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美国LM-2500舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制计划
美海军在20世纪60年代初期即已考虑将燃气轮机用于舰艇。当时正在开始一系列的极高速反潜护卫舰的设计，项目名称叫“海鹰”。为了和前苏联的类似航速的潜艇抗衡，这些护卫舰预定的航速为40kn。但很快就发现，如果“海鹰”要采用非常大的舰体，要满足其性能要求，只有采用常规的蒸汽动力装置。当时可供选择的方案，第一是选用更高的温度和压力(11．3MPa，649℃)，但这不现实。因为，根据现有的8．45 MPa，510℃蒸汽动力装置的经验，超过此温压以后，有可靠性问题；第二是采用燃气轮机。
“海鹰”计划后来放弃了，原因部分是由于使用这样高的航速费用很高，部分是由于预计中的那种苏联潜艇没有出现(即后来被“北约”称为“阿尔法”级的705型潜艇)。但美海军对舰艇使用燃气轮机动力装置的热情却始终未减，因为这些发动机有固有的较好的消声特性。为此，美国通用电气公司(GE)船用和工业燃气轮机分部开始研制LM-2500燃气轮机，并将其设计为轴流式的燃气轮机动力装置。
20世纪70年代初，美海军批准建造31艘8040t的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰，并决定该级舰采用LM-2500燃气轮机。每舰4台，总功率63210kW(86000hp)。装舰方式为燃气轮机和燃气轮机联合使用装置COGAG，航速33kn。
70年代后期，伊朗订购了对空型的此级舰6艘，以后减为4艘。最后又撤销了这些舰的订货。以后美海军又接过这4艘舰的合同，即“基德”级(DDG993)驱逐舰。
LM-2500舰用燃气轮机的第二个大用户是“佩里”级护卫舰。每舰使用2台LM-2500燃气轮机驱动一部螺旋桨。燃气轮机的布置正好是“斯普鲁恩斯”级舰的一根轴的布置。此51艘舰现已全部服役。澳大利亚、西班牙、台湾也采购了此级舰。
为了满足美国／北约近海防御的要求，波音公司(现称波音船用系统公司)为美国海军建造了6艘“飞马座”级导弹水翼艇，水翼航行时的动力为1台LM-2500燃气轮机。该级艇现属海岸警备队，执行缉毒任务。
美海军原计划设计一型装“宙斯盾”系统的核动力巡洋舰，但后来撤销了。取而代之的是设计一型“斯普鲁恩斯”级的派生舰，即9466t的“提康特罗加”级巡洋舰。它使用了已经得到验证的“斯普鲁恩斯”级的舰体和推进设备。至1994年1月，总数为27艘的“提康特罗加”级巡洋舰已全部服役。“提康特罗加”的两轴也使用了4台LM-2500燃气轮机，装舰方式COGAG，总功率63210kW(86000hp)。
为了满足未来的新的使命，以及美海军当时计划拥有600艘舰的兵力的数字要求，1981年，美海军请求投资发展一型新的驱逐舰，即现在的DDG-51“伯克”级，用于补充“提康特罗加”级舰的对空作战。该级舰的生产预计将持续至2004年以后，总建造数会超过50艘。
“伯克”级驱逐舰两轴也使用4台LM-2500燃气轮机，装机总功率超过73500 kW(100000hp)，装舰方式与上述“斯普鲁恩斯”级驱逐舰和“提康特罗加”级巡洋舰相同。
美海军48800t的“供应”级综合补给船每艘装4台LM-2500燃气轮机，采用COGAG方式。目前3艘已经服役。
LM-2500燃气轮机最新发展之一是对高压涡轮添加先进冷却的涡轮叶片。此项发展源于CF6-50民用航空发动机。铸有冷却系统的新的单叶身叶片使该机功率可从20212．5 kW(27500hp)增加到21682．5kW(29500hp)，还改善了油耗。功率提高是因为提高了进口温度，且材料本身的温度还有所降低，从而增加了燃气发生器的使用寿命。
单叶身涡轮叶片已在美海军的“卡拉汉”号货轮上运行数千小时。
根据在“卡拉汉”号上的使用经验，通用电气公司在1993年5月宣布，131-2500的功率已经提高到22050kW(30000hp)以上。LM-2500新的额定功率对水面舰艇来说是21682．5kW(29500hp)，对军事海运局的运输船是23520kW(32000hp)。
1994年，美海军海运局订购了6台功率达23520kW(32000hp)的LM-2500燃气轮机。
LM-2500舰用燃气轮机的投资来自几项美海军计划。1970年，计划项目PE63508N(先进舰船推进系统)开始执行，发展美海军水面舰艇先进燃气轮机推进系统和辅助动力系统，LM-2500燃气轮机、501?KF、IE-831、FT-9，以及索拉(Solar)公司的燃气轮机CO?GAS系统都是根据此项计划发展。目前在这方面主要要作的工作重点是：改进LM-2500燃气轮机推进系统和501?KF燃气轮机舰用电站系统、COGAS系统和LM-3000中间冷却回热燃气轮机。
LM-2500燃气轮机至2000年已生产960余台。
LM-2500舰用燃气轮机，包括箱装体在内估计每台价格为575万美元(1994年)。
LM-2500燃气轮机研制计划由美国国防部、美国海军和美国海军海上系统指挥部主持。研制合同由美国通用电气公司船用和工业燃气轮机分部执行。许可证生产厂家有意大利的菲亚特公司(Fiat Avio SPA)和日本的石川岛播磨重工业公司(Ishikawajima-Harima)。
(二)系统组成和主要性能
舰用LM-2500燃气轮机是双转子轴流式燃气轮机。由TF-39航空涡轮风扇发动机(美空军C-5A／B银河式喷气运输机航空发动机)或CF6-6民用航空发动机改装而成。改装时去掉前风扇，加上前、后机架和进、排气管。
LM-2500舰用燃气轮机由进气口、压气机、燃烧室、高压涡轮、动力涡轮、辅传动装置，以及燃油和燃油控制系统组成。
①进气口。进气口包括喇叭口和整流锥。喇叭口有一根喷射管，在清洗压气机时用于喷入清洗溶液，进行压气机除污。
②压气机。压气机为单转子16级轴流式压气机，前6级静叶可调，压比约为17～18。压气机转子和静子由钛和镍基合金制成。转子有3只轮盘和3只轮鼓。静叶可调的前6级转子，由为压气机修正转速和压比函数的燃油压力调节静叶位置。压气机可抽气用于冷却燃气轮机，也可根据用户需要从压气机出口抽气供它用。压气机所用材料如下：1-14级动叶和1?2级静叶为Ti-6Al?4V；15～16级动叶和3～16级静叶为A286；11～13级转子为In718；压气机前机架为17-4PH；后机架为In718。
③燃烧室。燃烧室为环形燃烧室。由风罩、圆盖、内环和外环4个主要元件铆接而成。旋流室内共有30个喷油嘴，可从外面取下。燃烧室壁由通过小孔引入的冷却空气进行气膜冷却。火焰管由Hastelloy X和Haynesl88合金制成。过渡管为In718、Rene41和Hastelloy'X。点火系统有两只点火装置。它们将15V、60Hz的电源转变为高电压，并送至点火器点火。点火系统只在启动时使用。当燃气轮机达到空转转速时即自行关闭。
④高压涡轮。高压涡轮用于驱动压气机，为轴流式的2级涡轮。高压涡轮的2级叶片由压气机排出的空气冷却。冷却空气通过燕尾形叶根和叶身进入叶片。高压涡轮第1级动叶内部使用对流冷却和撞击冷却，外部使用气膜冷却；第2级动叶使用对流冷却，所有冷却空气都从叶顶排出。
高压涡轮的2级喷嘴采用空气对流冷却和撞击冷却。静叶涂有抗锈蚀、腐蚀和氧化涂层。第1级喷嘴也有气膜冷却。高压涡轮所用材料如下：第1、2级动叶和第2级静叶为Rene 80熔模铸铁；第1级静叶为X-40。机匣采用In718、Rene41、Hastello X和Haynesl88。高压涡轮的重要部件是涡轮中机架，它支承高压涡轮转子的后端和动力涡轮转子的前端。此机架为高压涡轮将燃气排至动力涡轮提供了平滑的扩压流路。
⑤动力涡轮。动力涡轮由6级轮盘和整体的隔叶块组成。为了减少振动，所有的6级动叶都有联锁叶顶的围带。动叶叶根为燕尾形。动力涡轮轮盘隔叶块间有可取换的旋转密封。这些旋转密封与固定密封紧密配合防止级间燃气过分泄漏。
动力涡轮的静子由中分的两半机匣、第2级至第6级涡轮喷嘴和6级叶片围带组成。第1级喷嘴在涡轮中机架上，是中机架的一部分。第2级、第3级喷嘴按每6只静叶焊接成组。第4级至第6级每6只静叶一组。动力涡轮所用材料如下：第1级至第3级静叶是熔模铸铁Rene77；第4级至第6级静叶为Rene41；机匣是In718，动叶是Rene77，轮盘是In718。动力涡轮的后机架构成动力涡轮的排气流路，并支承动力涡轮的后端和挠性联轴器的前端。后机架上也包含有7号滚珠和7号滚柱轴承的轴承箱。轴承由MPB公司可调滚珠轴承分部提供。
⑥辅传动装置。辅传动由在前机架毂中的进口齿轮箱、在前机架时钟6时位置的支柱内的径向传动轴，以及用螺钉固定在前机架下的一只传动齿轮箱组成。启动器、燃油泵和燃油滤器、主燃油控制装置、滑油泵和回油泵和油气分离器装在传动齿轮箱上。
⑦燃油和燃油控制系统。燃油和燃油控制系统由离心式和正排量组合的燃油泵、高压燃油滤器、燃油控制装置、两只燃油停止和疏放阀、1只燃油加压阀、1根燃油支管和30只双联燃油喷嘴组成。燃油控制系统为机械?液压式，伺服液体为燃油。燃油控制系统还设有旁通回路，多余的燃油可旁通回高压油泵。旁能阀在燃油计量阀的两端有稳定压差，使流量直接正比于主阀的开度。控制系统控制燃气发生器的转速、压气机排气压力和压气机进口温度，还控制稳态和瞬态燃油流量以保持设定转速，防止超温或压气机在加速和减速时失速。它不控制动力涡轮的转速。动力涡轮的转速对于任何燃气发生器设定的转速，是负载的函数。
燃油控制系统也根据燃气发生器的转速和压气机进口空气温度控制压气机的可转导叶以保持在任何运行转速时压气机的效率和失速余度。燃油和功率控制系统由伍德沃德(Wood-ward Governor)公司提供。
LM-2500燃气轮机有5个滚柱轴承和2个推力轴承。2个推力轴承一个用于燃气发生器，一个用于动力涡轮。
LM-2500舰用燃气轮机装在隔热、隔声箱装体内。箱装体安装在底座上。在使用时，安装在箱装体内的燃气轮机与单独安装的电子控制箱和滑油存贮调节箱装体一起使用。滑油箱装体存贮、过滤和冷却燃气轮机的滑油。滑油冷却器的冷却介质是减速齿轮箱油。电子控制箱一般对一轴两机的装置来说要管两台燃气轮机。箱装体内部为了隔热还通有冷却空气。
LM-2500燃气轮机的气动噪声很低，在箱装体外谈话时可不受影响。高强度抗冲击机座不仅能隔绝来自船体的冲击载荷，还能隔绝箱装体的结构噪声。此外，箱装体还有如下特点：
①为检修方便，箱装体内部有照明和加热设备。
②能防火灭火。
③能对进气口的结冰报警。
④能对燃气轮机抽气进行进气防冰声的螺旋桨通气和Masker喷气带通气。交叉启动另一台燃气轮机，以及用于降低水动力噪
⑤能防护核爆炸、生物、化学战对机舱的污染。
LM-2500燃气轮机推进箱装体共三件：
燃气轮机箱装体：长X宽X高为8076mmX2640mmX2440mm，重为21600kg。
电子控制设备箱：长X宽X高为500mmX650mmX2000mm，重为200kg。
LM-2500燃气轮机电子控制设备箱有两种型号：一种可随意安放；另一种为悬挂式，于没有足够机舱空间的水翼艇使用。
电子控制设备箱由13块固体电路板组成，可通过计算机计算功率、扭矩示；还可进行自动启动和自动停车。
滑油箱装体：长X宽X高为1500mmXl000mmXl500mm，重为540kg。并作数字显示；还可进行自动启动和自动停车。
滑油箱装体能储存滑油113．6L(30gal)，能对滑油进行存贮、过滤、冷却。过滤器为双联式，可交替使用，便于修理更换。
高强度抗冲击机座，重约1400kg，能承受的冲击加速度为200g.
