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国产燃气轮机获突破 真正实现自主生产

编辑:雷火app官网-雷火电竞网站地址时间:2022-05-27 20:17点击量:90

  装置、核动力装置、燃气动力装置和联合动力装置舰船动力装置主要有:蒸汽动力装置、柴油机动力。发展得比较早前两种装置,于各类舰船广泛应用,三种后面,展起来的新型动力装置系近十多年来迅速发。气轮机为主机的全燃化动力装置舰船燃气轮机动力装置是指以燃。年代末期起它自五十,年代中期以来尤其是六十,其广泛的应用已得到了极。日益增长功率总数,围日益扩大装舰使用范,逐舰、巡洋舰和直升机航空母舰等已由快艇发展到了护卫舰、导弹驱,舍我其谁可谓是。

  以空气为介质燃气轮机是,做功的大功率、高性能动力机械靠高温燃气推动涡轮机械连续。烧室和涡轮三大部件组成它主要是由压气机、燃,制、传动和其他辅助系统再配以进气、排气、控。组起动成功后当燃气轮机机,稳定的热力学循环过程燃气轮机就会开始进入。界大气中吸入空气并增压压气机连续不断地从外,动能向空气热能和势能的转换这个过程可以认为是压气机,的化学反应(化学反应速度和程度与温度成正比)被压缩后的空气温度升高有利于与燃料进行更猛烈,空气燃烧后释放更大的能量更大的膨胀比也有利于压缩。出来后即进入燃烧室压缩空气从压气机,被喷入燃料进行掺混首先会在燃烧室进口,点火燃烧然后就会。学能向空气热能和势能的转换这个过程可以认为是燃料化,气的温度上升数百甚至上千度在短短几十厘米的距离内空,会激增压力也。从燃烧室出口喷出高温高压的燃气,始膨胀就开,动涡轮叶片做功在膨胀的同时推。能和势能向动能的转化这个过程就是燃气热。量转化为动能后涡轮将燃气的能,空气持续进行热力学循环一方面用于压气机压缩,将转子的扭矩输出另外一方面由主轴,以后用于推动军舰经过减速器减速。了燃料化学能向机械能转换的最终目的整个热力学循环完成使得燃气轮机实现。

  方案选择上在军舰动力,舰用柴油机和舰用蒸汽轮机燃机轮机的主要竞争对手是,军舰动力系统性能要求更为吻合但是由于燃气轮机先天优势与,动力系统发展的唯一选择燃气轮机成为了各国军舰。卫队的主力水面作战舰只早已完成动力燃气轮机化老牌海军强国如美国海军、英国海军、日本海上自。

  势是功率密度极大燃气轮机第一个优。情况下一般,油机的三分之一到五分之一同等功率的燃机体积是柴,之一到十分之一左右是蒸汽轮机的五分。连续转动热力学循环结构造成的这是由于燃气轮机本身精巧的,、功率大体积小,、航速要求高的特点非常适合军舰分舱小。

  优势是启动速度快燃气轮机的第二个。种动力系统中最高的虽然燃机的转速是三,转子十分轻巧但是由于整个,分钟就可以达到最高转速在启动机帮助下在1-2。运动源于活塞的往复而柴油机由于转子,较慢加速,“反应迟钝”蒸汽轮机更是,可能需要长达一小时的时间整个系统达到最高功率输出。动速度而启,战时加减速性能有着直接的影响对于军舰的战时出动和反潜作。

  是噪声低频分量很低燃气轮机第三个优势。于高速稳定转动当中由于燃气轮机本身处,多是高频啸声产生的噪声更。了大量低频机械振动噪声而柴油机的活塞往复产生,传播低频噪声的特点恰好迎合了海洋容易,被敌方声纳探测导致军舰容易。合给反潜军舰作动力系统所以柴油机动力尤为不适。

