涡桨10发动机得性能，直接决定国产舰载预警机、新一代中型战术运输机，未来能否形成真正可用的实战能力。
和装备美国E-2/C130的T56家族发动机相比，先进一代以上的基本构架设计，是中国航发技术能力远差于美国的大背景下，涡桨10部分主要性能指标能够超越T-56家族的唯一突破方向。
一：涡桨10的结构特征和关键性能指标推测：
不出意外的话，涡桨10的基本构架，会采用与基于T-56家族魔改后的两个后代分支——T406涡轴/AE2100涡桨发动机相似，采用“单转子+自由涡轮”设计、前输出轴布局。但与这两个型号的系列相比，涡桨10的技术水平预计会存在较大的差距。
总的来说，涡桨10主要指标的性能与T56家族的大致对比如下：
图：E-2D装备T56-A-427A发动机
1、主要指标全面优于E-2D目前装备的T56-A-427A，包括427A型的功率（3917千瓦）、尺寸（长3708毫米）、重量（880公斤）。原因是涡桨10的性能需求更高，而且以目前国内的型号基础而言，工程上也是有可能实现的。
功率上，涡桨10已经有《中国航空史话》等出自体制内专家的公开资料明确提及是4000千瓦。但这类书籍中，数据出于保密进行一定程度的模糊化是常见现象，取整是典型的手法。
图：F14的滑跃起飞试验
涡桨10的核心用途之一，是作为预警机上舰的动力。由于缺乏弹射器，涡桨10需要更高的动力才能提供更大的应急功率，满足重载滑跃起飞的安全性。4000千瓦的数据相较于T56-A-427A的3917千瓦，富裕出来的指标有些偏低，真实指标应该是更高一些。如果《中国航空史话》中的取整是按四舍五入来处理的，则准确的功率数字应该不到4050千瓦。
但是要强调的是，T56-A-427系列海军型发动机本体的功率能够超过4400千瓦；只是减速器能够承受的扭矩有限，导致最终的输出功率被限制在3910千瓦。
图：安装在E-2预警机上的T-56发动机，注意向上偏置的减速器。这种自带减速器的发动机，实际上相当于汽车上“发动机+变速箱”的动力总成
2、T-406涡轴发动机本身是不带减速器的，因此它的性能指标除了功率（4470千瓦）可以直接参考外；重量（440公斤）、尺寸（长1957毫米），都只能作为对发动机本体的参考衡量标准。
图：T406发动机
在上面的指标中，T-406的长度指标非常关键，它代表了纯粹考虑性能的前提下，4k千瓦级别先进涡轴/涡桨发动机本体的长度控制水平。涡桨10发动机的长度，大致上会与T-406加装前方偏置的减速器长度相当，显著短于AE2100的3153毫米。纯粹从技术角度看，长度比T56缩短1米多是完全可以做到的。
3、AE2100涡桨发动机基于T-406衍生而来，但它核心设计需求之一，是要求以最低的改装成本，替换T56发动机。因此它在安装结构、燃油、液压、电力、高压气体的接口上，都要尽可能保证与T56家族一致。
图：AE 2100发动机
这使得AE2100的长度缩减幅度有限，进而重量的控制也有限（790千克）。由于长度上的明显优势，涡桨10虽然技术水平要低一些，但应该会比AE2100更轻；但二者差距不会拉得很大，最多也就是几十公斤的水平。
二：T56和涡桨6发动机的基本结构，在60多年前就已定型
在50-60年代喷气式发动机兴起之后，涡桨发动机的发展受到了非常大的冲击。由于人财物力的投入大大减少，进步速度显著放慢，先进构架的运用不仅显著晚于同期的涡喷/涡扇发动机，也常常晚于亲缘关系非常近的涡轴（直升机用）发动机。
如果用比较简单的代际划分来说明的话，T56家族的基本结构上，一直都属于最简单的第一代涡桨/涡轴发动机，和涡桨6是一样的。