图5．1-6为舰用LM-2500燃气轮机箱装体图，图5．1-7为舰用LM-2500燃气轮机箱装体部件图。
舰用LM-2500燃气轮机与最初的称为基本型的LM-2500相比有两种变型。
LM-2500-20：这种型号在用于要求比LM-2500功率低时有比较好的油耗特性。
LM-2500-30：这是目前正在销售的标准的LM-2500舰用燃气轮机的现在名称。通用电气公司1993年宣布，其最大功率已达23961kW(32600hp)。LM-2500基本型与LM-2500-30和LM-2500-20的性能对比如表5．1-2所列。
LM-2500舰用燃气轮机还有几种余热回收变型，主要是LM-2500的回热型13／I-2500R、 134-2500的燃气轮机和蒸汽轮机的复合装置LM-2500COGAS和底循环LM-2500机组LM- 2500ABC。
1．回热型LM-2500R
研究此回热燃气轮机的目的是因为现在正在美国海军和世界其他各国海军广泛使用的这 种燃气轮机在7350kW(10000hp)以下的低工况时的油耗性能较差，而美海军舰艇以CO-GAG方式使用LM-2500燃气轮机时至少有90％的时间工作在7350kW(10000hp)以下。因此，有必要用早巳确知的回热方法来解决其低工况的经济性问题。LM-2500R的概念设计由海上系统指挥部的燃气轮机分部进行。循环分析和结构优化设计由海上系统指挥部会同通用电气公司一起研究决定。LM-2500R在设计点的油耗性能的改善不显著，但非设计点工况油耗性能改善却很明显。
表5．1-2 LM-2500基本型与LM-2500-30和LM-2500-20的性能比较
主要技术性能
LM-2500基本型
LM-2500-20
LM-2500-30
最大功率/kW(kp)
额定功率／kw(hp)
热效率／％
压比
额定功率油耗／(g／(kW?h))
最大功率油耗／(g／(kw?h))
最高燃气初温／℃
排气温度／℃
空气流量／(kg／s)
比功率／(kW／kg)
动力涡轮转速／(r／min)
重量/kg
长／mm
宽／mm
高／mm
19918．5(27100)
17640(24000)
35．8
? 17
235．3
240．8
1140
490
65
4．26
3600
4670
6630
2180
2130
16537．5(22500)
12936(17600)
34-35．6
15
236．7
247．6
1050
420
56．8
3.53
3000
4670
6630
2180
2130
23961(32600)
20212．5(27500)
36．3
19．2
232．7
230
1195
552
69．9
4．70
3600
4670
6630
2180
2130
特别是如果涡轮喷嘴采用变截面来保持循环温度时效果更好，约为30％以上。LM-2500R的输出功率为27195kW(37000hp)，热效率37％以上。如果将其可靠性提高到现在13'I-2500燃气轮机的水平，则其设计功率将增至28665kW(39000hp)，热效率38％。
LM-2500R舰用回热燃气轮机有如下结构特征：
①较之目前的LM-2500燃气轮机，结构改动很少LM-2500燃气轮机的舰艇。如装新舰，更为简单。因此，可用于顺利地改装现在使用LM-2500燃气轮机的舰艇。如装新舰，更为简单。
②保留了目前LM-2500燃气轮机的16级压气机、所有的高压涡轮和动力涡轮轮盘、大部分支承结构，以及所有的支承轴承和轴系。因此，与目前舰艇上使用的LM-2500燃气轮机有高度的通用性。
③燃烧室改用目前正在生产的CF6-80CZ／LM-6000的短燃烧室。
④回热器安装在排气烟道中，支承在机舱上的甲板上。如安装在新舰上，还可根据船体的要求进行调整。回热器长约3810mm，宽3048mm，高1372mm，加上管路等重约11350kg。LM-2500R箱装体可完全支承在现有的LM-2500箱装体支承结构上。图5．1-8为回热燃气轮机典型安装图。但LM-2500R回热燃气轮机在具体设计上较之简单循环LM-2500燃气轮机也有一些变化，首先是在原LM-2500燃气轮机压气机之前增加一级宽弦叶片的零级，从而使空气流量增加约20％；其次是压气机的第1级叶片重新设计，设计成宽弦叶片，取消挡距中间的挡板；重新设计第2级和第3级的转子叶片的叶型，以增加压气机的效率；第三，重新设计压气机的进口导叶。
重新设计了高压涡轮转子和定子。为了减少维修费用和提高寿命，对高压涡轮还换用了新的材料。
动力涡轮重新设计，因为LM-2500R输出功率较高。为了提高气动效率，还对动力涡轮第1级和第6级叶片作了优化。另外，由于LM-2500R有较高的扭矩，因此还加强了动力涡轮转子的强度。
2．复合装置型LM-2500COGAS
LM-2500COGAS根据美海军PE63508N先进舰艇推进系统发展计划发展，当时该计划称为兰金循环能量回收计划(RACER)。此计划始于1973年左右，目的是要发展一型利用燃气轮机余热的动力装置，装于DDG-51级导弹驱逐舰的后续舰。LM-2500COGAS装置，在LM-2500的功率为20212．5 kW(27500hp)时，蒸汽轮机产生的功率为6284．3 kW(8550hp)；LM-2500在低工况时，蒸汽轮机产生的功率为1470kW(2000hp)。余热锅炉干重55t，湿重65t。蒸汽参数为2．46MPa，510℃，蒸汽产量24970kg／h，无补燃。
LM-2500COGAS装置在发展的14年中，已有3台装置进行陆上试验和海上试验，从所作的装舰技术准备看，美海军已几乎走完了作为一台舰用动力装置的全过程。但后来美海军的LM-2500COGAS计划停止了。其主要原因是因为美海军开始了中间冷却回热循环燃气轮机的研制。而中间冷却回热燃气轮机除了与LM-2500COGAS有大致相同的油耗特性外，还有尺寸、重量和布置上的优势。
3．底循环型LM-2500ABC
LM-2500ABC于1988年由通用电气公司的Farrell提出并申请专利。它实际上是在LM-2500的基础上增加一台低温、中间冷却的小空气轮机。燃气轮机的排气通过回热器将利用余热的带中间冷却器的小空气轮机的压气机出口空气加热，然后送人空气轮机作功。空气轮机提供的功率其后通过并车齿轮装置与燃气轮机一起驱动螺旋桨。就LM-2500而论，LM?2500的输出功率约为23887．5kW(32500hp)，空气轮机的进口压力0．73MPa，温度515℃，输出功率约为7397kW(10064hp)，排气温度212℃，两者的总功率为31289kW(42570hp)。功率增加了33％，热效率增加到47．7％，油耗降至约176．9S／(kW?h) (130e／(hp?h))，但LM-2500ABC的体积比简单循环LM-2500燃气轮机大2-3倍。LM-2500ABC的原理图如图5．1-9所示。
LM-2500COGAS、ABC与LM-2500燃气轮机的油耗、功率和效率的比较如表5．1-3所列。
推进系统名称
油 耗
／(g／(kW?h)(g／(hp?h)))
最大功率／kW(hp)
热效率／％
纯LM-2500
LM-2500COGAS
LM-2500ABC
228．6(168)
170(125)
175．5(129)
24188(32910)
31685．9(4311o)
31289(42570)
36．8
49．4
47．7
LM-2500COGAS与LM-2500ABC的性能提高大致相似。但据称，ABC系统在操作和维修上比COGAS容易得多。
(三)技术特点分析及述评
LM-2500舰用燃气轮机是目前在使用的最先进的燃气轮机，其装舰和使用的台数在世界上首屈一指。销量如此之多，使用如此之广是因为它具有如下的技术特征。
1．性能好，工作可靠
LM-2500舰用燃气轮机除了低工况性能不尽如人意外，其全工况油耗还是比较好的。可靠性也很高。据用在高速巡逻艇、护卫舰、驱逐舰、巡洋舰、航空母舰上统计，其可靠性已达99％。
LM-2500可靠性高的原因，除了因为其母型航空涡轮风扇发动机TF-39或CF6-6有很高的可靠性外(TF-39或CF6-6航空发动机，至1993年，已有1113台在美空军C-5A／B银河式大型运输机、DCl0、A-300B等飞机上使用，累计运行2321万小时。而在1968年开始改装为131-2500时，已累计使用22500小时)，还在其派生为舰用燃气轮机时强调了精心设计、重视进行各种试验有关，包括大量的零部件试验、陆上性能试验(如启动、加速、超速、振动、噪声性能试验)、耐久试验、装船进行抗冲击试验，以及各种海上试验。
2．有高度的可维修性
由于LM-2500燃气轮机在研制时很重视维修技术的发展，因此可利用性很高，达0．9992以上。维修技术的发展表现在以下几个方面：
①内部零部件用孔探检查。LM-2500燃气轮机，有孔探口40处，其中压气机14处，压气机后机架10处，涡轮中机架16处，可对压气机叶片、燃烧室、燃油喷嘴、高压涡轮、涡轮中机架衬套和低压涡轮进口用孔探仪或摄像机进行探视。由于可使用孔探仪检查内部，因此，燃气轮机可不必按预定时间大修。目前，某些LM-2500燃气轮机已经运行厂16000h，其涂料尚完好无损，根本勿需大修。
②取换燃气轮机使用移换系统。现在利用移换系统取换燃气发生器，在船坞或供应船卜仅需26h。
③部件设计模块化。由于采用模块结构，因此更换内部零部件时可以不必拆除燃气轮机，而只取换模块。
3．不断地改进技术性能
LM-2500燃气轮机从1975年开始投入实舰使用以后，随即开始了新的旨在改进其性能、可靠性、可利用性和可维修性的发展计划。至1994年的20年间，先后两次较大规模地、目标明确地实施这种发展计划，从而先后两次宣布提高功率和性能。
第?项计划：“元件改进计划”。从1976年开始，目标是降低油耗、增加寿命-采取厂如下措施：
①对高温部件适当地选用优质材料。
②研制耐腐蚀、耐高温的叶片涂层。
③发展叶片冷却技术，提高燃气初温并降低冷却气量。
④对某些结构作适当改进，如改进叶梢间隙等。
⑤提高部件效率。
第二项计划：“保护燃油计划”。目标是在不牺牲已取得的可靠性的前提下，使油耗更进一步地减少。采取的办法是：
①利用与CF-6航空发动机相同的改进技术，提高部件全功率效率。
②减少部件在低功率时效率降低的程度。
③保持燃气轮机在低功率时的冷却和通风空气流量。
(一)研制背景和研制计划
美海军在20世纪60年代初期即已考虑将燃气轮机用于舰艇。当时正在开始一系列的极高速反潜护卫舰的设计，项目名称叫“海鹰”。为了和前苏联的类似航速的潜艇抗衡，这些护卫舰预定的航速为40kn。但很快就发现，如果“海鹰”要采用非常大的舰体，要满足其性能要求，只有采用常规的蒸汽动力装置。当时可供选择的方案，第一是选用更高的温度和压力(11．3MPa，649℃)，但这不现实。因为，根据现有的8．45 MPa，510℃蒸汽动力装置的经验，超过此温压以后，有可靠性问题；第二是采用燃气轮机。