  识到舰用燃气轮机的巨大优势发达国家尤其是美国早就认,自己的海军提供充裕的动力研制大量燃气轮机型号为,美国海军大中型作战舰艇的动力系统其中LM2500燃机基本统一了,海军、350艘军舰还装备了24个国家,个地球的海军”号称“驱动半。世纪60年代末研制的高效大功率船用燃气轮机LM2500燃气轮机是美国GE公司于20,机(民用型为CF6)改装而成由TF39航空涡轮风扇发动,代船用燃气轮机是第一型第二。机的输出动力为25500马力最初的 LM2500燃气轮。

  轮机为双转子结构LM2500燃气,自由动力涡轮转子组成由单转子燃气发生器和。燃烧室和压气机涡轮组成燃气发生器由压气机、;共16级压气机,-6级静叶可调进口导叶和1,为鼓形结构压气机转子;单环燃烧室燃烧室为,喷嘴和2个点火器装有30个燃油,用气膜冷却内、外壁采;为二级轴流式压气机涡轮,均采用空气冷却两级动叶和静叶,叶为冲击和气膜冷却第一级和第二级静,冲击和对流冷却第二级动叶为,先进冷却技术由于采用了,温度为1170℃虽然燃烧室出口,温度仍不超过846℃但涡轮叶片金属表面的;9中驱动风扇的涡轮动力涡轮原为TF3,负荷设计采用了低,达6级级数多。

  在不断发展改进LM2500,别的跨越式发展实现了功率级。加零级压气机的功率加大的改进型机组LM2500+是给LM2500增,70℃增加到1205℃燃烧室出口温度从11,增加到23.3压比从18.8,s增加到85.7 kg/s空气流量从70.3 kg/;29788kW额定连续功率;热效率37.8%在上述功率下的。级大型两栖攻击舰的动力装置美国海军的LHD1“黄蜂”,7万马力的蒸汽轮机本来采用的是两台共,”号(LHD8)起从第8艘“马金岛,2500+燃气轮机推进已经改为使用两台LM。

  LM2500+G4燃气轮机进行试验2005年GE公司开始对最新一代的,机涡轮和动力涡轮流动能力的LM2500+LM2500+G4是具有增加压气机、压气,增加燃气初温和压比升级改进基于适度的,量增加5%空气质量流,了47370马力其最大功率达到,高到39.3%效率进一步提。到G4的47370马力从最初的25500马力,了两个功率等级的台阶LM2500连续跨越,研制上强大的预研和工程能力充分显示美国在复杂工业产品。

  研发的起步并不算晚中国舰用燃气轮机。机总师访谈录”的介绍根据“中国舰用燃气轮,研发计划的具体组织实施1958年中国开始着手,方两个联合设计组决定成立南、北,组的可行性论证和方案设计先开展大、中、小三型机。9年底195,-1舰用燃气轮机技术前苏联向中国转让了M,术练兵为目的的仿制工作中国对该机组进行了以技。11个月仅用了,型燃机的首台样机制造上海轮机厂就完成了该。各种原因不过由于,除大量故障通过验收试验仿制样机经过3年才排。上进行了试验并且装备了部队后来该型燃机在一艘高速炮艇。组是中国第一次自行设计研制的舰用燃机1964年完成设计的6000马力燃机,装配对象计划调整未能装备部队但是由于研制周期过长加之原。靠航空发动机改燃机不同与世界上其他国家主要依,发动机水平落后中国由于航空,用研制并举的道路采取的是改进和专。

  涡喷8发动机改进为大功率舰载燃气轮机1967年中国决定将轰六轰炸机上的,行“航改燃”实践这是中国首次进,口相应型号受到冲击无果而终但是最终因为发达国家同意进。用燃机方面不断尝试后来中国一直在舰,可靠性能优良的舰载燃气轮机但是一直没能拿出一款成熟。的驱逐舰都采用外国产品的原因这就是中国6艘装备燃气轮机,逐舰因为受到美国禁运影响其中112、113两艘驱,机到了使用时限也难以获得大修其装备的LM2500燃气轮。逐舰在建造完成2艘以后这同时也使得052型驱,停止建造就不得不。

