航程载荷的最好参考对象）
如果轰-20使用4台WS-18发动机，那么4台WS-18的总推力就是13.2×4=52.8吨，依照公开的航空设计要求，大型飞机的推重比通常在0.2～0.4之间，这里的意思是，大型飞机，例如运输机或者轰炸机等，只要保证0.2～0.4的推重比，就能飞起来，其区别在于，推重比越小，飞机起飞需要的滑跑距离就越长；而推重比越大，飞机起飞的滑跑距离就越短；当飞机的推重比低于0.2时，无论多长的飞行跑道，都无法起飞。当然大型飞机的推重比是可以高于0.4的，这样有助于缩短飞机的起降距离，只是如果大型飞机的推重比大于0.4的话，其燃料消耗会大大增加，这样会影响飞机的航程。所以当今世界大型飞机设计的推重比一般限制在0.2～0.4之间。拿着4台WS-18发动机合计52.8吨的总推力计算，其可以推动最大起飞重量在132～264吨之间的飞机，考虑到需要为飞机留出一定的设计冗余，所以取推重比0.3，这样52.8÷0.3=176吨，也就是说，在推重比0.3时，4台WS-18发动机可以驱动最大起飞重量176吨的大型飞机，这个数据大致和美军的B-2隐身轰炸机相当，B-2轰炸机的最大起飞重量为170.6吨。换句话说，4台WS-18足够驱动B-2级别的轰炸机。
（轰-6K轰炸机由于设计问题，只能把"长剑-20"巡航导弹外挂在机翼上，轰-20将会全部采用内置挂载）
按照大型飞机设计的一般规律，飞机的空重大约占飞机最大起飞重量的50%，载油量大约占30%，载弹量大约占20%，所以最大起飞重量176吨的轰炸机，大约可以搭载52.8吨左右的燃油，35.2吨的弹药。不过考虑到轰-20会采用类似于B-2的飞翼式布局，所以其结构重量可能会稍微大一点，而且弹仓受飞机气动外形的限制，可能装不下那么多弹药。所以初步估算轰-20的空重大约在95吨左右，载油量大约在57吨左右，载弹量大约在24吨左右。这是因为受飞翼布局影响，轰-20的最大起飞重量和B-2大致相当，所以按照2个并列式弹仓设计计算，轰-20一次可携带12枚"长剑-20"空射巡航导弹，"长剑-20"导弹的单发自重约为1.5吨，12枚合计18吨，算上回转式导弹发射装置的重量，正好24吨。
（航程短不是问题，我们有运油-20）
由于采用飞翼式布局导致飞机载油量偏低，所以B-2轰炸机的航程只有1.1万千米，是美国三种战略轰炸机中最短的，其实也是全球战略轰炸机中最短的。所以使用飞翼式布局，起飞重量和B-2差不多的轰-20大概率也会存在航程偏小的问题。不过这个问题应该不大，因为轰-20的航程最不济也能够和B-2轰炸机持平，也就是确保1.1万千米的最大航程，同时我国的运油-20加油机已经基本研制完成，只要运油-20加油机和轰-20配合，就足以克服航程短的问题。所以，如果从发动机的角度去看的话，轰-20的性能绝对不会低于美国的B-2轰炸机，甚至有很大可能会直接超越B-2轰炸机，相信解开轰-20盖头的那一天已经为期不远。
（这一天已经不远了）