“海鹰”计划后来放弃了，原因部分是由于使用这样高的航速费用很高，部分是由于预计中的那种苏联潜艇没有出现(即后来被“北约”称为“阿尔法”级的705型潜艇)。但美海军对舰艇使用燃气轮机动力装置的热情却始终未减，因为这些发动机有固有的较好的消声特性。为此，美国通用电气公司(GE)船用和工业燃气轮机分部开始研制LM-2500燃气轮机，并将其设计为轴流式的燃气轮机动力装置。
20世纪70年代初，美海军批准建造31艘8040t的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰，并决定该级舰采用LM-2500燃气轮机。每舰4台，总功率63210kW(86000hp)。装舰方式为燃气轮机和燃气轮机联合使用装置COGAG，航速33kn。
70年代后期，伊朗订购了对空型的此级舰6艘，以后减为4艘。最后又撤销了这些舰的订货。以后美海军又接过这4艘舰的合同，即“基德”级(DDG993)驱逐舰。
LM-2500舰用燃气轮机的第二个大用户是“佩里”级护卫舰。每舰使用2台LM-2500燃气轮机驱动一部螺旋桨。燃气轮机的布置正好是“斯普鲁恩斯”级舰的一根轴的布置。此51艘舰现已全部服役。澳大利亚、西班牙、台湾也采购了此级舰。
为了满足美国／北约近海防御的要求，波音公司(现称波音船用系统公司)为美国海军建造了6艘“飞马座”级导弹水翼艇，水翼航行时的动力为1台LM-2500燃气轮机。该级艇现属海岸警备队，执行缉毒任务。
美海军原计划设计一型装“宙斯盾”系统的核动力巡洋舰，但后来撤销了。取而代之的是设计一型“斯普鲁恩斯”级的派生舰，即9466t的“提康特罗加”级巡洋舰。它使用了已经得到验证的“斯普鲁恩斯”级的舰体和推进设备。至1994年1月，总数为27艘的“提康特罗加”级巡洋舰已全部服役。“提康特罗加”的两轴也使用了4台LM-2500燃气轮机，装舰方式COGAG，总功率63210kW(86000hp)。
为了满足未来的新的使命，以及美海军当时计划拥有600艘舰的兵力的数字要求，1981年，美海军请求投资发展一型新的驱逐舰，即现在的DDG-51“伯克”级，用于补充“提康特罗加”级舰的对空作战。该级舰的生产预计将持续至2004年以后，总建造数会超过50艘。
“伯克”级驱逐舰两轴也使用4台LM-2500燃气轮机，装机总功率超过73500 kW(100000hp)，装舰方式与上述“斯普鲁恩斯”级驱逐舰和“提康特罗加”级巡洋舰相同。
美海军48800t的“供应”级综合补给船每艘装4台LM-2500燃气轮机，采用COGAG方式。目前3艘已经服役。
LM-2500燃气轮机最新发展之一是对高压涡轮添加先进冷却的涡轮叶片。此项发展源于CF6-50民用航空发动机。铸有冷却系统的新的单叶身叶片使该机功率可从20212．5 kW(27500hp)增加到21682．5kW(29500hp)，还改善了油耗。功率提高是因为提高了进口温度，且材料本身的温度还有所降低，从而增加了燃气发生器的使用寿命。
单叶身涡轮叶片已在美海军的“卡拉汉”号货轮上运行数千小时。
根据在“卡拉汉”号上的使用经验，通用电气公司在1993年5月宣布，131-2500的功率已经提高到22050kW(30000hp)以上。LM-2500新的额定功率对水面舰艇来说是21682．5kW(29500hp)，对军事海运局的运输船是23520kW(32000hp)。
1994年，美海军海运局订购了6台功率达23520kW(32000hp)的LM-2500燃气轮机。
LM-2500舰用燃气轮机的投资来自几项美海军计划。1970年，计划项目PE63508N(先进舰船推进系统)开始执行，发展美海军水面舰艇先进燃气轮机推进系统和辅助动力系统，LM-2500燃气轮机、501?KF、IE-831、FT-9，以及索拉(Solar)公司的燃气轮机CO?GAS系统都是根据此项计划发展。目前在这方面主要要作的工作重点是：改进LM-2500燃气轮机推进系统和501?KF燃气轮机舰用电站系统、COGAS系统和LM-3000中间冷却回热燃气轮机。
LM-2500燃气轮机至2000年已生产960余台。
LM-2500舰用燃气轮机，包括箱装体在内估计每台价格为575万美元(1994年)。
LM-2500燃气轮机研制计划由美国国防部、美国海军和美国海军海上系统指挥部主持。研制合同由美国通用电气公司船用和工业燃气轮机分部执行。许可证生产厂家有意大利的菲亚特公司(Fiat Avio SPA)和日本的石川岛播磨重工业公司(Ishikawajima-Harima)。
(二)系统组成和主要性能
舰用LM-2500燃气轮机是双转子轴流式燃气轮机。由TF-39航空涡轮风扇发动机(美空军C-5A／B银河式喷气运输机航空发动机)或CF6-6民用航空发动机改装而成。改装时去掉前风扇，加上前、后机架和进、排气管。
LM-2500舰用燃气轮机由进气口、压气机、燃烧室、高压涡轮、动力涡轮、辅传动装置，以及燃油和燃油控制系统组成。
①进气口。进气口包括喇叭口和整流锥。喇叭口有一根喷射管，在清洗压气机时用于喷入清洗溶液，进行压气机除污。
②压气机。压气机为单转子16级轴流式压气机，前6级静叶可调，压比约为17～18。压气机转子和静子由钛和镍基合金制成。转子有3只轮盘和3只轮鼓。静叶可调的前6级转子，由为压气机修正转速和压比函数的燃油压力调节静叶位置。压气机可抽气用于冷却燃气轮机，也可根据用户需要从压气机出口抽气供它用。压气机所用材料如下：1-14级动叶和1?2级静叶为Ti-6Al?4V；15～16级动叶和3～16级静叶为A286；11～13级转子为In718；压气机前机架为17-4PH；后机架为In718。
③燃烧室。燃烧室为环形燃烧室。由风罩、圆盖、内环和外环4个主要元件铆接而成。旋流室内共有30个喷油嘴，可从外面取下。燃烧室壁由通过小孔引入的冷却空气进行气膜冷却。火焰管由Hastelloy X和Haynesl88合金制成。过渡管为In718、Rene41和Hastelloy'X。点火系统有两只点火装置。它们将15V、60Hz的电源转变为高电压，并送至点火器点火。点火系统只在启动时使用。当燃气轮机达到空转转速时即自行关闭。
④高压涡轮。高压涡轮用于驱动压气机，为轴流式的2级涡轮。高压涡轮的2级叶片由压气机排出的空气冷却。冷却空气通过燕尾形叶根和叶身进入叶片。高压涡轮第1级动叶内部使用对流冷却和撞击冷却，外部使用气膜冷却；第2级动叶使用对流冷却，所有冷却空气都从叶顶排出。
高压涡轮的2级喷嘴采用空气对流冷却和撞击冷却。静叶涂有抗锈蚀、腐蚀和氧化涂层。第1级喷嘴也有气膜冷却。高压涡轮所用材料如下：第1、2级动叶和第2级静叶为Rene 80熔模铸铁；第1级静叶为X-40。机匣采用In718、Rene41、Hastello X和Haynesl88。高压涡轮的重要部件是涡轮中机架，它支承高压涡轮转子的后端和动力涡轮转子的前端。此机架为高压涡轮将燃气排至动力涡轮提供了平滑的扩压流路。
⑤动力涡轮。动力涡轮由6级轮盘和整体的隔叶块组成。为了减少振动，所有的6级动叶都有联锁叶顶的围带。动叶叶根为燕尾形。动力涡轮轮盘隔叶块间有可取换的旋转密封。这些旋转密封与固定密封紧密配合防止级间燃气过分泄漏。
动力涡轮的静子由中分的两半机匣、第2级至第6级涡轮喷嘴和6级叶片围带组成。第1级喷嘴在涡轮中机架上，是中机架的一部分。第2级、第3级喷嘴按每6只静叶焊接成组。第4级至第6级每6只静叶一组。动力涡轮所用材料如下：第1级至第3级静叶是熔模铸铁Rene77；第4级至第6级静叶为Rene41；机匣是In718，动叶是Rene77，轮盘是In718。动力涡轮的后机架构成动力涡轮的排气流路，并支承动力涡轮的后端和挠性联轴器的前端。后机架上也包含有7号滚珠和7号滚柱轴承的轴承箱。轴承由MPB公司可调滚珠轴承分部提供。
⑥辅传动装置。辅传动由在前机架毂中的进口齿轮箱、在前机架时钟6时位置的支柱内的径向传动轴，以及用螺钉固定在前机架下的一只传动齿轮箱组成。启动器、燃油泵和燃油滤器、主燃油控制装置、滑油泵和回油泵和油气分离器装在传动齿轮箱上。
⑦燃油和燃油控制系统。燃油和燃油控制系统由离心式和正排量组合的燃油泵、高压燃油滤器、燃油控制装置、两只燃油停止和疏放阀、1只燃油加压阀、1根燃油支管和30只双联燃油喷嘴组成。燃油控制系统为机械?液压式，伺服液体为燃油。燃油控制系统还设有旁通回路，多余的燃油可旁通回高压油泵。旁能阀在燃油计量阀的两端有稳定压差，使流量直接正比于主阀的开度。控制系统控制燃气发生器的转速、压气机排气压力和压气机进口温度，还控制稳态和瞬态燃油流量以保持设定转速，防止超温或压气机在加速和减速时失速。它不控制动力涡轮的转速。动力涡轮的转速对于任何燃气发生器设定的转速，是负载的函数。
燃油控制系统也根据燃气发生器的转速和压气机进口空气温度控制压气机的可转导叶以保持在任何运行转速时压气机的效率和失速余度。燃油和功率控制系统由伍德沃德(Wood-ward Governor)公司提供。
LM-2500燃气轮机有5个滚柱轴承和2个推力轴承。2个推力轴承一个用于燃气发生器，一个用于动力涡轮。
LM-2500舰用燃气轮机装在隔热、隔声箱装体内。箱装体安装在底座上。在使用时，安装在箱装体内的燃气轮机与单独安装的电子控制箱和滑油存贮调节箱装体一起使用。滑油箱装体存贮、过滤和冷却燃气轮机的滑油。滑油冷却器的冷却介质是减速齿轮箱油。电子控制箱一般对一轴两机的装置来说要管两台燃气轮机。箱装体内部为了隔热还通有冷却空气。
LM-2500燃气轮机的气动噪声很低，在箱装体外谈话时可不受影响。高强度抗冲击机座不仅能隔绝来自船体的冲击载荷，还能隔绝箱装体的结构噪声。此外，箱装体还有如下特点：
①为检修方便，箱装体内部有照明和加热设备。
②能防火灭火。
③能对进气口的结冰报警。
④能对燃气轮机抽气进行进气防冰声的螺旋桨通气和Masker喷气带通气。交叉启动另一台燃气轮机，以及用于降低水动力噪
⑤能防护核爆炸、生物、化学战对机舱的污染。
LM-2500燃气轮机推进箱装体共三件：
燃气轮机箱装体：长X宽X高为8076mmX2640mmX2440mm，重为21600kg。
电子控制设备箱：长X宽X高为500mmX650mmX2000mm，重为200kg。
LM-2500燃气轮机电子控制设备箱有两种型号：一种可随意安放；另一种为悬挂式，于没有足够机舱空间的水翼艇使用。
电子控制设备箱由13块固体电路板组成，可通过计算机计算功率、扭矩示；还可进行自动启动和自动停车。
滑油箱装体：长X宽X高为1500mmXl000mmXl500mm，重为540kg。并作数字显示；还可进行自动启动和自动停车。
滑油箱装体能储存滑油113．6L(30gal)，能对滑油进行存贮、过滤、冷却。过滤器为双联式，可交替使用，便于修理更换。
高强度抗冲击机座，重约1400kg，能承受的冲击加速度为200g.
