国产大发动机终于成功核心技术自主,未来航

众所周知,动力系统被称为船舶的心脏,其性能关系到船舶航速、续航力、机动性和隐蔽性等重要性能,因此为船舶选择合适的动力系统非常重要。船舶主机中最常见的类型是蒸汽轮机、柴油机和燃汽轮机3种常规动力装置。其中,燃气轮机同航空发动机一样,被誉为“制造业皇冠上的明珠”,目前世界上仅有美国、英国、日本、俄罗斯、乌克兰等几个国家可以研制发展现代化大型舰艇用燃气轮机机组,而且其技术与航空发动机一脉相承,虽然燃汽轮机是近半个世纪以来新发展出来的一种船用动力系统,但大多数由航空发动机衍生发展而来。燃汽轮机结构上主要由压气机、燃烧室、汽轮机三部分组成:工作时,压气机将吸入的空气压缩升温,然后将一部分空气送八燃烧室,与喷油嘴喷出的燃油混合燃烧,形成温度在摄氏度左右的高温高压燃汽,再与另一部分压缩空气混合冷却至至度后,进入汽轮机组推动叶片产生动力。

目前轻型燃气轮机大部分直接由各种现役航空发动机改型研制而来,重型燃气轮机一般是利用航空发动机的技术进行专门研制,航改型燃气轮机与原型航空发动机零件90%以上是相同的,利用现役航空发动机发展燃气轮机是一条公认的快捷途径。据公开资料披露,据公开资料披露,我国燃气轮机的发展起步于20世纪50年代,主要以前苏联早期研制的航空发动机为基础进行仿制、测绘、研发、设计和实验。例如年南方航空动力机械公司开发出了涡桨6改1型航改燃气轮机,并于年开始批产,至年共生产多台。由于当时我国航空发动机技术水平远远落后于发达国家,年有关部门花费巨资从英国罗尔斯·罗伊斯公司引进了具有20世纪70年代初先进水平的斯贝-MK军用涡扇发动机的全套生产技术和整机,并在其基础上研制出了涡喷14(利用部分关键技术)发动机和国产化的涡扇9发动机。

又在涡喷-14发动机的基础上研制出了1.28万千瓦的QD-地面燃气轮机,其设计总寿命号称高达10万小时;西安航空发动机公司在其研制的涡扇-9发动机的基础上与中船重工哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所合作,为海军第二代护卫舰研制出了千瓦的型舰用燃气轮机和涡扇-9改2燃气发生器。然而可惜的是,QD-燃气轮机出来的时间太晚,而型舰用燃气轮机虽于年研制成功,但由于当时的国民经济调整,迟迟无法解决涡扇-9关键元器件的国产化问题,我国第一次研制舰用燃气轮机的努力宣告失败。

在此之后,我国海军第二代驱逐舰采用了从美国引进的LM舰用燃气轮机,经过多年的使用,深刻体会到了舰用燃气轮机相对于舰用蒸汽轮机和舰用柴油机的性能优势,从而坚定了在我国第三代驱逐舰上装备国产化舰用燃气轮机的决心。据外媒资料报道,目前我国第三代驱逐舰上广泛装备的是功率为2.8万千瓦的QC型舰用燃气轮机。它是年从乌克兰引进的舰用大功率燃气轮机GT0的国产化型号,其国产化工作仍然由西安航空发动机公司和中船重工哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所负责。年国产化成功后有关部门正式将其命名为QC舰用燃气轮机。

年B“武汉”号驱逐舰换装了首台国产化QC舰用燃气轮机,目前QC燃气轮机已交付中船有关部门70多台,初步满足了我大中型舰船对国产燃气轮机动力迫切的需要。由于当年乌克兰在转让该燃气轮机的全套制造技术时,本国也只生产了7台,并没有大规模的应用,另外该款机器的效率和可靠性也较欧美的燃气轮机有着很大的差距,还需要进一步掌握该燃气轮机的设计技术来对其进行改进。因此目前暂将其大修间隔周期定为小时,与LM舰用燃气轮机的最新型号的至00小时还有很大差距。

由于我国燃气轮机产业与欧美相比有较大差距,相关技术研发力量也比较落后,唯一批量生产的GT0(QC)燃气轮机技术也随着时间的推移而变得逐渐变得落后起来,在航空发动机和燃气轮机专项资金支持下,我国目前正在利用涡扇10“太行”航空发动机的成熟技术积极研制具有自主知识产权的新一代航改型燃气轮机,并在其基础上通过缩小、放大、增加燃气初温、改善冷却效果、增加涂层耐高温程度,采用复杂循环等手段,设计出一系列涵盖1万至5万千瓦不同功率等级的舰用燃气轮机型号,来满足新一代护卫舰、驱逐舰、两栖攻击舰,甚至航母的需要。

例如最新试制成功的4万千瓦的QD燃气轮机,它以1.85万千瓦的QD燃气轮机为基础,充分继承了“太行”航空发动机的高可靠的核心机部件,重新研制了低压部件和间冷系统,实现了我国自主研制的燃气轮机从简单循环到先进循环的跨越,其热效率居世界第一,可广泛的用于工业发电、天然气管道输送动力、大型舰船动力等领域。要知道,目前英国最新服役的60吨级的“伊丽莎白女王”号航母,其采用的两台MT30舰用燃气轮机,单台最大功率也不过3.6万千瓦。随着我国“军民融合发展战略“的不断深入,有理由相信,具有完全自主知识产权的新一代航改型燃气轮机,由于“知其然而且知其所以然“,因此不仅能在军用领域里大显身手,而且还将在中国这个未来最大的民用燃气轮机市场占有一席之地。

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