俄🇷🇺 D-30KP-2 涡扇发动机

一、研发背景与历程

D-30KP-2 涡扇发动机由俄罗斯索洛维耶夫设计局（现称彼尔姆航空发动机科研生产联合体）研制 。其研发工作起始于 20 世纪 60 年代，是在苏联第一代涡扇发动机技术基础上开展的升级改进项目。当时，苏联航空工业对高性能、大推力且可靠性高的发动机有着迫切需求，以满足新型运输机、轰炸机等飞机平台不断提升的性能指标。在参考早期 D-20 涡扇发动机的经验上，经过多年攻关，D-30KP-2 于 20 世纪 70 年代成功研制并投入使用，逐步成为苏联 / 俄罗斯多款主力大型飞机的动力之源 。

二、技术设计与构造

1. 总体布局：D-30KP-2 采用双转子结构，由进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和尾喷管等主要部件组成。各部件沿发动机轴线从前至后依次排列，这种布局有利于气流在发动机内的顺畅流动，保障能量转换与推力产生的高效性 。
2. 进气道：发动机进气道设计为收敛形，能有效引导外界空气均匀、稳定地进入发动机，在不同飞行状态下（如起飞、巡航、降落），为发动机提供适宜流量和压力的空气，减少气流畸变，提高发动机工作稳定性。例如，在飞机起飞阶段，大流量空气通过进气道进入发动机，以满足发动机高推力输出需求 。
3. 风扇与压气机
   • 风扇：采用单级轴流式风扇，叶片数量经过精心设计，具备合适的叶型和安装角度。风扇叶片由高强度、耐高温且重量较轻的合金材料制造，不仅能够承受高转速运转产生的巨大离心力，还能对进入发动机的空气进行初步压缩，提高空气压力，为后续压气机工作创造有利条件 。
   • 压气机：压气机分为低压压气机和高压压气机。低压压气机为 3 级轴流式结构，高压压气机为 11 级轴流式结构。各级压气机叶片在形状、尺寸和扭曲角度上都依据空气在压缩过程中的流动特性进行优化设计。通过多级压缩，空气压力得到大幅度提升，从风扇进口处的环境压力提升至燃烧室入口处的数十倍，满足燃料高效燃烧对高压空气的需求 。
4. 燃烧室：采用环形燃烧室设计，相比传统的分管燃烧室，环形燃烧室具有结构紧凑、迎风面积小、燃烧效率高、出口温度场均匀等优点。在燃烧室内，高压空气与燃料充分混合并剧烈燃烧，释放出大量热能，将空气加热至高温高压状态，为涡轮提供强大的驱动力 。燃烧室内壁采用特殊的耐高温、耐腐蚀材料，并配备高效的冷却结构，以承受高温燃气的冲刷，保证燃烧室在恶劣工作环境下的可靠性和耐久性 。
5. 涡轮：涡轮部分包括单级高压涡轮和两级低压涡轮。高压涡轮与高压压气机通过同一根轴相连，低压涡轮与低压压气机及风扇通过另一根轴相连。涡轮叶片同样由耐高温、高强度的合金材料制造，并且采用了先进的气膜冷却、对流冷却等冷却技术，以确保在高温燃气冲击下，涡轮叶片能够正常工作，不发生变形或损坏 。高温高压燃气在流经涡轮时，推动涡轮叶片高速旋转，将燃气的热能转化为机械能，驱动压气机和风扇运转，同时为发动机产生向后的推力 。
6. 尾喷管：尾喷管的作用是将涡轮出口的高温高压燃气加速排出发动机，产生反作用力，即发动机的推力。D-30KP-2 的尾喷管采用收敛形设计，能够根据发动机不同工作状态，合理调节燃气排出速度和流量，以实现最佳的推力性能 。在一些特殊应用场景下，发动机还可配备反推力装置，通过改变燃气喷射方向，实现飞机的快速减速，提高飞机在着陆阶段的安全性和操控性 。

三、性能参数

1. 推力：D-30KP-2 的最大推力为 12.5 吨力（约 122.5 千牛） ，这一推力水平能够满足伊尔 – 76 这类大型运输机在满载货物情况下的起飞、爬升以及巡航等飞行阶段的动力需求。在起飞阶段，两台 D-30KP-2 发动机能够为伊尔 – 76 提供强大的推力，使其在较短的跑道距离内达到起飞速度，顺利升空 。在轰 – 6K 轰炸机上，该发动机也能保障飞机携带数吨弹药时，具备足够动力执行远程轰炸任务 。
2. 燃油消耗率：其起飞燃油消耗率约为 0.50 千克 /（千克力・小时） ，巡航燃油消耗率约为 0.71 千克 /（千克力・小时） 。相比早期的涡喷发动机，D-30KP-2 的涵道比有所提高，达到约 2.42:1，这使得发动机在工作过程中，一部分空气不经过燃烧，直接从外涵道排出，带走部分热量，从而降低了燃油消耗，提高了燃油经济性 。在长途飞行任务中，较低的燃油消耗率意味着飞机可以携带更少的燃油，或者在相同燃油携带量下，拥有更远的航程 。
3. 推重比：发动机不带反推力装置时，推重比约为 4.75 。推重比是衡量发动机性能的重要指标之一，它反映了发动机产生的推力与其自身重量的比值。较高的推重比意味着发动机在单位重量下能够产生更大的推力，有助于提高飞机的飞行性能，如加速性能、爬升率等 。尽管与现代一些先进涡扇发动机相比，D-30KP-2 的推重比不算高，但在其研发年代，这一指标能够较好地适配所应用飞机的设计要求 。
4. 其他参数：发动机空气流量较大，约为 269 千克 / 秒（在 87.9% N 转速下），能够为燃烧过程提供充足的氧气，保证燃料充分燃烧 。总增压比（在 96% N 转速下）达到 20 左右，通过多级压气机的协同工作，将空气压力大幅提升，满足燃烧室内高效燃烧的需求 。涡轮进口温度可达约 1122 摄氏度，这一高温环境对涡轮叶片材料和冷却技术提出了极高要求 。发动机直径方面，进口直径约为 1455 毫米，最大直径处（casing）约为 1560 毫米 ，长度为 5700 毫米（带反推力装置），不带反推力装置时重量约为 2318 千克 ，带反推力装置时重量约为 2668 千克 。