图：T56发动机剖面展示，前段涂上的蓝色由浅变深，代表空气越往内部流动，密度和压力越是不断加大。中后段涂上的红色逐渐向淡黄色转变，这代表燃气温度的降低
图：T56发动机的前段，包括进气口与14级压气机。空气在这一段被大量吸入、压缩
T56的设计中，大量的空气在进入发动机进气口之后，沿着发动机主轴方向流动，被压气机一级又一级高速旋转的叶片不断压缩、加速；然后以很高的速度和压力，被送进发动机的燃烧室。
图：T56的中段是燃烧室，红色部分是火焰筒；经过强烈压缩后的空气，在火焰筒内与燃油混合、燃烧
图：T56的燃烧室采用联管设计，6个火焰筒绕着发动机轴安置，彼此之间有称为“传焰管”的管道联通。右下角是燃油喷嘴，安装在火焰筒的顶部。注意火焰筒侧壁的开口，压缩空气从这些不同位置的开口中进入、形成多股气流的分股燃烧；这样才能同时兼顾燃烧的稳定/高效、对火焰筒结构的冷却，并把离开火焰筒的燃气温度降低到涡轮部件能接受的水平
在燃烧室中，发动机会喷射出大量的燃油，雾化并与压缩空气掺混在一起，进行猛烈的燃烧，生成的大量燃气去推动燃烧室后方的涡轮旋转。它们的涡轮和压气机的叶片都是装在一根主轴上的，涡轮转，压气机也跟着转。
图：T56的后段，燃烧室生成的大量燃气会在这里推动4级涡轮叶片旋转，然后顺着喷管排出发动机外。涡桨发动机的喷流，也会产生少量（只有百分之几）的推力
依靠“压气——燃烧”的相互带动，发动机的转子就能不断的转动下去，形成持续、稳定的功率输出状态。
涡轮从燃气中提出来的动力，10-15%用于维持发动机自身的运转，85-90%都会被主轴输送到减速器里去，经过齿轮组降低转速、放大扭矩后，带动螺旋桨旋转。
图：单转子定轴的涡桨发动机，从最前方框内的功率输出轴，到中间框内的压气机叶片，再到最后面框内的涡轮叶片，转速都是被被同一根轴给固定死的
这种单转子、定轴的设计，在二战刚结束的50年代，由于结构形式最简单，设计和制造起来最容易；特别是主轴简单好造，因此迅速成为了主流。
但是它也有很明显的缺陷：单转子、定轴涡轮的设计，压气机和涡轮的所有叶片都固定在了一块，大家要快一起快，要慢一起慢。
这种僵硬、死板的设计，缺乏灵活调节和自动适应的能力；显然导致它只在很狭窄的高度/速度范围内，才能让所有叶片都工作在高效状态下，获得最高的发动机效率。
图：AI-20发动机，红圈部分是减速器。AI-20/涡桨6发动机，内部压气机的转速除了地面慢车状态的10400转/分外，均通过调速器控制在12300转/分；螺旋桨轴的转速经过两级游星齿轮的减速以后，还不到压气机转速的9%，只有1074转/分。
特别是对于涡轴/桨发动机，输出功率的轴转速要偏低才好，但内部的压气机/燃气涡轮又要转速够高才有效率。大家都固定死在一根轴上，就只能优先照顾后者——发动机连动力都产生不出来了，还能拿什么来输出？
图：T56减速器
这种冲突既导致发动机内部工作效率有限——压气机和涡轮很难同时工作在理论最优的转速上，对于发动机油耗性能的改善尤其不利。又导致在外部的减速器，必须采用很大的减速比，因而必须采用更大体积和重量、也更复杂的结构——比如必须设置离合器，传动过程的动力损失也高。
类似的单转子设计，同样也大量存在于同期的喷气式发动机上。比如法国幻影2000一直被诟病推力低、油耗高，关键也是它的M53发动机一直延续使用了单转子的构架。
三：换你做总师也一样——涡桨10总体设计突破方向没别的路子可选
在70年代之后，涡轴/桨发动机的先进方向，就在于两种追求最优设计的融合性突破：自由涡轮、前输出轴布局。