图5．1-6为舰用LM-2500燃气轮机箱装体图，图5．1-7为舰用LM-2500燃气轮机箱装体部件图。
舰用LM-2500燃气轮机与最初的称为基本型的LM-2500相比有两种变型。
LM-2500-20：这种型号在用于要求比LM-2500功率低时有比较好的油耗特性。
LM-2500-30：这是目前正在销售的标准的LM-2500舰用燃气轮机的现在名称。通用电气公司1993年宣布，其最大功率已达23961kW(32600hp)。LM-2500基本型与LM-2500-30和LM-2500-20的性能对比如表5．1-2所列。
LM-2500舰用燃气轮机还有几种余热回收变型，主要是LM-2500的回热型13／I-2500R、 134-2500的燃气轮机和蒸汽轮机的复合装置LM-2500COGAS和底循环LM-2500机组LM- 2500ABC。
1．回热型LM-2500R
研究此回热燃气轮机的目的是因为现在正在美国海军和世界其他各国海军广泛使用的这 种燃气轮机在7350kW(10000hp)以下的低工况时的油耗性能较差，而美海军舰艇以CO-GAG方式使用LM-2500燃气轮机时至少有90％的时间工作在7350kW(10000hp)以下。因此，有必要用早巳确知的回热方法来解决其低工况的经济性问题。LM-2500R的概念设计由海上系统指挥部的燃气轮机分部进行。循环分析和结构优化设计由海上系统指挥部会同通用电气公司一起研究决定。LM-2500R在设计点的油耗性能的改善不显著，但非设计点工况油耗性能改善却很明显。
表5．1-2 LM-2500基本型与LM-2500-30和LM-2500-20的性能比较
主要技术性能
LM-2500基本型
LM-2500-20
LM-2500-30
最大功率/kW(kp)
额定功率／kw(hp)
热效率／％
压比
额定功率油耗／(g／(kW?h))
最大功率油耗／(g／(kw?h))
最高燃气初温／℃
排气温度／℃
空气流量／(kg／s)
比功率／(kW／kg)
动力涡轮转速／(r／min)
重量/kg
长／mm
宽／mm
高／mm
19918．5(27100)
17640(24000)
35．8
? 17
235．3
240．8
1140
490
65
4．26
3600
4670
6630
2180
2130
16537．5(22500)
12936(17600)
34-35．6
15
236．7
247．6
1050
420
56．8
3.53
3000
4670
6630
2180
2130
23961(32600)
20212．5(27500)
36．3
19．2
232．7
230
1195
552
69．9
4．70
3600
4670
6630
2180
2130
特别是如果涡轮喷嘴采用变截面来保持循环温度时效果更好，约为30％以上。LM-2500R的输出功率为27195kW(37000hp)，热效率37％以上。如果将其可靠性提高到现在13'I-2500燃气轮机的水平，则其设计功率将增至28665kW(39000hp)，热效率38％。
LM-2500R舰用回热燃气轮机有如下结构特征：
①较之目前的LM-2500燃气轮机，结构改动很少LM-2500燃气轮机的舰艇。如装新舰，更为简单。因此，可用于顺利地改装现在使用LM-2500燃气轮机的舰艇。如装新舰，更为简单。
②保留了目前LM-2500燃气轮机的16级压气机、所有的高压涡轮和动力涡轮轮盘、大部分支承结构，以及所有的支承轴承和轴系。因此，与目前舰艇上使用的LM-2500燃气轮机有高度的通用性。
③燃烧室改用目前正在生产的CF6-80CZ／LM-6000的短燃烧室。
④回热器安装在排气烟道中，支承在机舱上的甲板上。如安装在新舰上，还可根据船体的要求进行调整。回热器长约3810mm，宽3048mm，高1372mm，加上管路等重约11350kg。LM-2500R箱装体可完全支承在现有的LM-2500箱装体支承结构上。图5．1-8为回热燃气轮机典型安装图。但LM-2500R回热燃气轮机在具体设计上较之简单循环LM-2500燃气轮机也有一些变化，首先是在原LM-2500燃气轮机压气机之前增加一级宽弦叶片的零级，从而使空气流量增加约20％；其次是压气机的第1级叶片重新设计，设计成宽弦叶片，取消挡距中间的挡板；重新设计第2级和第3级的转子叶片的叶型，以增加压气机的效率；第三，重新设计压气机的进口导叶。
重新设计了高压涡轮转子和定子。为了减少维修费用和提高寿命，对高压涡轮还换用了新的材料。
动力涡轮重新设计，因为LM-2500R输出功率较高。为了提高气动效率，还对动力涡轮第1级和第6级叶片作了优化。另外，由于LM-2500R有较高的扭矩，因此还加强了动力涡轮转子的强度。
2．复合装置型LM-2500COGAS
LM-2500COGAS根据美海军PE63508N先进舰艇推进系统发展计划发展，当时该计划称为兰金循环能量回收计划(RACER)。此计划始于1973年左右，目的是要发展一型利用燃气轮机余热的动力装置，装于DDG-51级导弹驱逐舰的后续舰。LM-2500COGAS装置，在LM-2500的功率为20212．5 kW(27500hp)时，蒸汽轮机产生的功率为6284．3 kW(8550hp)；LM-2500在低工况时，蒸汽轮机产生的功率为1470kW(2000hp)。余热锅炉干重55t，湿重65t。蒸汽参数为2．46MPa，510℃，蒸汽产量24970kg／h，无补燃。
LM-2500COGAS装置在发展的14年中，已有3台装置进行陆上试验和海上试验，从所作的装舰技术准备看，美海军已几乎走完了作为一台舰用动力装置的全过程。但后来美海军的LM-2500COGAS计划停止了。其主要原因是因为美海军开始了中间冷却回热循环燃气轮机的研制。而中间冷却回热燃气轮机除了与LM-2500COGAS有大致相同的油耗特性外，还有尺寸、重量和布置上的优势。
3．底循环型LM-2500ABC
LM-2500ABC于1988年由通用电气公司的Farrell提出并申请专利。它实际上是在LM-2500的基础上增加一台低温、中间冷却的小空气轮机。燃气轮机的排气通过回热器将利用余热的带中间冷却器的小空气轮机的压气机出口空气加热，然后送人空气轮机作功。空气轮机提供的功率其后通过并车齿轮装置与燃气轮机一起驱动螺旋桨。就LM-2500而论，LM?2500的输出功率约为23887．5kW(32500hp)，空气轮机的进口压力0．73MPa，温度515℃，输出功率约为7397kW(10064hp)，排气温度212℃，两者的总功率为31289kW(42570hp)。功率增加了33％，热效率增加到47．7％，油耗降至约176．9S／(kW?h) (130e／(hp?h))，但LM-2500ABC的体积比简单循环LM-2500燃气轮机大2-3倍。LM-2500ABC的原理图如图5．1-9所示。
LM-2500COGAS、ABC与LM-2500燃气轮机的油耗、功率和效率的比较如表5．1-3所列。
推进系统名称
油 耗
／(g／(kW?h)(g／(hp?h)))
最大功率／kW(hp)
热效率／％
纯LM-2500
LM-2500COGAS
LM-2500ABC
228．6(168)
170(125)
175．5(129)
24188(32910)
31685．9(4311o)
31289(42570)
36．8
49．4
47．7
LM-2500COGAS与LM-2500ABC的性能提高大致相似。但据称，ABC系统在操作和维修上比COGAS容易得多。
(三)技术特点分析及述评
LM-2500舰用燃气轮机是目前在使用的最先进的燃气轮机，其装舰和使用的台数在世界上首屈一指。销量如此之多，使用如此之广是因为它具有如下的技术特征。
1．性能好，工作可靠
LM-2500舰用燃气轮机除了低工况性能不尽如人意外，其全工况油耗还是比较好的。可靠性也很高。据用在高速巡逻艇、护卫舰、驱逐舰、巡洋舰、航空母舰上统计，其可靠性已达99％。
LM-2500可靠性高的原因，除了因为其母型航空涡轮风扇发动机TF-39或CF6-6有很高的可靠性外(TF-39或CF6-6航空发动机，至1993年，已有1113台在美空军C-5A／B银河式大型运输机、DCl0、A-300B等飞机上使用，累计运行2321万小时。而在1968年开始改装为131-2500时，已累计使用22500小时)，还在其派生为舰用燃气轮机时强调了精心设计、重视进行各种试验有关，包括大量的零部件试验、陆上性能试验(如启动、加速、超速、振动、噪声性能试验)、耐久试验、装船进行抗冲击试验，以及各种海上试验。
2．有高度的可维修性
由于LM-2500燃气轮机在研制时很重视维修技术的发展，因此可利用性很高，达0．9992以上。维修技术的发展表现在以下几个方面：
①内部零部件用孔探检查。LM-2500燃气轮机，有孔探口40处，其中压气机14处，压气机后机架10处，涡轮中机架16处，可对压气机叶片、燃烧室、燃油喷嘴、高压涡轮、涡轮中机架衬套和低压涡轮进口用孔探仪或摄像机进行探视。由于可使用孔探仪检查内部，因此，燃气轮机可不必按预定时间大修。目前，某些LM-2500燃气轮机已经运行厂16000h，其涂料尚完好无损，根本勿需大修。
②取换燃气轮机使用移换系统。现在利用移换系统取换燃气发生器，在船坞或供应船卜仅需26h。
③部件设计模块化。由于采用模块结构，因此更换内部零部件时可以不必拆除燃气轮机，而只取换模块。
3．不断地改进技术性能
LM-2500燃气轮机从1975年开始投入实舰使用以后，随即开始了新的旨在改进其性能、可靠性、可利用性和可维修性的发展计划。至1994年的20年间，先后两次较大规模地、目标明确地实施这种发展计划，从而先后两次宣布提高功率和性能。
第?项计划：“元件改进计划”。从1976年开始，目标是降低油耗、增加寿命-采取厂如下措施：
①对高温部件适当地选用优质材料。
②研制耐腐蚀、耐高温的叶片涂层。
③发展叶片冷却技术，提高燃气初温并降低冷却气量。
④对某些结构作适当改进，如改进叶梢间隙等。
⑤提高部件效率。
第二项计划：“保护燃油计划”。目标是在不牺牲已取得的可靠性的前提下，使油耗更进一步地减少。采取的办法是：
①利用与CF-6航空发动机相同的改进技术，提高部件全功率效率。
②减少部件在低功率时效率降低的程度。
③保持燃气轮机在低功率时的冷却和通风空气流量。
英国“斯贝”SMIA和SMlC舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制计划
20世纪60年代末期，英国海军发现有必要研制一型11025kW(15000hp)等级的高性能燃气轮机，来填补“太因”(Tyne，3925kW(5340hp))巡航机与“奥林普斯”(Olympus，20580kW(28000hp))加速机之间的功率缺挡。其用途是：或与“奥林普斯”组成COGOG联合装置；或与“太因”组成COGOG和COGAG联合装置；或由两台至四台“斯贝”组成COGAG联合装置，使其在各种工况下都有较好的经济性能。
舰用“斯贝”的研制工作始于1972年8月，当时的国防部与罗?罗公司签订了设计研究合同。1974年开始舰用“斯贝”的可行性研究和方案论证，从而拉开了全面研制的序幕。1975年提出设计任务书。1976年即完成燃气发生器和动力涡轮的设计。1977年春，英国政府正式和罗?罗公司签订了“斯贝”SMlA的研制合同。1978年，在新设计的低压压气机的台架试验的基础上，进行RB244(即MK-1903)燃气发生器的试运转(实际上是将新设计的低压压气机装在MK-1900工业“斯贝”燃气发生器上作180h的试验)。1979年完成了动力涡轮的修改设计和燃油系统及回流空气喷雾燃烧室(RAB)的试验。1980年进行了一台RB244燃气发生器500h耐久试验(包括舰用“斯贝”发展型燃气发生器的254h性能试验和按英国海军航行工况分配要求的规范所作的152h的耐久试验)。1981年开始在安斯提(Ansty)试验站做整台燃气轮机的3000h寿命试验。在此之前，还完成了动力涡轮的250h性能试验(包括振动和15％超速试验)。
