本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
航空渦輪風扇發動機被譽為工業產品的王冠，但是物理原理和所有的能源輸出機械都一樣，就是把化學能轉化為機械能。
從能量守恆原理上說，噴氣發動機向後噴出的空氣溫度越低，能量轉化效率越高。
渦扇10和D30都是渦輪風扇發動機。渦扇10是中國自行研製，應該成為中國第3代軍用作戰飛機的標配動力，但是由於各種原因，沒有趕上第3代戰鬥機換裝的高峰。而D30是中國轟6轟炸機上的標配動力。
雖然渦扇10、D30的最大推力都可以達到12噸，但是一個噴出來的是熱風，一個噴出來的是冷風。
》渦輪風扇發動機是由兩大部分組成的。
其中最核心的部分，被稱為核心機，這個核心機實際上是一個渦輪噴氣發動機。
渦輪噴氣發動機再加上一個前置的風扇，在風扇上再加上一個外殼，這就組成了一個最典型的渦輪風扇發動機。
進入渦輪風扇發動機的氣流分成了兩部分：一部分是進入中間的核心機，然後進入燃燒室，再從尾噴口噴出。這一部分空氣是和燃料混合燃燒後，膨脹做功產生動力的。
另外一部分空氣是通過前置的風扇，在渦輪噴氣發動機的外面，流過核心機機體的，這部分空氣是冷空氣。
在核心機和發動機外殼之間，這一部分被稱為外涵道。直接進入核心渦輪噴氣發動機的這部分被稱為內涵道。
》衡量一個渦輪風扇發動機的經濟性能，有一個比值，就叫做涵道比。
就是外涵道跟內涵道的面積比值，它反映了流過發動機的冷空氣和熱空氣的數量比。
涵道比越大，能量轉化效率越高，因為轉化為空氣動能的熱能更多，航空發動機越經濟，油耗越低。
所以，民航飛機全部都是大涵道比的渦輪風扇發動機。
但是，戰鬥機使用的渦輪風扇發動機一般都是小涵道比的，因為在高空超音速的情況下，速度越快，外涵道的前置風扇的效率越低。
》飛機越追求高速性能，前置風扇就必須做的越小。
F35和F22的發動機分別是F135和F119，它們的核心機都是同一個。但是F135的前置風扇直徑要大，涵道比是0.57，而F22的發動機的涵道比是0.3。所以F135的推力超過了F119，但是超音速性能不如F119。
在低速飛行的時候需要前面的風扇的直徑加大，而在高速飛行的時候要儘量減少前面風扇的直徑，甚至可以把前面風扇取消掉。
由於在這種高速和低速情況下，對發動機性能要求的不相同，所以航空發動機追求的最高境界是既適應低速，又適應高速。
這需要發動機的結構做出重大的調整：在低速的情況下使用核心機驅動一個大直徑的前置風扇，而在高速的情況下，把前置風扇的離合器斷開，同時封閉外涵道，讓空氣只進入核心機的渦輪。
》這就是所謂的組合循環，或者叫做變循環。
到目前為止成熟的組合循環，只有美國黑鳥SR71上的發動機使用過。
轟6是一種亞音速轟炸機，要裝得多飛得遠，所以發動機裡面噴出來的風要涼一點，這樣油耗低效率高。因此，它使用的航空發動機D30也是圖154、伊爾76運輸機的標配動力。
D30是俄羅斯60年代生產的發動機，涵道比為2.4。作為運輸機的動力，它的涵道比太小（第3代渦輪風扇發動機的涵道比為8~10），經濟性太差。但是作為轟6K的動力，還是非常匹配的。
D30的最大推力為12噸，是指民用版本把油門推到最大時候的推力。D30也有加力型的，最大推力可以達到15噸，這是米格31的標準動力，緊急起飛時往發動機裡噴水可以達到18噸推力。
渦扇10是專門為中國第3代殲擊機而研製的，後來又因為進度的問題，選用了前蘇聯的al31替代渦扇10裝配了J10，j10最新改進型才趕上了渦扇10的成熟量產版本。
》渦扇10的最大推力是12噸，是指它的加力推力。
當飛機需要特殊情況下超高速飛行的時候，原來發動機渦輪的輸出功率不夠，把燃油噴到燃燒室後面的尾噴管理，通過這種方法增加發動機的推力。
打一個比較通俗的比喻，加力推力就像一個汽車上坡的時候，發動機的功率不足，然後往它的排氣管裡噴油，讓排氣管燃燒產生額外的推力。
大家可以看出來，這是一個非常沒有效率的做法，也就是說在特殊的條件下才使用的方法。
所以航空發動機一旦開了加力以後，燃料消耗的速度會非常快，所以渦扇10最大推力12噸，大部分時間是用不上的。
由此，我們可以看出來，D30的最大推力12噸和渦扇10最大推力12噸，是在不同的工作條件下產生的。
》不開加力，只把油門推到最大，渦扇10的最大推力是比不過D30的最大推力的。
這是由於發動機本身結構造成的，因為渦扇10的涵道比只有0.54。
如果用渦扇10的核心機，加大外涵道風扇，製造出一臺更大推力的航空發動機是可能的。運20將來的標配發動機渦扇20就是用渦扇10的核心機，加上更大的外涵道。
根據相關資料，渦扇20的最大推力可以達到16噸，但是也不可能給轟6使用，因為這需要大幅度改變飛機的外形。
對於轟六來說，這種源於圖16的老轟炸機一直都會用D30直到壽盡為止。