自由涡轮的设计理念非常简单——既然定轴机最大的毛病是大家在一起过得都不开心，那就分居各管各的好了。于是从燃气中提取功率的涡轮，就被进一步划分成了两个部分：
图：黑鹰直升机用的T700涡轴发动机，图中机头朝右。红框内的压气机叶片（右侧）/燃气涡轮（左侧）固定在一起，组成燃气发生器转子，转速超过44700转/分。尾部（左侧黄框）的动力涡轮的转速是20000转/分，它带动的功率输出轴（沿黄箭头示意方向）则从中心穿越整个发动机，从发动机前方伸出，连接减速器。这个发动机对中国先进涡桨/涡轴发动机的设计影响极大
前半部分的涡轮仍然承担原来的功能，常被称为“燃气发生器涡轮”，或者简称“燃气涡轮”；它的工作职责，就是带动压气机旋转、维持燃烧室的稳定燃烧并生成足够的燃气。燃气在首先分出10~15%的功率喂饱它以后，再去推动分家的后一半涡轮。
后半部分的涡轮不再与压气机固定，因此称为“自由涡轮”——它的工作职责，就是带着发动机的功率输出轴转动，把发动机产生的主要动力传送出去，因此也被称为动力涡轮。
自由涡轮的的出现，显著改善了涡桨/涡轴发动机的性能——尤其是发动机的启动速度要快得多，油耗大幅度降低。
图：自由涡轮+后输出轴结构的示意图
但涡轮的分家显然会带来一个问题——发动机内部形成了燃气发生器、自由涡轮两个转子结构，只用一根轴就不够用了。
因此最早的自由涡轮设计，都选择了后输出轴设计——发动机里塞了前后两根轴，楚河汉界、泾渭分明，两根轴都可以轻易做的非常结实坚固。
不过这么做的结果，就是后面的那根轴要占很多额外的空间，需要额外的一套支承和润滑系统。尺寸、重量、结构上的复杂程度，就会很大程度上抵消自由涡轮带来的性能改善。
图：T700发动机剖面，此图机头朝左。动力涡轮（蓝箭头）连接传动轴穿越整个发动机、自成一个转子，而燃气涡轮（红箭头）和压气机叶片（绿箭头）组成燃气发生器转子，包裹在传动轴外面
图：结合这个示意图更容易看明白些
图：局部放大——T700的功率输出轴（黄框内部分），是从燃气发生器转子（红框）的中心穿越过去的，两者转速相互独立
此后随着技术的进步，涡桨/涡轴发动机开始使用前输出轴设计——通过大轴套小轴的方式，把后方自由涡轮转子的功率输出轴，向前方穿越整个燃气发生器转子的中心，一直伸出到发动机最前面去。
前输出轴的设计，使发动机以少数关键部件的设计/制造难度和成本急剧上升为代价，获得了整体性能上的显著改善。自由涡轮带来的性能潜力，在这种构架下得以接近全面发挥。
注：涡桨/涡轴发动机，对于怎么算有几个“转子”，即自由涡轮转子要不要单独陈述，国内其实比较混乱。比如T-406/AE2100这样的构架，就同时有“单转子+自由涡轮”、“双转子”两种分类描述，都有权威专家使用——而且他们还在同一个单位。
四：国内在90年代末期，完成对先进涡桨/涡轴发动机的关键技术突破
自由涡轮/前输出轴的构架，成为了第二代涡桨/涡轴发动机的核心特征。之后的第三代、第四代产品，都是在这个大基础上，采用更高性能的材料、部件——比如更耐高温的涡轮，来实现整体性能的提升。
中国的涡桨10发动机，按代际划分的话，应该属于第三代涡桨/涡轴发动机。
国内的涡轴/涡桨发动机和减速器方面的研发起步相当晚，真正的自主研制能力其实是改开之后，从海豚项目引进开始，师从法国，逐步在各种引进/仿制发动机的改进、自主型号的发展中培育起来的。
图：伴随海豚直升机引进的阿赫耶发动机项目，使国内第一次接触到自由涡轮设计
其中自由涡轮/前输出轴构架的关键——薄壁、柔性的空心轴，由于难度非常大，国内的核心技术突破是90年代末期开始的，到基本全面掌握至今不足十年。