  能突破技术瓶颈的主要原因有很多中国在舰载燃气轮机方面一直没,舰用燃机工业本身的体制问题既有航空动力方面的问题也有。航空动力工业缺乏长期发展规划其中最主要的一个原因是中国。国家一样是从仿制和修理开始的中国航空动力工业像很多落后。的帮助下在老大哥,界一流水平比肩的航空工业体系中国迅速建立起一个能够和世,工业制定一个从仿制到研制的长远发展规划但是中国并没有为航空工业以及航空动力,务局限于仿制、生产和修理而是将航空工业本身的任,遍地批量厂”发展方针确定了以生产为主的“。的运行状态就是中国航空工业,仿制再生产仿制生产再,种发展状态下长期处于这,系统的研究发展客观规律认识极为不足中国航空动力工业对于现代航空动力。

  能突破相关技术瓶颈航空发动机研制没,的舰用燃机更是无从谈起与航空发动机技术相通。04年在20,机QC185在珠海航展上首次面世中国一航开发研制的国产新型燃气轮。机为基础改进的轻型燃机而该机就是以太行核心,于中国目前发展大型水面舰艇的需要不过输出功率17兆瓦的水平也不足。外另,生产单位存在于航空工业之外中国舰用燃机轮机主要研制和,发动机向燃气轮机的改进工程在体制方面非常不利于航空。

  经验是进行核心机预研航空强国的动力发展,出航空发动机和舰用燃气轮机然后在同一个核心机上再衍生。0就是核心机预研工程的衍生产品世界著名的舰用燃机LM250。美国GE公司的GE9核心机LM2500燃气轮机衍生自。加力涡扇发动机用于B1B超音速战略轰炸机GE9核心机衍生出F101大涵道比军用,减小发展出了GE15核心机将GE9的换算流量进一步。型战斗机计划(F-16研制计划)但是输给了普惠的F100发动机GE15核心机衍生出的涡喷型号YJ101参与竞争F-15和轻。天的F/A-18舰载机项目时后来竞争YF-17也就是今,为风扇研制出了F404中推涡扇发动机GE将YJ101的低压压气机放大成。F101的小涵道比型号结合而将F404的风扇放大并与,6的著名动力F110就是F-15和F-1。

  LM2500是世界上最成功的舰用燃气轮机在GE9核心机基础上衍生的舰用燃气轮机,级等多个国家的军舰装备了美国阿里伯克。6大涵道比涡扇发动机也是以GE9核心机为基础的而通用电气与法国斯奈克玛公司联合研制的CMF5,客A320等多种民航发动机CMF56发动机装备了空,扇发动机的典型代表也是第三带民用涡。是说这就,机解决了F-15GE9一个核心,16F-,舰为代表的各类舰艇乃至民航客机所有动力问题F-18这些世界知名战斗机、以伯克级驱逐,机预研的巨大效益这不得不说是核心。以说可,的研制成功一型核心机,空到海洋的全面突破意味着整个国家从天。末就开始核心机预研计划美国从上世纪五十年代,大概30年而我国晚了,起步晚由于,业基础不足经验和工,规模实用的核心机型号至今未能拿出一款大。

  难以成熟量产的情况下在国产燃气轮机短时间,新的舰艇动力系统中国不得不寻找,的燃气轮机研制、生产基地乌克兰在解体前是前苏联,5000型燃气轮机的研制工作当时其刚刚完成第四代GT-2,3000马力该机功率为3,于LM-2500以外除了重量和体积略大,与LM-2500相当在油耗、效率等方面都,的舰用燃气轮机是一型性能较好,造052B/C两型驱舰外中国除引进成品外用于建,足国内的角度考虑还从舰用动力立,了技术引进协议与乌克兰签署,自行生产引进技术。

  媒体报道根据国外,台GT25000型25MW船舶燃气轮机中国船舶工业集团公司从乌克兰进口了4。对)和2001年12月(第二对)交付这四台燃气轮机于2001年6月(第一,的052B型驱逐舰用于装备中国新下水。之外除此,全在解放军报发表的文章根据海军资深士官朱桂,上都已安装了国产化的GT25000舰用燃气轮机可以分析得出至少在169舰、170舰、171舰。并且已经在索马里进行实战检验这说明该燃机已经被仿制成功,用动力发展的新时代中国自此进入了舰。

