航空发动机

我国发展燃气轮机的可行道路
清华大学倪维斗焦树建

另一个令人信服的例子是GE公司一种先进航空TF39/CF6国际工业燃气轮机五十年叱咤风云的事实。
TF39 是由GE先进燃气发生器发展起来的,1969 年定型,用于美国C5-A 战略运输机。
CF6 是TF39 的民用型,1970 年取得适航证,先用于DC-10、波音747、空中客车 A310、A320、A330 等多种客机, 已生产2000 余台。
LM -2500 是用TF39 的核心机和低压涡轮改型而成的。1970 年投放市场,功率为25000马力,效率为36～ 38%,与PW公司的FT-8同为这一功率等级中最先进的工业燃气轮机,是美国和西方海军的主要动力,已生产1000余台。
LM -5000是在 1977 年把CF -6的核心机去掉风扇,低压压气机加级并新设计动力涡轮改型而成，功率为50000马力，效率为38％，有蒸汽回注等型别。
LM－6000是在1992年由CF6－80C2核心机加5级压气机和5级动力涡轮改型而成，功率为43000kw，效率为41％，是当前这一功率等级最先进的燃气轮机之一。
MS－9001H为美国面向21世纪的先进透平计划（Advanced Turbine System ATS）的首选机组，压气机是由CF6－80C2的高压压气机放大加级而成的单转子重型机组，采用多项目前最的航空技术。此机组的功率为32万kW，效率为39.5%，由其组成的联合循环功率为48万kW，效率达60％，号称21世纪的燃气轮机。

上述事实说明"渐改法"的潜力和生命力，从航空到地面，使GE公司一直处于领先地位。同时也说明，有一台先进的核心机是何等重要。
上述事实说明"渐改法"的潜力和生命力，从航空到地面，使GE公司一直处于领先地位。同时也说明，有一台先进的核心机是何等重要。
多快好省"发展我国燃气轮机的道路

从上面分析可以看出，在目前情况下，只要全国一盘棋，统筹规划，建立有自主知识产权、有相当的市场竞争力的燃气轮机产业仍为时不晚，这是由于：

l 我国已有一台自行研制的、先进的A型核心机，其性能指标不亚于前面举的例子。压气机为9级，压比12，压气机效率为85～86％，若是1：1地应用该核心机，功率大约为7000kW。我国航空部分已为此机花费了20多亿研制费。在此基础上，通过加级和模化，可以派生出一系列不同功率等级的先进燃气轮机。先进的核心机是我国发展燃气轮机的基石，是关键中的关键。

l 我国已与美国PW公司合作设计和制造了功率为25000kW的FT-8产业燃气轮机（燃气发生器由PW提供），性能良好，由我国与PW公司联合设计、制造的动力透平效率高达93％，堪称世界先进。

l 我国航空部分已拥有相当水平的试验研究设备和制造技术，可以制造定向结晶和单晶透平叶片，它们可以承担新机型的研制和关键零部件的制造。

l 我国机械产业部分具有与GE公司合作生产MS-6001系列重型燃气轮机的经验。

l 我国在航空部分、机械部分、高等院校和科学院所仍保存了一支对发展燃气轮机怀有极大热情的技术队伍。

目前，核心机已基本成熟，我国燃气轮机产业可以为我国西气东输工程提供一定数目的高质量燃气轮机，其功率为7000kW～12500kW，这是首先要保证的。有了7000kW的批量生产就可以打开局面，建立信誉，积累经验和资金。与此同时，在核心机上加级、模化，不失时机地推进18500kW机组的研制。输气管线这个市场不能丧失，即使一时供货时间不能满足进度要求的话，也应该象长江三峡工程那样，在自然气西气东输工程中通过国家同一安排，应有一定数目的我国制造的燃气轮机份额，而不能把这些机会全部都让给外商。这是牵涉到我国燃气轮机生死攸关的全局题目，国家应有明确熟悉和全力支持。

V. 两条具体实施途径

综上所述，我国的燃气轮机产业宜从以下两条平行的技术途径发展：

1. 第一条路是组织全国的科技气力，以A型核心机为基础，用"渐改法"开发拥有自主知识产权的燃气轮机。可以分以下几步走；

l 用A型核心机及低压涡轮改型成为在四周大气温度为35℃仍有7000kW～12500kW输出的产业用燃气轮机，压比13～16.75，效率为31％～34％。

此发动机的主要用来带动自然气输气管线的压缩机，亦可用于海军的两栖登陆艇及青躲高原的大功率机车动力。由于航空部分对此已进行了大量工作，故应在机械产业部分的密切配合下，在1～2年那争取拿出小批量考核样机，以便"遇上"新疆－上海西气东输工程的需要，国家有关部分应集中气力，重点抓好，这是一个我国自己的燃气轮机产业是否能真正起步的关键。