比如T700的功率输出轴，是一根柔性的空心轴，内径24毫米、外径29毫米，长度1米。这根壁厚2.5毫米的钢管，在正常工作状态下，要以超过20000转/分的额定转速，传递近1500千瓦的功率。
在达到额定转速的过程中，这根轴要超越两次变形临界点。光是保障它的动平衡，不让整个发动机故障于、甚至毁于失衡带来的强烈振动，就是极其棘手的难题。
国内现在至少有两个发动机型号，都采用了这种架构：一个是中法合作的涡轴-16，一个是设计上对标T700家族的涡轴10。
现阶段从基本能力而言，国内开发一款自由涡轮/前输出轴的4000千瓦级先进涡桨发动机，基本的能力基础应该是具备了的。
五：涡桨10是“双转子+自由涡轮”、“三轴”构架的可能性很低
自由涡轮类的涡桨/轴机还有更复杂的多转子结构，也就是燃气发生器部分又继续分工，按照高压/低压部分再细分为两个转子，形成"2+1"的结构。
图：喷气式发动机不需要功率额外的输出轴，双燃气发生器转子也只要两根轴，因此成为了主流设计。通常来说，是压气机的后几级和涡轮的前几级组成高压转子，直径小、压力大、转速高；而压气机的前几级和涡轮的后几级组成低压转子，直径大、压力小、转速低，低压转子的轴从高压转子中间穿过
图：三转子需要三轴内外镶套
图：喷气式发动机中，少数型号采用了高压（蓝紫色）、中压（棕色）、低压（墨绿色）的三转子结构。如果涡桨发动机采用"双转子+自由涡轮"设计，则其轴系设计会变得与三转子的喷气式发动机更类似，而且实现难度更高
但是这种设计，实际上就形成了三个转子，需要三根轴套在一块；设计、制造、装配上的难度又要显著提升。对于中国，这种构架存在两个方面的显著问题：
1、这种设计的性价比，随着发动机的尺寸和推力级别增加而增加，更适合大型发动机使用。比如欧洲A400M运输机上的TP400-D6，这是个最大功率超过9698千瓦的型号，多转子设计带来的效率提升是非常明显的。
图：TP400-D6，属于大功率涡桨
涡桨10发动机定位在4000千瓦级别，对多转子设计的应用上比较尴尬——性能提升前景是有的，但并不是特别大；从整个型号的费用等方面看，三转子设计没有显著优势。
因此在整个国际上，2000-4000千瓦的级别范围内，三转子涡桨/涡轴机设计都是比较少见的非主流选择。而且历史上讲，国内重点参考的、国外主要技术伙伴擅长的设计类型中，都从来不包括它。
图：罗尔斯罗伊斯的宝石涡轴发动机采用了少见的三轴、前输出轴设计。仔细观察结构示意，它是内外三根轴套一起的。这类三轴机的通病是，轴系非常复杂，但在性能上并没有形成显著优势，设计和制造上的额外成本得到的回报很低。该机后来被罗尔斯罗伊斯放弃发展，取代该机的是罗罗与霍尼韦尔联合开发的T800双轴机。
图：宝石的三轴设计，右侧绿箭头所指是两级动力涡轮，它在后方带动贯穿整个发动机的功率输出轴（左侧绿圈和绿箭头所指），伸出到发动机最前方连接减速器。红箭头所指，是高压压气机（左侧，离心式叶片，一级）与高压燃气涡轮（右侧），它们共用一根高压涡轮轴。蓝箭头所指，是低压压气机（左侧，轴流式叶片，四级）与低压涡轮，它们共用一根中传动轴。
2、国内航发的基础能力依然和西方国家有较大差距，特别是涡桨/轴机领域。因为对复杂轴系的设计并没有太多的经验积累，贸然上马三轴方案，风险很大、难度和成本高，性能还未必好——前苏联的D-136发动机（还是较简单的后输出轴布局）在这一方面就是前车之鉴。
虽然涡桨10设计单位的副总师曾经公开在论文中表态，认为2k千瓦以上级别的涡桨/涡轴机，远期发展趋势是“2+1”的三轴结构；但笔者个人判断，涡桨10采用这种设计的概率非常低。
2、整体设计上的优化