  率29000kW、效率36%GT25000燃气轮机额定功,2500基本型稍高在额定功率上比LM。方案具有不同的热效率该机对应不同的结构,效率可以达到37%三轴GT25000,结构的LM2500+燃气轮机但是依然低于采用更简单的双轴,界先进水平的差距显示出该燃机与世。中国新型大中型舰艇的动力不过该机充足的功率保证了。

  然处于一种小步快跑的状态目前中国区域防空驱逐舰依,标舰”的完整作战性能没有达到所谓最终“目。导弹垂直发射装置尚未研制成功其主要原因是动力不足和通用。燃机完成仿制之后而GT25000,进口燃机数量的限制中国则无需再受到,力瓶颈突破动,的造舰热潮开始新一轮。气轮机额定功率29兆瓦GT25000舰用燃,在23兆瓦左右实际输出功率。总功率可以达到90兆瓦左右四台GT25000燃机实际。X3级驱逐舰虽然都是万吨的满排日本爱宕级防空驱逐舰和韩国KD,兆瓦的总功率水平但也不过是70。

  洲亚丁湾执行护航任务中国海军编队长期在非,连续执行任务数月之久每批舰艇都要在海外,轮机在护航过程中动力出现过问题从未听说过GT25000燃气。章中也这样写道“在五年里朱桂全在解放军报发表的文,69舰、170舰、171舰作为海军新一代主力战舰的1,任务中表现抢眼在亚丁湾护航,雷火app官网完成出访、出岛链远航任务115舰、116舰多次。联合军演中的出色表现它们在远航、护航、,装备建设的飞速发展折射的正是人民海军。型号的可靠性和经济性适合中国国情”这说明GT25000燃机仿制,段中国海军需要能够满足现阶。要看到但需,使用国外燃气轮机的仿制改进型号中国主力舰只也仅仅是可以放心。

  5000的动力系统现阶段立足于GT2,将来各类主力舰只都有适合的动力可用可以通过对动力方案的调整做到中国。舰方面在驱逐,00燃机的功率潜力继续深挖GT250,作的方式可以为满排在7000吨左右的驱逐舰使用采用两台GT25000和两台舰用柴油机交替工。低从而增加寿命和经济性将GT25000功率降,00吨满排驱逐舰提供动力然后采用四台方案为90,达到和阿里伯克级驱逐舰相当的水平这就可以突破以往军舰排水量限制,性能达到美国主力舰的水平意味着中国主力防空舰综合。经能够支撑起一个航母编队的防空反潜反舰等综合任务9000吨的防空驱逐舰和同级别反潜通用驱逐舰已。

  击和驱逐舰单舰独立执行任务的需求另外考虑到将来海军对陆远程精确打,11000-13000吨的大型综合驱逐舰直接采用四台GT25000燃机驱动满排在。远中近防空反导导弹和用于攻击的反舰导弹对陆巡航导弹该舰采用大容量垂直发射系统容纳独立作战自卫所需的,达电子设备支持下并在综合完善雷,任务具有相当高的效费比在一定海域执行综合性。该舰可以作为火力加强性节点该级别驱逐舰参与舰队作战时,火力支援的作战任务负责舰队中需要强。

  放军报发表的文章看来目前根据朱桂全在解,5000燃气轮机予以了肯定军方内部已对国产化的GT2。机项目也正在稳定推进中国自研中等功率燃,试制并且第一次点火开始试车工作中等功率燃机QC185也完成了,就能设计定型预计数年之内[

  ]。已经开工的情况来看从此前国产驱逐舰,已经基本解决问题由于国产燃气轮机,造舰高潮也业已展开中国海军新一波的。第一种国产大功率舰载燃气轮机但我们仍要看到中国虽然拥有了,一款仿制型号但它不仅是,知名的舰用燃气轮机仍然差距明显而且相比LM2500这些世界。阶段要取得新的实质进展而中国燃气轮机在下一,核心机预研上能否获得关键性突破就必须取决于中国航空动力业在。是众所周知的“老大难”由于中国航空动力工业,下一步工作可谓任重而道远目前看来相关研究机构的。

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