首次参加非战争军事行动
2020年2月13日，中国人民解放军空军出动运-20、伊尔-76、运-9共3型11架运输机载947名医护人员和74吨医疗物资抵达武汉天河机场，支援湖北医疗队队员和物资，助力武汉打赢抗击新冠疫情保卫战，这是运-20大型运输机首次参加非战争军事行动，也是空军首次成体系大规模出动现役大中型运输机执行紧急大空运任务。
运-20支援武汉抗击新冠疫情
首次赴国外执行非战争军事行动
2020年4月24日，应巴基斯坦、缅甸、老挝等国军队请求，经中央军委批准，中国人民解放军派空军运-20等飞机向上述三国军队紧急援助核酸检测试剂盒、防护服等疫情防控物资，并派出三支军队抗疫专家组分别赴上述三国开展防疫工作，这是运20大型运输机首次赴国外执行非战争军事行动。
运-20机舱里装满了运往巴基斯坦的物资
首次执行跨国远程军事任务
2020年6月13日，受俄罗斯方面邀请，运-20大型运输机运送中国人民解放军陆海空三军仪仗队的105名官兵抵达俄罗斯莫斯科的谢列梅捷沃国际机场，参加红场阅兵活动，这是运-20首次执行跨国远程军事任务。
运-20运送三军仪仗队官兵抵达莫斯科
首次向境外投送步兵战车等重型装备
2020年9月11日，运-20大型运输机运送04式步兵战车等重型装备抵达俄罗斯阿斯特拉罕地区的军用机场，参加“高加索-2020”战略演习，这是首次利用运-20向境外投送步兵战车等重型装备。此次运-20投送运输的装备除了04A型步兵战车外，还有07式122毫米自行榴弹炮和陕汽-2190通讯车等。根据公开资料显示，04A型步兵战车战斗全重24吨左右，而07式122自行榴弹炮则为24.5吨，都属于标准的重型作战装备。而运-20大型战略运输机载重量在50-60吨，仅从重量上看运送起来绰绰有余。
运-20运送中方参演部队抵达俄罗斯
首次执行运送志愿军烈士遗骸回国任务
2020年9月27日，载有第七批在韩中国人民志愿军烈士遗骸及相关遗物的运-20专机抵达辽宁沈阳桃仙机场。这是运-20大型运输机首次执行运送志愿军烈士遗骸回国的任务，而执行这次任务的运-20机身编号为01，代表着祖国对烈士们的无上尊崇。
运-20运送志愿军烈士遗骸回国（礼兵将殓放志愿军烈士遗骸的棺椁护送至棺椁摆放区）
装备目标发动机（涡扇-20）的运-20首飞
2020年11月21日，运-20大型运输机安装四具新型国产涡扇-20大涵道比发动机实现首飞！（未获官方证实）。根据公开资料显示，现阶段服役的运-20最大起飞重量179吨、最大载重55吨，勉强能搭载一辆99式主战坦克。换装涡扇-20发动机之后，完全体的运-20应该可以达到最大起飞重量220吨、最大载重66吨的原设计标准，这样可以更从容的运输99式主战坦克等其它重型装备，而且航程也会得到相应增加。
安装四发涡扇-20的完全体运-20首飞
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