除了上述最为显眼的设计方向改变之外，没有那么显眼、但重要程度完全不低的关键，还在于整体设计上的优化。下面简单举两个例子，叶片级数减少、发动机进气道缩短：
a：T56和涡桨6的基本设计都非常早，因此要达到相同的性能（压缩空气、从燃气中提取动力的效率），需要更多级数的叶片/涡轮才能实现。
T56拥有多达14级压气机叶片，最终的气动效率很高；涡桨6拥有10级压气机叶片，结构更简单、制造更容易，但气动效率就要低不少。
图：T56发动机的14级压气机设计
图：AI-20发动机的10级压气机叶片
现在设计的新型发动机，可以在同样的性能指标要求下，显著减少叶片的级数，有效减少发动机的全长、重量、造价。
涡桨10的压气机级数，大概率要少于T56及其后裔家族的14级设计；具体的级数难以判定，应该介于10-13级之间、更偏向10级左右。
图：T56发动机的定轴式4级涡轮
图：AI-20发动机的定轴式三级涡轮
不过另一方面，对于涡桨10这样4k千瓦级别、自由涡轮结构的发动机，为了使燃气涡轮和动力涡轮都各自拥有较高的效率，形成“2+2”的总共4级涡轮叶片可能性较高。
因此相对于T-56（4级涡轮）和涡桨6（3级涡轮）这样的老发动机，涡桨10的涡轮叶片的级数反而难以减少，甚至会增加。
b：T56发动机的长度较大，减速器与发动机之间的布置距离较远也是很重要的因素。远距布置的主要目的，是为了让出更大的发动机前方空间，减轻进气道的曲折程度，减少进气损失。
在现在，进气道设计、包括进气道/发动机匹配设计的水平提升，可以在保证进气效率足够高的前提下，采用更为曲折的形状设计，减速器和发动机可以布置的更近。
四：涡桨10的外形特征上与涡桨6系列发动机会存在显著差异，减速器的布局设计将更接近于欧美设计
在整体外形上，涡桨10极有可能不会继承涡桨6那种接近圆柱形的布局，而会采用分离式的偏置减速器设计，而是形成一个接近于躺倒的L型布局。
就像汽车发动机的转轴不能直接用来驱动轮胎，而必须经过变速箱这个中间环节，实现转速降低/扭矩提升一样；飞机涡桨发动机内部转子的转速非常高，因此在发动机本体和螺旋桨之间，涡桨发动机必须还要设置一个减速器。
图：AI-20发动机，红圈部分是减速器，黄色箭头所指为发动机进气口。这种设计省事，但进气效率很低
AI-20/涡桨6发动机所采用的减速器布局并不合理——说穿了，设计的非常懒惰而简陋。它只是以最简单的设计，实现了把涡轮发动机功率引出来、驱动螺旋桨的最基本功能。而对于发动机在检查、维护上的便利性，对飞机整体设计和性能上的优化，都完全没有顾及。
图：欧洲TP400-D6发动机，红圈减速器，蓝圈发动机本体，黄箭头是进气道
图：欧洲A400M运输机TP400-D6发动机的减速器
类似于T-56、TP400-D6的布局中，减速器被设计成向上方偏置的分离机匣，带来了多个方面的好处：
a、减速器机匣分离出去之后，让出了发动机前方的空间，进气道设计可以实现更高的进气效率
b、主减速器本身的检视和拆装维修更加方便，并且能够把发动机附件（主要是）的传动装也整合到同一个机匣中，整体上大大提升发动机的维护性能。
c、在不改动飞机基本设计的前提下，抬高了螺旋桨的安装位置。这使得螺旋桨的离地间隙更高，降低了意外事故的几率，也有利于改善机翼/发动机舱组合体的升力和阻力相关特性
结语：
在数十年不断的改进中，T56家族在材料/工艺/设计细节上的进步，使它的后期型号在部分主要性能指标上，甚至能达到三代涡桨/涡轴发动机中的第一梯队水平。基本功积累的重要性，在T56家族的性能上表现的非常典型。
对于国内而言，之前的基本功积累是否足够扎实，不仅极大的决定了涡桨10发动机的推进在未来是否顺利，同样也决定了这一款发动机的型号家族，最终能达到什么样的水平高度。