据称，首台“斯贝”生产型机于1983年在国家燃气轮机研究院(NGTE)海军轮机试验站进行耐久试验。随后，另外两台生产型机组进行陆上联试，对传动装置进行考核。
值得提出的是：早在研制舰用型“斯贝”之前，罗?罗公司即已开始了工业型“斯贝”的研制。工业型“斯贝”的燃气发生器是MK-1900，其低压压气机由低压风扇顶切而成。工业“斯贝”的动力涡轮为Cooper Rolls公司的RT-45。1976年，12月，该机组在加拿大输气干线上投入运行。工业型与舰用型虽然要求不同，但工业型改装的成功与工业“斯贝”的运行经验无疑对舰用“斯贝”的研制有很大的借鉴作用。例如，针对工业型“斯贝”在运行中曾发生过的一些问题(如第1级高压压气机叶片由于关车时喘振产生的应力而破坏等)，在舰用“斯贝”研制中都采取了相应的措施，从而使改装工作进行得较为顺利。
英国舰用“斯贝”SMIA的研制周期长达12年，原因不是技术性的，主要是由于英国海军长期缺乏经费。同时，现有的“奥林普斯”加“太因”的全燃(气轮机)交替使用装置基本上能满足海军需要，故对“斯贝”改装不十分急迫。
SMlA燃气轮机于1981年开始装备英国海军。首先试装的是22型“勇敢”号护卫舰。装舰方式COGOG。采用这种装舰方式是为了提高燃油经济性。包括此舰在内，有4X 2台SMlA用于4艘22-2型护卫舰；4X2台SMlA用于22-3型护卫舰。1989年开始服役的早期的23型护卫舰也采用SMlA作动力。
1981年，日本海上自卫队有3级舰艇也选用SMlA作动力。8艘“朝雾”级护卫舰各采用4台SMlA，使用方式COGAG，总功率39690kW(54000hp)；6艘2550t的“阿武隈”级护卫舰，各使用2台SMlA燃气轮机和2台2205 kW(3000hp)的三菱柴油机，使用方式CODOG；2艘5600t的“旗风”级驱逐舰使用2台“奥林普斯”TM3B为加速机，2台SMlA为巡航机，使用方式COGAG。
日本水面舰艇所用的“斯贝”燃气轮机均由罗?罗公司的合同生产厂日本川崎重工业公司提供。至1993年初，估计川崎重工业公司已交付约44台舰用“斯贝”燃气轮机。
1984年2月，荷兰政府订购了前后共8艘的“卡雷尔?多尔曼”级护卫舰。此级舰以后增加至8艘。此级舰早期的舰选用2台SMlA作加速机，2台2940kW(4000hp)的Werk?spoor柴油机为巡航机，使用方式CODOG。后续舰采用“斯贝”SMlC，现此级舰经改装已全部采用“斯贝”SMlC。
1990年中期，英国海军宣布，未来其所有水面舰艇将采用在SMlA基础上提高功率的SMlC舰用燃气轮机。“勇敢”号护卫舰又首选作英海军装SMlC燃气轮机的第一艘舰，新订货的英国23型护卫舰的后续舰也使用SMlC燃气轮机。在23型护卫舰中，SMlA和SMlC燃气轮机均以CODLAG的形式使用，柴油机为4台Paxmanl2CM，5953．5 kW(8100hp)。电机是2台GEC电机，3000kW。
此外，SMlC还与LM-2500一起选作日本“村雨”级驱逐舰主机，每舰各2台SMlC和LM-2500。川崎重工业公司将根据合同许可证生产SMlC，但重要部件仍由罗?罗公司提供。“村雨”级驱逐舰共9艘，将在2002年全部建成。
“斯贝”SMlC舰用燃气轮机未来可能用于取换所有目前装SMlA的舰艇，对这些舰艇作现代化改装。
“斯贝”舰用燃气轮机的发展资金由英国国防部提供。“斯贝”舰用燃气轮机的研制时间表如下：
1957年8月开始航空“斯贝”发动机设计。
1972年12月开始研究“斯贝”航空发动机的舰用化改装。
1976年四季度完成“斯贝”SMlA舰用燃气轮机的设计。
1981年英国防部和日本海上自卫队开始订购“斯贝”SMlA舰用燃气轮机。
1983年四季度首台生产型SMlA舰用燃气轮机交付使用。
1985年11月签订研制“斯贝”中间冷却回热型的合同。
1987年9月完成“斯贝”SMlC燃气发生器的首次运行。
舰用“斯贝”SMlA和SMlC燃气轮机在1993年以前已生产82台，1994-2003年根据余 下的英国23型护卫舰和荷兰“卡雷尔?多尔曼”级护卫舰，以及日本9艘“村雨”级驱逐舰的服役日期预计还将生产45台。
舰用“斯贝”SMlA和SMlC燃气轮机的研制由英国国防部主持，研制合同由罗?罗公司工业和船用分部执行。合同生产厂家有日本的川崎重工业公司的工业燃气轮机分部。
“斯贝”SMlA和SMIC舰用燃气轮机每台价格为325万-350万美元(1994年)。
(二)系统组成和主要性能
舰用SMlA和SMlC燃气轮机是三轴轴流式燃气轮机，由英国航空“斯贝”燃气轮机(TF41?A-2)改装而成。由进气口、压气机、燃烧室、涡轮和附属设备等组成。各部套具有如下特征：
进气口。在SMlA和SMlC燃气轮机的前面，装有环形空气进气室，防冰使用压气机的抽气。
压气机。低压压气机共5级，转子动叶使用钛合金，静叶使用12％铬钢，第1级和第2级轮盘使用钛合金，第3级至第5级轮盘使用12％铬钢，机匣由铝合金制成。高压压气机共11级。第1级至第8级转子动叶使用钛合金，第9级至第11级转子动叶使用12％铬钢，静叶和第1级至第10级轮盘使用12％铬钢，第11级轮盘使用In901。
燃烧室。燃烧室为环罐型燃烧室，每个燃烧室在喷燃器头上都有适于多种燃油的喷嘴。机匣为12％铬钢。火焰筒由Nimonic制成。
涡轮。低压压气机由2级低压涡轮驱动，第1级涡轮的喷嘴有冷却。低压涡轮的动叶采用Nimonicl05，轮盘采用Nimonic901，静叶采用铬-钴-钼合金；高压压气机由2级高压涡轮驱动，第1级涡轮的动叶和静叶有冷却。高压涡轮动叶的材料为Nimonicl08和MAR-M002；轮盘材料为Nimonic901；静叶材料为Stellite 31和镍?铬?钴?钼钢。动力涡轮为2级。当取换燃气发生器时，动力涡轮可以不动，动力涡轮有超速遮断保护系统。
轴承。SMlA和SMlC的轴承使用该公司专有的“压膜”技术，将高压油用于轴承外座
最低限度。
附属设备。“斯贝”SMlA和SMlC的附属设备包括伍德沃德公司的电调速器、燃油计量系统和启动用空气启动马达。此外，还有自成体系的独立的燃气发生器滑油系统、冷却器和过滤器。
SMIA和SMlC箱装体模块包括燃气发生器、隔声箱体、进气叶栅弯管、辅助系统、电源接头和防火系统。所有这些都安装在装配好的钢制底板上。它还有自己的机旁控制台，可以连接到舰的集控中心的可任意选择的遥控系统。此箱装体可完全隔热隔音，内有独立的通风系统，还可以防核战、防生物战和防化学战的污染。它还能抗冲击。
SMIA和SMlC舰用燃气轮机具有如下表5．1-4所列性能(无进、排气损失。大气压力101．3kPa，燃油低热值43125kJ／kg，无抽气时)
SMlA
$MIC
进气温度／℃
最大额定功率／kw(hp)
油耗／(g／(kW?h)(g／(hp?h)))
热效率／％
动力涡轮转速／(r／min)
低压压气机转速／(r／min)
进气空气流量／(kg／s)
排气流量／(kg／s)
燃烧室燃气出口温度／℃
动力涡轮进口温度／℃
排气温度／℃
压比
外形尺寸(长x宽x高)／mm
干重／kg
15
12744．9(17340)
239．5(176)
34．8
5220
7550
57．5
58．3
1043
610
405
19
7502X22
250
15
17992．8(24480)
227，2 (167)
36．8
5500
8093
65
66．2
1220
710
457
22
86X 3077
693
“斯贝”舰用燃气轮机有几种变型，SMlA是舰用“斯贝”燃气轮机的基本型号，SMlC是SMlA提高功率的型号，它使用了“泰”(Tay)航空发动机的最新技术。研制SMlC是因为很多国家需要比SMlA更大功率的燃气轮机。SMlC的研制工作始于1989年，目标功率为18MW(24480hp)。 ．
把SMlA燃气轮机的功率提高到18MW(24480hp)的原则是：
①在SMlA舰用燃气轮机的基础上发展。
②最大循环温度不超过罗?罗公司现有航空发动机的温度。
③力争和现有的SMlA零件最大限度地通用。
④需要重新设计的部分应尽可能地减少费用。
⑤功率提高应从增加质量流量和提高最大循环温度人手，力争少做改动。
⑥在额定功率时寿命应不低于SMlA的寿命，而在低于额定功率时，寿命和可靠性应有较大的延长和提高。
SMlC较SMlA的改进是：
①低压压气机重新设计，增加空气流量。SMlC燃气轮机较SMlA通过低压压气机的空气流量增加了约15％。因此，现有的低压压气机的5级叶片要重新设计。现右的高压压气机增加流量后可以不做改动。
②SMlC燃烧室有所改进，增加了燃油量。由于燃油量增加，使用厂更大容量的用于“奥林普斯”的燃油泵。燃烧室的冷却状况也有改进。
③高压涡轮重新设计，包括叶片采用新叶型，并换用新材料和先进的冷却方式。
④低压涡轮稍有改动。排气装置将使用新材料和新的冷却方式。
⑤重新设计动力涡轮以使功率达18MW(24480hp)。还要使用新材料，改善冷却和轮缘密封。动力涡轮机匣将首次使用冷却空气进行冷却。
⑥控制系统与SMlA保持相同，设计思想不变。附属设备基本不变。模块式的消防系统的灭火剂将用BTM代替溴氧二氟代甲烷。
SMlC燃气轮机在研制结束后进行的试验有：
①200h性能试验，包括加速(不能出现任何燃烧问题)、减速(不能熄火；检查控制系统；测定压力、温度)试验。
②300h工况循环耐久试验。按舰艇的航行工况时间分配表来模拟。
③100h整机试验。检查燃气发生器、箱体表面温度、紧急停车等。
④200h工况循环耐久试验。检验此台燃气轮机的质量。
图5．1?10为“斯贝”SMlC舰用燃气轮机示意图。
“斯贝”SMICR是“斯贝”舰用燃气轮机的中间冷却回热型，早期以SMlA为核心机进行研制(由罗?罗公司、阿利森公司(Allison)和寇赖特公司(Garrett)合作研制)。1983年，SMlC研制完成后，SMICR即在舰用“斯贝”SMlC的基础上研制。选择SMlC作为“斯贝”中间冷却回热燃气轮机的母型是因为：
①其燃气发生器是双轴。
②高、低压压气机的功的分配很适合中间冷却，低压为30％，高压为70％。
③燃烧室为环管型。加装回热器后，火焰筒可容易地隔开一个位置，使高压压气机的空气能顺利地引入回热器。
④可使功率增加约25％，油耗根据不同的工况分别降低20％～40％。
SMICR中间冷却回热燃气轮机的性能如下：
功率(kW(hp)) 21991．2(29920)
油耗(g／kW?h(g／hp?h))
21991．2kW(29920hp)时 194．6(143)
19992kW(27200hp)时 200．0(147)
15993．6kW(21760hp)时 197．3(145)
13994．4kW(19040hp)时 195．9(144)
1999，2kW(2720hp)时 285．7(210)
效率(％) 43．2
压比 15
燃烧室燃气出口温度(℃) 1227
排气温度(℃) 322
动力涡轮转速(r／min) 5200
外形尺寸(长X宽X高，mm) 8450x4000x6700
重量(包括中冷器和回热器，kg) 36000
图5．1-11为“斯贝”SMICR与简单循环SMlC燃气发生器的比较。
“斯贝”SMICR具有如下特点：
①由于由SMlC移植，因此，“斯贝”SMICR燃气轮机的大部分零件和箱装体的安装特性均与SMlC基本相同。安装位置也与SMlC类似。
②由于SMICR比SMlC长，因此SMICR采用径向进气管，而不是像SMlC那样，采用百叶窗进气管。
③中间冷却器采用复式热交换器，冷却介质用海水。
④为减少管路的长度和体积，回热器直接安装在燃气发生器的进、排气口上。回热器由两个完全相同的工业鳍板热交换器组成，核心较小，能从排气管中拆卸取下。排气水平通过热交换器，依靠一根进气集管的百叶窗弯管，使气流在越过基体表面时分布均匀，从而没有增加箱装体的长度。
⑤对回热器安装作了特殊考虑。
安装回热器曾遇到下列问题：
a．支承问题。回热器和整个发动机系统应当全部一起支承在机座上，还是回热器应当单独支承在较上面的甲板上?