l 用A型核心机加级，进步压比，增加流量，改造低压涡轮机成为18500kW级先进燃气轮机，压比为23，效率为37％。这样的燃气轮机已具有同等功率机组的国际先进水平。此机组亦可用于自然气输运，包括从西伯利亚和哈萨克斯坦到韩国、中国的国际自然气管线。通过此机型的研制，把握压气机加级的关键技术。

l 用A型核心机加风扇顶切及FT-8的动力透平改型，形成功率为23900kW，效率为41％的，具有同等效率国际先进水平的先进燃气轮机。此机组可用于自然气管线以及海军的护卫舰和导弹驱逐舰。我国在把英国Spey发动机用于海军时已具有风扇顶切的经验，而FT-8动力透平为我国自己设计、制造，已生产多台，得到了考核。

l 用A型核心机，单转子，其压气机是A型机的高压气机放大加级（压比18），燃烧室要新设计。总体结构类似MS-6001FA方案，功率为82000kW，效率为37.1%，联合循环效率可达55％。这是一个过渡型中档功率机组。由于我国机械产业系统，多年来仅制造过一些重型机组的零部件，还缺乏自行设计重型机组的经验。在此情况下，一步跨得太"远"，技术风险太大，此中档功率机组，由于其尺寸略小，可基本依靠国内机械产业和航空产业系统已有的制造技术和设备加工。研制这种中档功率的机组有两种意义：一是作为大功率机组的模型试验机组，目的是以较低投进突破大功率重型机组的技术关键，把握压气机加级，模化放大的规律。中档功率机组研制成功后，就可以严格地按比例放大设计出大功率机组（200MW）；二是80MW中档功率机组，本身也是一种商品化机组，有广阔的国内、国际市场（包括IGCC和多联产）

l 用A型核心机，在前面中档功率机组的基础上加以相似放大，结构为单转子，功率为200MW，效率为37.6％，联合循环功率300MW，效率为55％，主要用于发电。

这几步都以A型核心机为基础，尽量利用A型核心机已有的实验设备与加工装置，以求技术风险小、投资少、周期短。

http://www.gasqk.com/html/gcsj_1526_12535.html

我国发展燃气轮机的可行道路
清华大学倪维斗焦树建

另一个令人信服的例子是GE公司一种先进航空TF39/CF6国际工业燃气轮机五十年叱咤风云的事实。
TF39 是由GE先进燃气发生器发展起来的,1969 年定型,用于美国C5-A 战略运输机。
CF6 是TF39 的民用型,1970 年取得适航证,先用于DC-10、波音747、空中客车 A310、A320、A330 等多种客机, 已生产2000 余台。
LM -2500 是用TF39 的核心机和低压涡轮改型而成的。1970 年投放市场,功率为25000马力,效率为36～ 38%,与PW公司的FT-8同为这一功率等级中最先进的工业燃气轮机,是美国和西方海军的主要动力,已生产1000余台。
LM -5000是在 1977 年把CF -6的核心机去掉风扇,低压压气机加级并新设计动力涡轮改型而成，功率为50000马力，效率为38％，有蒸汽回注等型别。
LM－6000是在1992年由CF6－80C2核心机加5级压气机和5级动力涡轮改型而成，功率为43000kw，效率为41％，是当前这一功率等级最先进的燃气轮机之一。
MS－9001H为美国面向21世纪的先进透平计划（Advanced Turbine System ATS）的首选机组，压气机是由CF6－80C2的高压压气机放大加级而成的单转子重型机组，采用多项目前最的航空技术。此机组的功率为32万kW，效率为39.5%，由其组成的联合循环功率为48万kW，效率达60％，号称21世纪的燃气轮机。

上述事实说明"渐改法"的潜力和生命力，从航空到地面，使GE公司一直处于领先地位。同时也说明，有一台先进的核心机是何等重要。
上述事实说明"渐改法"的潜力和生命力，从航空到地面，使GE公司一直处于领先地位。同时也说明，有一台先进的核心机是何等重要。
多快好省"发展我国燃气轮机的道路