四、应用机型

1. 伊尔 – 76 运输机：伊尔 – 76 是苏联在上世纪 70 年代研制的一款四发大型运输机，D-30KP-2 发动机是其标准动力配置。在伊尔 – 76 上，四台 D-30KP-2 发动机为飞机提供了强大而稳定的动力，使其最大起飞重量可达 190 吨左右，能够运载 40 – 50 吨的货物，飞行航程较远，可执行各种军事运输、人道主义救援以及民用物资运输等任务 。例如在军事行动中，伊尔 – 76 可快速将坦克、装甲车、火炮等重型装备以及大量士兵运输至前线；在自然灾害救援时，能及时将救灾物资运抵受灾地区 。
2. 轰 – 6K 轰炸机：轰 – 6K 是中国在轰 – 6 基础上深度改进的中远程轰炸机。通过换装两台 D-30KP-2 发动机，轰 – 6K 的性能得到显著提升 。相比早期轰 – 6 使用的发动机，D-30KP-2 的大推力使得轰 – 6K 的载弹量增加至约 12 吨，航程从原来的 6000 公里左右提升至 9000 公里以上，作战半径也大幅增加，使其具备了更强的远程打击能力 。轰 – 6K 可携带多枚远程巡航导弹，对敌方纵深目标进行防区外精确打击，成为中国空军实施战略威慑和远程打击的重要力量 。
3. 图 – 154 电子战机：部分图 – 154 飞机被改装为电子战机，用于执行电子侦察、干扰等任务 。D-30KP-2 发动机为图 – 154 电子战机提供动力保障，确保飞机在执行任务过程中，能够长时间在目标区域上空巡航飞行，利用机上搭载的各种电子设备，对敌方雷达、通信等电子系统进行侦察和干扰 。发动机稳定的工作性能，对于电子战机在复杂电磁环境下持续、可靠地执行任务至关重要 。
4. 其他可能应用机型：在一些资料中，还有说法称该发动机可用于米 – 26 重型运输直升机、安 – 32 运输机以及印度空军的苏 – 30MKI 战斗机等 。米 – 26 作为世界上最大的重型运输直升机之一，若采用 D-30KP-2 发动机，能够为其吊运大型设备、物资等提供强大动力 。安 – 32 运输机在使用该发动机时，可满足其在不同环境下的客货运输需求 。然而，关于在苏 – 30MKI 战斗机上的应用，从苏 – 30MKI 的设计特点和动力需求来看，其主要动力是俄制 AL-31FP 系列发动机，且苏 – 30MKI 对发动机的推力矢量控制等性能有特殊要求，D-30KP-2 并不具备这些特性，所以其应用于苏 – 30MKI 战斗机的说法存疑 。

五、在中国的应用情况

中国曾大量从俄罗斯进口 D-30KP-2 发动机 。一方面，这些发动机用于装备从俄罗斯引进的伊尔 – 76 运输机机队，保障了中国空军战略运输能力的基本需求，使得中国能够执行远距离的军事运输、人员投送以及国际人道主义救援等任务 。另一方面，更为重要的是，D-30KP-2 发动机被应用于中国轰 – 6K 轰炸机的改进项目 。换装该发动机后，轰 – 6K 实现了脱胎换骨的性能提升，作战半径大幅增加，载弹量提升，具备了更强的战略威慑和远程打击能力，成为中国空军空基打击力量的核心装备之一 。此外，中国的图 – 154 电子战机机队在使用过程中，D-30KP-2 发动机也为其稳定运行提供动力支持 。为减少对进口发动机的依赖，满足国内航空装备对发动机的大量需求，中国基于 D-30KP-2 发动机展开国产化研制工作，成功仿制出国产涡扇 – 18 发动机 。涡扇 – 18 发动机在性能上与 D-30KP-2 相当，部分指标有所优化，其量产和应用基本缓解了中国大型飞机发动机供应紧张的局面 。随着中国航空发动机技术的不断进步，更为先进的涡扇 – 20 发动机应运而生 。涡扇 – 20 相比 D-30KP-2，在推力、燃油经济性、可靠性等方面都有显著提升，最大推力达到 15 吨以上，涵道比超过 5 。运 – 20B 运输机换装涡扇 – 20 发动机后，最大起飞重量、载重能力和航程等性能指标大幅跃升，使得中国大型运输机的性能跻身世界先进水平 。