b．如果回热器单独支承，应解决空气侧和燃气侧的接口管路带来的所有相对运动问题。
c．回热器单独支承时的抗冲击问题要仔细考虑。因为由此而带来的抗冲击问题甚至会影响回热器核心本身的抗冲击特性。
d．回热器冷、热部分的相对膨胀有密封和定位问题。
为解决上述问题，回热器的安装演变如图5．1-12。图中“A”，为最初设计的安装结构；“B”，回热器采用一个核心，直接安装在排气管上。这种方法能极大地减少重量，但回热器核心的支承有抗冲击问题；“C”，将回热器对中，回热器垂直支承在上甲板上。这种方法能很好地支承核心，但需解决空气侧和燃气侧的接口管路因相对运动而带来的问题；“D”，为最后采用的方案。将各个回热器分别紧密地连结到排气管。这种方法能很好地控制所有接口，整个重量能支承在基架上。 “A”至“D”的比尺均相同。由图5．1-12可知，最后选定的回热器的支承方案在尺寸上也是最小的。
还有一型称为1220-B2的“斯贝”舰用中间冷却回热燃气轮机。这型中间冷却回热燃气轮机的核心机是在SMlC与航空发动机“泰”的基础上吸取了航空发动机BB211先进技术而形成。在巡航工况时经济性高。
“斯贝”1220-B2中间冷却回热燃气轮机的性能：
功率(kW(hp)) 19404(26400)
热效率／％ 41．5
“斯贝”1220-B2中冷回热燃气轮机以后演变为WR-21舰用中冷回热燃气轮机。
“斯贝”舰用燃气轮机，除了以上提到的SMl系列的SMlA和SMlC，以及在SMlC的基础上研制的中间冷却回热型外，还有SM2和SM3两个系列。SM2和SM3系列是“斯贝”的轻重量型，可用于比较小的轻型护卫舰、导弹艇和表面效应艇。SM2包括装在共同底板上的“斯贝”燃气发生器和动力涡轮，但是没有与之结为一体的隔音箱装体和空气进气装置。SM3较SM2更轻。其燃气发生器和动力涡轮之间为刚性连接。支承采用三点，直接装在艇体结构上。SM3很适合于在小型艇、小水线面双体船、水翼艇和表面效应艇上使用。但SM2和SM3两型“斯贝”燃气轮机至今还没有订货。
SMlA与SM2A和SM3A的差异如下表5．1-5所列。
型号
燃气发生器
动力涡轮
公共抗冲击底座
箱装体
进气弯管
进排气膨胀接头
外形尺寸
干重
抗冲击／g
／mmX／mmX／mm
(长x宽x高)
／kg
垂直
向上
垂直
向下
横向
纵向
SMlA
相同
相同
有
有
有
有
7502X2286X 3390
25460
40
25
24
6
SM2A
相同
相同
有
6096X2286X2794
15960
20
6
6
SM3A
相同
相同
6620x2060X2352
8300
12
3
6
(三)技术特点分析及述评
SMlA和SMlC舰用燃气轮机具有如下特点：
①母型机TF-41?A-2(RBl68-66)从10多种航空发动机中选出，比较合适。此母型机的起飞推力为66．64kN，总流量为119kg/s，函道比0．77，内函流量67．2kg／s，燃气初温1424K，总压比21．4，高压压气机11级，中压压气机2级，风扇3级。由于核心机流量较大，因此，在改装为舰用后，在同一功率下其燃气初温可低40-60~C。另外，由于TF-41-A-2专为美国海军A7E“海盗”Ⅱ歼击机设计，有关部件都已考虑了抗腐蚀要求，因此，极适于舰用化改装。
②在燃气初温选择、动力涡轮设计、材料选用等方面都考虑了抗腐蚀和长寿命等因素，并采取了相应的措施。
③在低压压气机和动力涡轮的气动设计方面，采取了各种提高效率的措施。
④燃烧室采用了RAB回流空气喷雾燃烧室，保证了在各工况下柴油都能完全燃烧。
⑤采取了提高机组抗冲击性能的措施，例如燃气发生器的前支承采用单侧支承，动力涡轮后支承采用轮辐式结构等。
⑥控制系统采用全功能模拟电子控制器取代航空“斯贝”发动机的液压机械调节器。与以往惯用的液压机械系统相比，电子控制系统具有精确、灵敏、参数综合运算和调整方便、故障率低、维护修理简单等优点。
SMlA和SMlC是英国比较成功的第二代舰用燃气轮机。由于其性能优良，功率适当，可靠性高，因此，在西方世界中，是仅次于LM-2500的使用得最多的新一代燃气轮机，特别是SMlC，今后可能使用得更加广泛。
(一)研制背景和研制计划
20世纪60年代末期，英国海军发现有必要研制一型11025kW(15000hp)等级的高性能燃气轮机，来填补“太因”(Tyne，3925kW(5340hp))巡航机与“奥林普斯”(Olympus，20580kW(28000hp))加速机之间的功率缺挡。其用途是：或与“奥林普斯”组成COGOG联合装置；或与“太因”组成COGOG和COGAG联合装置；或由两台至四台“斯贝”组成COGAG联合装置，使其在各种工况下都有较好的经济性能。
舰用“斯贝”的研制工作始于1972年8月，当时的国防部与罗?罗公司签订了设计研究合同。1974年开始舰用“斯贝”的可行性研究和方案论证，从而拉开了全面研制的序幕。1975年提出设计任务书。1976年即完成燃气发生器和动力涡轮的设计。1977年春，英国政府正式和罗?罗公司签订了“斯贝”SMlA的研制合同。1978年，在新设计的低压压气机的台架试验的基础上，进行RB244(即MK-1903)燃气发生器的试运转(实际上是将新设计的低压压气机装在MK-1900工业“斯贝”燃气发生器上作180h的试验)。1979年完成了动力涡轮的修改设计和燃油系统及回流空气喷雾燃烧室(RAB)的试验。1980年进行了一台RB244燃气发生器500h耐久试验(包括舰用“斯贝”发展型燃气发生器的254h性能试验和按英国海军航行工况分配要求的规范所作的152h的耐久试验)。1981年开始在安斯提(Ansty)试验站做整台燃气轮机的3000h寿命试验。在此之前，还完成了动力涡轮的250h性能试验(包括振动和15％超速试验)。
据称，首台“斯贝”生产型机于1983年在国家燃气轮机研究院(NGTE)海军轮机试验站进行耐久试验。随后，另外两台生产型机组进行陆上联试，对传动装置进行考核。
值得提出的是：早在研制舰用型“斯贝”之前，罗?罗公司即已开始了工业型“斯贝”的研制。工业型“斯贝”的燃气发生器是MK-1900，其低压压气机由低压风扇顶切而成。工业“斯贝”的动力涡轮为Cooper Rolls公司的RT-45。1976年，12月，该机组在加拿大输气干线上投入运行。工业型与舰用型虽然要求不同，但工业型改装的成功与工业“斯贝”的运行经验无疑对舰用“斯贝”的研制有很大的借鉴作用。例如，针对工业型“斯贝”在运行中曾发生过的一些问题(如第1级高压压气机叶片由于关车时喘振产生的应力而破坏等)，在舰用“斯贝”研制中都采取了相应的措施，从而使改装工作进行得较为顺利。
英国舰用“斯贝”SMIA的研制周期长达12年，原因不是技术性的，主要是由于英国海军长期缺乏经费。同时，现有的“奥林普斯”加“太因”的全燃(气轮机)交替使用装置基本上能满足海军需要，故对“斯贝”改装不十分急迫。
SMlA燃气轮机于1981年开始装备英国海军。首先试装的是22型“勇敢”号护卫舰。装舰方式COGOG。采用这种装舰方式是为了提高燃油经济性。包括此舰在内，有4X 2台SMlA用于4艘22-2型护卫舰；4X2台SMlA用于22-3型护卫舰。1989年开始服役的早期的23型护卫舰也采用SMlA作动力。
1981年，日本海上自卫队有3级舰艇也选用SMlA作动力。8艘“朝雾”级护卫舰各采用4台SMlA，使用方式COGAG，总功率39690kW(54000hp)；6艘2550t的“阿武隈”级护卫舰，各使用2台SMlA燃气轮机和2台2205 kW(3000hp)的三菱柴油机，使用方式CODOG；2艘5600t的“旗风”级驱逐舰使用2台“奥林普斯”TM3B为加速机，2台SMlA为巡航机，使用方式COGAG。
日本水面舰艇所用的“斯贝”燃气轮机均由罗?罗公司的合同生产厂日本川崎重工业公司提供。至1993年初，估计川崎重工业公司已交付约44台舰用“斯贝”燃气轮机。
1984年2月，荷兰政府订购了前后共8艘的“卡雷尔?多尔曼”级护卫舰。此级舰以后增加至8艘。此级舰早期的舰选用2台SMlA作加速机，2台2940kW(4000hp)的Werk?spoor柴油机为巡航机，使用方式CODOG。后续舰采用“斯贝”SMlC，现此级舰经改装已全部采用“斯贝”SMlC。
1990年中期，英国海军宣布，未来其所有水面舰艇将采用在SMlA基础上提高功率的SMlC舰用燃气轮机。“勇敢”号护卫舰又首选作英海军装SMlC燃气轮机的第一艘舰，新订货的英国23型护卫舰的后续舰也使用SMlC燃气轮机。在23型护卫舰中，SMlA和SMlC燃气轮机均以CODLAG的形式使用，柴油机为4台Paxmanl2CM，5953．5 kW(8100hp)。电机是2台GEC电机，3000kW。
此外，SMlC还与LM-2500一起选作日本“村雨”级驱逐舰主机，每舰各2台SMlC和LM-2500。川崎重工业公司将根据合同许可证生产SMlC，但重要部件仍由罗?罗公司提供。“村雨”级驱逐舰共9艘，将在2002年全部建成。