从上面分析可以看出，在目前情况下，只要全国一盘棋，统筹规划，建立有自主知识产权、有相当的市场竞争力的燃气轮机产业仍为时不晚，这是由于：

l 我国已有一台自行研制的、先进的A型核心机，其性能指标不亚于前面举的例子。压气机为9级，压比12，压气机效率为85～86％，若是1：1地应用该核心机，功率大约为7000kW。我国航空部分已为此机花费了20多亿研制费。在此基础上，通过加级和模化，可以派生出一系列不同功率等级的先进燃气轮机。先进的核心机是我国发展燃气轮机的基石，是关键中的关键。

l 我国已与美国PW公司合作设计和制造了功率为25000kW的FT-8产业燃气轮机（燃气发生器由PW提供），性能良好，由我国与PW公司联合设计、制造的动力透平效率高达93％，堪称世界先进。

l 我国航空部分已拥有相当水平的试验研究设备和制造技术，可以制造定向结晶和单晶透平叶片，它们可以承担新机型的研制和关键零部件的制造。

l 我国机械产业部分具有与GE公司合作生产MS-6001系列重型燃气轮机的经验。

l 我国在航空部分、机械部分、高等院校和科学院所仍保存了一支对发展燃气轮机怀有极大热情的技术队伍。

目前，核心机已基本成熟，我国燃气轮机产业可以为我国西气东输工程提供一定数目的高质量燃气轮机，其功率为7000kW～12500kW，这是首先要保证的。有了7000kW的批量生产就可以打开局面，建立信誉，积累经验和资金。与此同时，在核心机上加级、模化，不失时机地推进18500kW机组的研制。输气管线这个市场不能丧失，即使一时供货时间不能满足进度要求的话，也应该象长江三峡工程那样，在自然气西气东输工程中通过国家同一安排，应有一定数目的我国制造的燃气轮机份额，而不能把这些机会全部都让给外商。这是牵涉到我国燃气轮机生死攸关的全局题目，国家应有明确熟悉和全力支持。

V. 两条具体实施途径

综上所述，我国的燃气轮机产业宜从以下两条平行的技术途径发展：

1. 第一条路是组织全国的科技气力，以A型核心机为基础，用"渐改法"开发拥有自主知识产权的燃气轮机。可以分以下几步走；

l 用A型核心机及低压涡轮改型成为在四周大气温度为35℃仍有7000kW～12500kW输出的产业用燃气轮机，压比13～16.75，效率为31％～34％。

此发动机的主要用来带动自然气输气管线的压缩机，亦可用于海军的两栖登陆艇及青躲高原的大功率机车动力。由于航空部分对此已进行了大量工作，故应在机械产业部分的密切配合下，在1～2年那争取拿出小批量考核样机，以便"遇上"新疆－上海西气东输工程的需要，国家有关部分应集中气力，重点抓好，这是一个我国自己的燃气轮机产业是否能真正起步的关键。

l 用A型核心机加级，进步压比，增加流量，改造低压涡轮机成为18500kW级先进燃气轮机，压比为23，效率为37％。这样的燃气轮机已具有同等功率机组的国际先进水平。此机组亦可用于自然气输运，包括从西伯利亚和哈萨克斯坦到韩国、中国的国际自然气管线。通过此机型的研制，把握压气机加级的关键技术。

l 用A型核心机加风扇顶切及FT-8的动力透平改型，形成功率为23900kW，效率为41％的，具有同等效率国际先进水平的先进燃气轮机。此机组可用于自然气管线以及海军的护卫舰和导弹驱逐舰。我国在把英国Spey发动机用于海军时已具有风扇顶切的经验，而FT-8动力透平为我国自己设计、制造，已生产多台，得到了考核。

l 用A型核心机，单转子，其压气机是A型机的高压气机放大加级（压比18），燃烧室要新设计。总体结构类似MS-6001FA方案，功率为82000kW，效率为37.1%，联合循环效率可达55％。这是一个过渡型中档功率机组。由于我国机械产业系统，多年来仅制造过一些重型机组的零部件，还缺乏自行设计重型机组的经验。在此情况下，一步跨得太"远"，技术风险太大，此中档功率机组，由于其尺寸略小，可基本依靠国内机械产业和航空产业系统已有的制造技术和设备加工。研制这种中档功率的机组有两种意义：一是作为大功率机组的模型试验机组，目的是以较低投进突破大功率重型机组的技术关键，把握压气机加级，模化放大的规律。中档功率机组研制成功后，就可以严格地按比例放大设计出大功率机组（200MW）；二是80MW中档功率机组，本身也是一种商品化机组，有广阔的国内、国际市场（包括IGCC和多联产）

l 用A型核心机，在前面中档功率机组的基础上加以相似放大，结构为单转子，功率为200MW，效率为37.6％，联合循环功率300MW，效率为55％，主要用于发电。

这几步都以A型核心机为基础，尽量利用A型核心机已有的实验设备与加工装置，以求技术风险小、投资少、周期短。

http://www.gasqk.com/html/gcsj_1526_12535.html