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据说多达八艘:中国海军万吨级最新型驱逐舰曝光

(2013-06-18 10:00:27)
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军事

根据官方报道,中国两种新型号燃气轮机的研制获重大进展。动力所试验基地燃机试车台传来喜讯,某小档功率燃机第一阶段可靠性试验顺利结束,历时13个月、历经3个阶段的长试任务圆满完成。8月29日零时37分,中航工业动力所试验基地燃机试车台再次传来喜讯,某中档功率燃气轮机首次点火成功,提前完成点火目标,并在慢车状态实现稳定运行。这标志着我国在装备自主研制生产的舰用燃气轮机道路上迈进关键一步。

据说多达八艘:中国海军万吨级最新型驱逐舰曝光

舰用燃气轮机:舍我其谁

舰船动力装置主要有:蒸汽动力装置、柴油机动力装置、核动力装置、燃气动力装置和联合动力装置。前两种装置发展得比较早,广泛应用于各类舰船,后面三种,系近十多年来迅速发展起来的新型动力装置。舰船燃气轮机动力装置是指以燃气轮机为主机的全燃化动力装置。它自五十年代末期起,尤其是六十年代中期以来,已得到了极其广泛的应用。功率总数日益增长,装舰使用范围日益扩大,已由快艇发展到了护卫舰、导弹驱逐舰、巡洋舰和直升机航空母舰等,可谓是舍我其谁。

舰载燃机优缺点:在军舰动力方案选择上,燃机轮机的主要竞争对手是舰用柴油机和舰用蒸汽轮机,但是由于燃气轮机先天优势与军舰动力系统性能要求更为吻合,燃气轮机成为了各国军舰动力系统发展的唯一选择。

燃气轮机第一个优势是功率密度极大。一般情况下,同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一,是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气轮机本身精巧的连续转动热力学循环结构造成的。燃气轮机的第二个优势是启动速度快。虽然燃机的转速是三种动力系统中最高的,但是由于整个转子十分轻巧,在启动机帮助下在1-2分钟就可以达到最高转速。而柴油机由于转子运动源于活塞的往复,加速较慢,蒸汽轮机更是“反应迟钝”,整个系统达到最高功率输出可能需要长达一小时的时间。燃气轮机第三个优势是噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中,产生的噪声更多是高频啸声。而柴油机的活塞往复产生了大量低频机械振动噪声,恰好迎合了海洋容易传播低频噪声的特点,导致军舰容易被敌方声纳探测。所以柴油机动力尤为不适合给反潜军舰作动力系统。

心脏病困扰海上长城

自研燃机尚未装备:我国舰用燃气轮机研发的起步并不算晚。根据“中国舰用燃气轮机总师访谈录”的介绍,1958年我国开始着手研发计划的具体组织实施,决定成立南、北方两个联合设计组,先开展大、中、小三型机组的可行性论证和方案设计。1959年底,前苏联向我国转让了M-1舰用燃气轮机技术,我国对该机组进行了以技术练兵为目的的仿制工作。仅用了11个月,上海轮机厂就完成了该型燃机的首台样机制造。不过由于各种原因,仿制样机经过3年才排除大量故障通过验收试验。后来该型燃机在一艘高速炮艇上进行了试验并且装备了部队。1964年完成设计的6000马力燃机组是我国第一次自行设计研制的舰用燃机,但是由于研制周期过长加之原装配对象计划调整未能装备部队。与世界上其他国家主要依靠航空发动机改燃机不同,我国由于航空发动机水平落后,采取的是改进和专用研制并举的道路。1967年我国决定将轰六轰炸机上的涡喷8发动机改进为大功率舰载燃气轮机,这是我国首次进行“航改燃”实践,但是最终因为发达国家同意进口相应型号受到冲击无果而终。后来我国一直在舰用燃机方面不断尝试,但是一直没能拿出一款成熟可靠性能优良的舰载燃气轮机。唯一可用于改进第三代燃机的核心机就是我国2005年设计定型的太行发动机的核心机。但是由于现代大推力涡扇发动机复杂性和批量生产单位的生产质量问题,太行发动机目前只是初步发展成熟。因而我国先进作战舰艇装备的舰用燃机都是进口燃机以及仿制型号。

航空工业发展拖累舰用燃机:我国在舰载燃气轮机方面一直没能突破技术瓶颈的主要原因有很多,既有航空动力方面的问题也有舰用燃机工业本身的体制问题。其中最主要的一个原因是我国航空动力工业缺乏长期发展规划。我国航空动力工业像很多落后国家一样是从仿制和修理开始的。在老大哥的帮助下,我国迅速建立起一个能够和世界一流水平比肩的航空工业体系,但是我国并没有为航空工业以及航空动力工业制定一个从仿制到研制的长远发展规划,而是将航空工业本身的任务局限于仿制、生产和修理,确定了以生产为主的“遍地批量厂”发展方针。我国航空工业的运行状态就是,仿制生产再仿制再生产,长期处于这种发展状态下,我国航空动力工业对于现代航空动力系统的研究发展客观规律认识极为不足。航空发动机研制没能突破相关技术瓶颈,与航空发动机技术相通的舰用燃机更是无从谈起。在2004年,中国一航开发研制的国产新型燃气轮机QC185在珠海航展上首次面世。而该机就是以太行核心机为基础改进的轻型燃机,不过输出功率17兆瓦的水平也不足于我国目前发展大型水面舰艇的需要。另外,我国舰用燃机轮机主要研制和生产单位存在于航空工业之外,在体制方面非常不利于航空发动机向燃气轮机的改进工程。

他山之石可以攻玉:核心机预研

航空强国的动力发展经验是进行核心机预研,然后在同一个核心机上再衍生出航空发动机和舰用燃气轮机。世界著名的舰用燃机LM2500就是核心机预研工程的衍生产品。LM2500燃气轮机衍生自美国GE 公司的GE9核心机。GE9核心机衍生出F101大涵道比军用加力涡扇发动机用于B1B超音速战略轰炸机,将GE9的换算流量进一步减小发展出了GE15 核心机。GE15核心机衍生出的涡喷型号YJ101参与竞争F-15和轻型战斗机计划(F-16研制计划)但是输给了普惠的F100发动机。后来竞争 YF-17也就是今天的F/A-18舰载机项目时,GE将YJ101的低压压气机放大成为风扇研制出了F404中推涡扇发动机。而将F404的风扇放大并于F101的小涵道比型号结合,就是F-15和F-16的著名动力F110。在GE9核心机基础上衍生的舰用燃气轮机LM2500是世界上最成功的舰用燃气轮机,装备了美国阿里伯克级等多个国家的军舰。而通用电气与法国斯奈克玛公司联合研制的CMF56大涵道比涡扇发动机也是以GE9核心机为基础的,CMF56发动机装备了空客A320等多种民航发动机,也是第三带民用涡扇发动机的典型代表。这就是说,GE9一个核心机解决了F15,F16,F18这些世界知名战斗机、以阿里伯克级驱逐舰为代表的各类舰艇乃至民航客机所有动力问题,这不得不说是核心机预研的巨大效益。可以说,一型核心机的研制成功,意味着整个国家从天空到海洋的全面突破。美国从上世纪五十年代末就开始核心机预研计划,而我国晚了大概30年,由于起步晚,经验和工业基础不足,至今未能拿出一款大规模实用的核心机型号。我国目前航改燃工程没有合适的核心机选用。

 

 

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