“斯贝”SMlC舰用燃气轮机未来可能用于取换所有目前装SMlA的舰艇，对这些舰艇作现代化改装。
“斯贝”舰用燃气轮机的发展资金由英国国防部提供。“斯贝”舰用燃气轮机的研制时间表如下：
1957年8月开始航空“斯贝”发动机设计。
1972年12月开始研究“斯贝”航空发动机的舰用化改装。
1976年四季度完成“斯贝”SMlA舰用燃气轮机的设计。
1981年英国防部和日本海上自卫队开始订购“斯贝”SMlA舰用燃气轮机。
1983年四季度首台生产型SMlA舰用燃气轮机交付使用。
1985年11月签订研制“斯贝”中间冷却回热型的合同。
1987年9月完成“斯贝”SMlC燃气发生器的首次运行。
舰用“斯贝”SMlA和SMlC燃气轮机在1993年以前已生产82台，1994-2003年根据余 下的英国23型护卫舰和荷兰“卡雷尔?多尔曼”级护卫舰，以及日本9艘“村雨”级驱逐舰的服役日期预计还将生产45台。
舰用“斯贝”SMlA和SMlC燃气轮机的研制由英国国防部主持，研制合同由罗?罗公司工业和船用分部执行。合同生产厂家有日本的川崎重工业公司的工业燃气轮机分部。
“斯贝”SMlA和SMIC舰用燃气轮机每台价格为325万-350万美元(1994年)。
(二)系统组成和主要性能
舰用SMlA和SMlC燃气轮机是三轴轴流式燃气轮机，由英国航空“斯贝”燃气轮机(TF41?A-2)改装而成。由进气口、压气机、燃烧室、涡轮和附属设备等组成。各部套具有如下特征：
进气口。在SMlA和SMlC燃气轮机的前面，装有环形空气进气室，防冰使用压气机的抽气。
压气机。低压压气机共5级，转子动叶使用钛合金，静叶使用12％铬钢，第1级和第2级轮盘使用钛合金，第3级至第5级轮盘使用12％铬钢，机匣由铝合金制成。高压压气机共11级。第1级至第8级转子动叶使用钛合金，第9级至第11级转子动叶使用12％铬钢，静叶和第1级至第10级轮盘使用12％铬钢，第11级轮盘使用In901。
燃烧室。燃烧室为环罐型燃烧室，每个燃烧室在喷燃器头上都有适于多种燃油的喷嘴。机匣为12％铬钢。火焰筒由Nimonic制成。
涡轮。低压压气机由2级低压涡轮驱动，第1级涡轮的喷嘴有冷却。低压涡轮的动叶采用Nimonicl05，轮盘采用Nimonic901，静叶采用铬-钴-钼合金；高压压气机由2级高压涡轮驱动，第1级涡轮的动叶和静叶有冷却。高压涡轮动叶的材料为Nimonicl08和MAR-M002；轮盘材料为Nimonic901；静叶材料为Stellite 31和镍?铬?钴?钼钢。动力涡轮为2级。当取换燃气发生器时，动力涡轮可以不动，动力涡轮有超速遮断保护系统。
轴承。SMlA和SMlC的轴承使用该公司专有的“压膜”技术，将高压油用于轴承外座
最低限度。
附属设备。“斯贝”SMlA和SMlC的附属设备包括伍德沃德公司的电调速器、燃油计量系统和启动用空气启动马达。此外，还有自成体系的独立的燃气发生器滑油系统、冷却器和过滤器。
SMIA和SMlC箱装体模块包括燃气发生器、隔声箱体、进气叶栅弯管、辅助系统、电源接头和防火系统。所有这些都安装在装配好的钢制底板上。它还有自己的机旁控制台，可以连接到舰的集控中心的可任意选择的遥控系统。此箱装体可完全隔热隔音，内有独立的通风系统，还可以防核战、防生物战和防化学战的污染。它还能抗冲击。
SMIA和SMlC舰用燃气轮机具有如下表5．1-4所列性能(无进、排气损失。大气压力101．3kPa，燃油低热值43125kJ／kg，无抽气时)
SMlA
$MIC
进气温度／℃
最大额定功率／kw(hp)
油耗／(g／(kW?h)(g／(hp?h)))
热效率／％
动力涡轮转速／(r／min)
低压压气机转速／(r／min)
进气空气流量／(kg／s)
排气流量／(kg／s)
燃烧室燃气出口温度／℃
动力涡轮进口温度／℃
排气温度／℃
压比
外形尺寸(长x宽x高)／mm
干重／kg
15
12744．9(17340)
239．5(176)
34．8
5220
7550
57．5
58．3
1043
610
405
19
7502X22
250
15
17992．8(24480)
227，2 (167)
36．8
5500
8093
65
66．2
1220
710
457
22
86X 3077
693
“斯贝”舰用燃气轮机有几种变型，SMlA是舰用“斯贝”燃气轮机的基本型号，SMlC是SMlA提高功率的型号，它使用了“泰”(Tay)航空发动机的最新技术。研制SMlC是因为很多国家需要比SMlA更大功率的燃气轮机。SMlC的研制工作始于1989年，目标功率为18MW(24480hp)。 ．
把SMlA燃气轮机的功率提高到18MW(24480hp)的原则是：
①在SMlA舰用燃气轮机的基础上发展。
②最大循环温度不超过罗?罗公司现有航空发动机的温度。
③力争和现有的SMlA零件最大限度地通用。
④需要重新设计的部分应尽可能地减少费用。
⑤功率提高应从增加质量流量和提高最大循环温度人手，力争少做改动。
⑥在额定功率时寿命应不低于SMlA的寿命，而在低于额定功率时，寿命和可靠性应有较大的延长和提高。
SMlC较SMlA的改进是：
①低压压气机重新设计，增加空气流量。SMlC燃气轮机较SMlA通过低压压气机的空气流量增加了约15％。因此，现有的低压压气机的5级叶片要重新设计。现右的高压压气机增加流量后可以不做改动。
②SMlC燃烧室有所改进，增加了燃油量。由于燃油量增加，使用厂更大容量的用于“奥林普斯”的燃油泵。燃烧室的冷却状况也有改进。
③高压涡轮重新设计，包括叶片采用新叶型，并换用新材料和先进的冷却方式。
④低压涡轮稍有改动。排气装置将使用新材料和新的冷却方式。
⑤重新设计动力涡轮以使功率达18MW(24480hp)。还要使用新材料，改善冷却和轮缘密封。动力涡轮机匣将首次使用冷却空气进行冷却。
⑥控制系统与SMlA保持相同，设计思想不变。附属设备基本不变。模块式的消防系统的灭火剂将用BTM代替溴氧二氟代甲烷。
SMlC燃气轮机在研制结束后进行的试验有：
①200h性能试验，包括加速(不能出现任何燃烧问题)、减速(不能熄火；检查控制系统；测定压力、温度)试验。
②300h工况循环耐久试验。按舰艇的航行工况时间分配表来模拟。
③100h整机试验。检查燃气发生器、箱体表面温度、紧急停车等。
④200h工况循环耐久试验。检验此台燃气轮机的质量。
图5．1?10为“斯贝”SMlC舰用燃气轮机示意图。
“斯贝”SMICR是“斯贝”舰用燃气轮机的中间冷却回热型，早期以SMlA为核心机进行研制(由罗?罗公司、阿利森公司(Allison)和寇赖特公司(Garrett)合作研制)。1983年，SMlC研制完成后，SMICR即在舰用“斯贝”SMlC的基础上研制。选择SMlC作为“斯贝”中间冷却回热燃气轮机的母型是因为：
①其燃气发生器是双轴。
②高、低压压气机的功的分配很适合中间冷却，低压为30％，高压为70％。
③燃烧室为环管型。加装回热器后，火焰筒可容易地隔开一个位置，使高压压气机的空气能顺利地引入回热器。
④可使功率增加约25％，油耗根据不同的工况分别降低20％～40％。
SMICR中间冷却回热燃气轮机的性能如下：
功率(kW(hp)) 21991．2(29920)
油耗(g／kW?h(g／hp?h))
21991．2kW(29920hp)时 194．6(143)
19992kW(27200hp)时 200．0(147)
15993．6kW(21760hp)时 197．3(145)
13994．4kW(19040hp)时 195．9(144)
1999，2kW(2720hp)时 285．7(210)
效率(％) 43．2
压比 15
燃烧室燃气出口温度(℃) 1227
排气温度(℃) 322
动力涡轮转速(r／min) 5200
外形尺寸(长X宽X高，mm) 8450x4000x6700
重量(包括中冷器和回热器，kg) 36000
图5．1-11为“斯贝”SMICR与简单循环SMlC燃气发生器的比较。
“斯贝”SMICR具有如下特点：
①由于由SMlC移植，因此，“斯贝”SMICR燃气轮机的大部分零件和箱装体的安装特性均与SMlC基本相同。安装位置也与SMlC类似。
②由于SMICR比SMlC长，因此SMICR采用径向进气管，而不是像SMlC那样，采用百叶窗进气管。
③中间冷却器采用复式热交换器，冷却介质用海水。
④为减少管路的长度和体积，回热器直接安装在燃气发生器的进、排气口上。回热器由两个完全相同的工业鳍板热交换器组成，核心较小，能从排气管中拆卸取下。排气水平通过热交换器，依靠一根进气集管的百叶窗弯管，使气流在越过基体表面时分布均匀，从而没有增加箱装体的长度。
⑤对回热器安装作了特殊考虑。
安装回热器曾遇到下列问题：
a．支承问题。回热器和整个发动机系统应当全部一起支承在机座上，还是回热器应当单独支承在较上面的甲板上?