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以上是付费文章的原文，这一部分是对于文章的额外补充：
上文的结论推导，是以传统美式航发企业——特别是艾里逊等公司为代表的主流技术思路作为基础，在“涡桨10完全从零开始、正向研发，没有没有特定参考原型”的前提下完成的。
结论虽然符合目前主流的中型先进涡桨发动机规律，但它与涡桨10研制单位副总师、中航首席技术专家罗安阳之前的表态完全冲突。在2013年《航空科学技术》期刊的“首席讲坛”栏目中，罗总对未来先进涡桨机的发展方向给出了这样的判断：
“在总体结构方面，2000kw以下涡桨发动机将倾向于双转子结构（即单转子燃气发生器+动力涡轮转子），压气机为轴流+离心组合式，采用多级动力涡轮（即自由涡轮）以求得到最佳的效率；
2000kw以上的涡桨发动机逐渐向三转子结构发展（双转子燃气发生器+动力涡轮转子），采用单元体设计和”视情“维护概念，简化外场维护保障要求，降低全寿命期使用成本等。”
注：按照《发动机设计手册》，罗总这里的双/三转子，其实应该称为单、双转子。国内不同资料中多次出现的此类混乱，使笔者在分析涡桨10相关信息时，感到非常困惑。
必须要说，在涡桨10构架研判上，对笔者造成最大困扰的，就是国内不同权威专家对于涡桨发动机的转子定义。
实际上在一些公开论文中，已经明文提到国内新型涡桨发动机是双转子，并且方案的最终确立，经历了单、双转子布局的竞争对比。比如在《涡桨发动机方案阶段经济可承受性分析》中，就明文提及：
“定量评估该发动机的单转子方案和双转子方案......双转子方案经济性更优，其经济可承受性能提高约20%......为项目团队最终选择双转子方案提供了决策参考。”
但是由于国内权威专家在公开场合中使用定义的混乱，在缺乏其它更明确信息支持的情况下，涡桨10的单双转子方案竞争，可以形成两种解读：
1、定轴涡轮机（单轴）与自由涡轮机（双轴）的竞争。这是不同时代的过时设计与现代设计之间的竞争，20%的经济性能方面的差距完全是理所当然的结果。
它的疑点在于，作为21世纪之后才开始研制的项目，怎么还会去选择定轴这样已经完全过时、毫无前途的基本设计作为竞争方案？
这种解读，就是基于罗总在论文中的定义方式。也是笔者在前文中给出涡桨10更大可能是单转子自由涡轮设计的原因——毕竟罗总是涡桨10设计单位的副总师，用他的分类来解读涡桨10设计单位的论文似乎是可靠的。
2、都带有自由涡轮结构，单、双转子，指的是燃气发生器转子；即双轴机与三轴机的竞争。这只是不同思路上的竞争，相互之间不存在谁更先进的问题；20%的经济性能方面差距，代表两个方案的设计水平差距很大，不在一个级别上。
它的疑点在于，国内对于三轴涡桨/涡轴方案是完全没有研究积累的，很多难度非常大的关键设计制造技术此前都是能力空白。在同一个单位、不同团队的竞争中，除非有外来的先进设计作为参考蓝本，否则三轴机方案没有合理、可信的依据，能对双轴机方案形成如此显著、代差性的优势。
这种定义方式其实是最严谨的，《发动机设计手册》即采用此种分类。在涡桨10设计单位中，也有权威专家在公开论文里使用这种定义方式的——比如型号总师石建成。
若按这种解读方式，则最终胜出的，就是三轴方案。而涡桨10研究单位此前的一些论文，是可以与其联系起来的，比如提及高、低压压气机双转子的研究。
在反复思考判断之后，笔者必须要修正和补充自己的观点：
涡桨10目前并不能完全排除采用罗总所说“三转子”（双燃气发生器转子+自由涡轮）设计的可能，