b．如果回热器单独支承，应解决空气侧和燃气侧的接口管路带来的所有相对运动问题。
c．回热器单独支承时的抗冲击问题要仔细考虑。因为由此而带来的抗冲击问题甚至会影响回热器核心本身的抗冲击特性。
d．回热器冷、热部分的相对膨胀有密封和定位问题。
为解决上述问题，回热器的安装演变如图5．1-12。图中“A”，为最初设计的安装结构；“B”，回热器采用一个核心，直接安装在排气管上。这种方法能极大地减少重量，但回热器核心的支承有抗冲击问题；“C”，将回热器对中，回热器垂直支承在上甲板上。这种方法能很好地支承核心，但需解决空气侧和燃气侧的接口管路因相对运动而带来的问题；“D”，为最后采用的方案。将各个回热器分别紧密地连结到排气管。这种方法能很好地控制所有接口，整个重量能支承在基架上。 “A”至“D”的比尺均相同。由图5．1-12可知，最后选定的回热器的支承方案在尺寸上也是最小的。
还有一型称为1220-B2的“斯贝”舰用中间冷却回热燃气轮机。这型中间冷却回热燃气轮机的核心机是在SMlC与航空发动机“泰”的基础上吸取了航空发动机BB211先进技术而形成。在巡航工况时经济性高。
“斯贝”1220-B2中间冷却回热燃气轮机的性能：
功率(kW(hp)) 19404(26400)
热效率／％ 41．5
“斯贝”1220-B2中冷回热燃气轮机以后演变为WR-21舰用中冷回热燃气轮机。
“斯贝”舰用燃气轮机，除了以上提到的SMl系列的SMlA和SMlC，以及在SMlC的基础上研制的中间冷却回热型外，还有SM2和SM3两个系列。SM2和SM3系列是“斯贝”的轻重量型，可用于比较小的轻型护卫舰、导弹艇和表面效应艇。SM2包括装在共同底板上的“斯贝”燃气发生器和动力涡轮，但是没有与之结为一体的隔音箱装体和空气进气装置。SM3较SM2更轻。其燃气发生器和动力涡轮之间为刚性连接。支承采用三点，直接装在艇体结构上。SM3很适合于在小型艇、小水线面双体船、水翼艇和表面效应艇上使用。但SM2和SM3两型“斯贝”燃气轮机至今还没有订货。
SMlA与SM2A和SM3A的差异如下表5．1-5所列。
型号
燃气发生器
动力涡轮
公共抗冲击底座
箱装体
进气弯管
进排气膨胀接头
外形尺寸
干重
抗冲击／g
／mmX／mmX／mm
(长x宽x高)
／kg
垂直
向上
垂直
向下
横向
纵向
SMlA
相同
相同
有
有
有
有
7502X2286X 3390
25460
40
25
24
6
SM2A
相同
相同
有
6096X2286X2794
15960
20
6
6
SM3A
相同
相同
6620x2060X2352
8300
12
3
6
(三)技术特点分析及述评
SMlA和SMlC舰用燃气轮机具有如下特点：
①母型机TF-41?A-2(RBl68-66)从10多种航空发动机中选出，比较合适。此母型机的起飞推力为66．64kN，总流量为119kg/s，函道比0．77，内函流量67．2kg／s，燃气初温1424K，总压比21．4，高压压气机11级，中压压气机2级，风扇3级。由于核心机流量较大，因此，在改装为舰用后，在同一功率下其燃气初温可低40-60~C。另外，由于TF-41-A-2专为美国海军A7E“海盗”Ⅱ歼击机设计，有关部件都已考虑了抗腐蚀要求，因此，极适于舰用化改装。
②在燃气初温选择、动力涡轮设计、材料选用等方面都考虑了抗腐蚀和长寿命等因素，并采取了相应的措施。
③在低压压气机和动力涡轮的气动设计方面，采取了各种提高效率的措施。
④燃烧室采用了RAB回流空气喷雾燃烧室，保证了在各工况下柴油都能完全燃烧。
⑤采取了提高机组抗冲击性能的措施，例如燃气发生器的前支承采用单侧支承，动力涡轮后支承采用轮辐式结构等。
⑥控制系统采用全功能模拟电子控制器取代航空“斯贝”发动机的液压机械调节器。与以往惯用的液压机械系统相比，电子控制系统具有精确、灵敏、参数综合运算和调整方便、故障率低、维护修理简单等优点。
SMlA和SMlC是英国比较成功的第二代舰用燃气轮机。由于其性能优良，功率适当，可靠性高，因此，在西方世界中，是仅次于LM-2500的使用得最多的新一代燃气轮机，特别是SMlC，今后可能使用得更加广泛。
俄罗斯ГТД-15000舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制计划
ГТД-15000舰用燃气轮机于1971年开始研制，是前苏联海军的第三代燃气轮机。
(二)系统组成和主要性能
ГТД-15000舰用燃气轮机由低压压气机、高压压气机、低压涡轮、高压涡轮、动力涡轮、燃烧室等组成。
低压压气机：轴流式，10级。
高压压气机：轴流式，9级。
低压涡轮： 轴流式，1级。
高压涡轮： 轴流式，1级。
涡轮采用空气对流冷却。
动力涡轮有3级和4级的两种。结构型式也有两种，一种为可倒车型，另一种为不可倒车型。可倒车型的动力涡轮为3级，有换向机构。在正车运行时，所有的排气流经动力涡轮；在倒车运行时，排气中有25％-30％的燃气被分出(由一环形分流阀控制)，流经外部环形通道而使动力涡轮倒转。全正车至全倒车的换向时间共40s。动力涡轮的转动方向可以有左、右向。
燃烧室。为环管回流型，有火焰筒16个，喷油嘴16个，点火器2个。
轴承。径向滚珠推力轴承3个，径向滚柱轴承5个。
滑油系统。为带吊装电动滑油泵的强制循环滑油系统。
起动机。电动机起动，电动机电压为380V，功率140kW。
控制系统。为自动远程控制系统。
ГТД-15000燃气轮机在国际标准条件下的额定特性：
功率(kW) 14700(20000hp)
热效率(％) 35
空气流量(kg／s) 71
压比 19．5
燃气初温(℃) 1067
排气温度(℃) 405
低压涡轮转速(r／min) 7250
高压涡轮转速(r／min) 9050
动力涡轮转速(r／min) 3000，3600，4600(可倒车型)，5200
尺寸(不包括排气管路，长X宽X高，mm)
可倒车型：5000x2555x2800
不可倒车型：4770x2200x2200
重量(kg) 可倒车型：不大于11500
不可倒车型：不大于9000
总寿命(h) 40000
(三)技术特点分析及述评
ГТД-15000燃气轮机经济性好，结构紧凑，运行和修理简单。主要用作各种水面舰艇的全工况机组和加速机组。与前苏联的第二代舰用燃气轮机相比，此机的燃气初温提高了200～250℃，压比提高了近一倍。
在结构上，ГТД-15000舰用燃气轮机的高、低压涡轮均采用高应力单级涡轮，高压转子采用双支承，叶片采用高性能冷却叶片。
ГТД-15000燃气轮机可燃用多种燃油和气体燃料，可在环境温度?50～50℃，以及温度15℃，相对湿度不超过100％的情况下运行。
ГТД-15000燃气轮机还可以利用余热进行汽水回注。
ГТД-15000燃气轮机(见图5．1?13)是前苏联海军使用得最多的燃气轮机。据称，原苏
联半数以上的舰艇都以它作动力装置，是世界上使用得最广泛的舰用燃气轮机之一。ГТД-15000燃气轮机于1984年研制成功，1988年开始批生产。图5．1?14为ГТД-15000燃气轮机进气温度与功率的关系；图5．1-15为功率与效率的关系。
布置的形式，将燃烧室改为逆流式。逆流燃烧室工作可靠，且具有下列主要特性：
燃烧效率 98．5％-99％
压力损失 4．5％-5％
涡轮前温度分布不均匀性 16％
热强度 1140kJ／(m3?kW)
②高压涡轮压气机采用两点支承。将高压涡轮改为单级(以前的燃气轮机为2级)，涡轮中径的圆周速度增加到450m／s(以前为270~300m／s)。轮盘采用悬臂结构，通过中间花键连接的轮毂放在后转子轴颈上。
③低压涡轮改为1级。轴承为单滚柱轴承，装在低压涡轮和动力涡轮之间的支承机匣内。低压涡轮轴是内轴，刚性连接在低压压气机转子的后轴颈上。虽然转子长度有很大减少，但仍然采用三点支承。
④低压和高压涡轮间没有支承机匣，在极高的温度区没有支承机匣，不能不认为是结构 上的一大优点。
⑤起动由前苏联三轴燃气轮机的传统的起动作法，即转动高压涡轮压气机起动改为转动低压涡轮压气机起动。
ГТД-8000燃气轮机主要用于快艇。“光荣”号巡洋舰的巡航燃气轮机也用ГТД-8000。ГТД-8000燃气轮机已在舰船上累计使用了13万小时，是前苏联海军比较成熟的机组。
布置的形式，将燃烧室改为逆流式。逆流燃烧室工作可靠，且具有下列主要特性：
燃烧效率 98．5％-99％
压力损失 4．5％-5％
涡轮前温度分布不均匀性 16％
热强度 1140kJ／(m3?kW)
②高压涡轮压气机采用两点支承。将高压涡轮改为单级(以前的燃气轮机为2级)，涡轮中径的圆周速度增加到450m／s(以前为270~300m／s)。轮盘采用悬臂结构，通过中间花键连接的轮毂放在后转子轴颈上。
③低压涡轮改为1级。轴承为单滚柱轴承，装在低压涡轮和动力涡轮之间的支承机匣内。低压涡轮轴是内轴，刚性连接在低压压气机转子的后轴颈上。虽然转子长度有很大减少，但仍然采用三点支承。
④低压和高压涡轮间没有支承机匣，在极高的温度区没有支承机匣，不能不认为是结构 上的一大优点。
⑤起动由前苏联三轴燃气轮机的传统的起动作法，即转动高压涡轮压气机起动改为转动低压涡轮压气机起动。
ГТД-8000燃气轮机主要用于快艇。“光荣”号巡洋舰的巡航燃气轮机也用ГТД-8000。ГТД-8000燃气轮机已在舰船上累计使用了13万小时，是前苏联海军比较成熟的机组。
ГТД-8000燃气轮机还可利用余热进行汽水回注。
ГТД-8000燃气轮机于1976年研制成功，1978年开始批生产并投入使用。图5。1-17为ГТД-8000燃气轮机进气温度与功率的关系；图5．1-18是ГТД-8000燃气轮机功率与效率的关系。
俄罗斯贝K?59舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制计划
ДЖ-59舰用燃气轮机又称ГТД-16000燃气轮机(见图5．1?19)。舰用编号为ДЖ-59是因为其所用燃气发生器型号为ДЖ-59。该机于1989年开始使用。
(二)系统组成和主要性能
ДЖ?59舰用燃气轮机由低压压气机、高压压气机、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮和燃烧室等组成。
低压压气机：轴流式，9级。
高压压气机：轴流式，7级。
低压涡轮： 轴流式，2级。
高压涡轮； 轴流式，2级。
涡轮采用空气对流冷却。
动力涡轮。轴流式，有2级和3级两种，转动方向为左、右向。
燃烧室。为环管回流型，有火焰筒10个，喷油嘴10个，点火器2个。
轴承。径向滚珠推力轴承4个，径向滚柱轴承7个。
滑油系统。为带吊装电动滑油泵的强制循环滑油系统。
起动机。电动机起动。电动机电压为380V，功率210kW；也可气动。
控制系统。为自动远程控制系统。
四骰-59舰用燃气轮机在国际标准条件下的额定特性：
功率(kW) 16300(22000hp)
效率(％) 30
空气流量(kg／s) 98．5
压比 12．7
涡轮进口温度(℃) 870
排气温度(℃) 360
动力涡轮转速(r／min) 3000，5200
尺寸(不包括排气管路(长X宽X高，mm)) 5900x2700x 3100
重量(kg) 不大于16000
总寿命(h) 100000(第一次翻修寿命25000h)
(三)技术特点分析及述评
ДЖ-59舰用燃气轮机是前苏联海军为舰船专门研制的燃气轮机。图5．1-20和图5．1-21 分别为ДЖ-59燃气轮机进气温度与功率及功率与效率的关系。
美国TF-40B舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制计划
TF-40B舰用燃气轮机是TF-40燃气轮机的一种改型，是专为美海军设计的舰船用小功率燃气轮机。TF-40燃气轮机由航空T55-L-11涡轮发动机发展。首台TF-40于1975年交付使用。
(二)系统组成和主要性能
舰用TF-40B舰用燃气轮机是分轴、前端输出燃气轮机。由进气装置、压气机、燃烧室、 高压涡轮、动力涡轮、排气装置和控制系统等组成。
进气装置。两侧径向进气，经进气室转过90度进入压气机，进口带有防尘网。采用整体 式356-T6铝合金制造，后接具有4个径向镁合金支板的进气机匣，支承前轴承座。
压气机。由7级轴流式和1级离心式压气机组成。压比8．4，空气流量12．7kg／s，设计转速18700r／min。机匣采用335-T71铸铝，机匣水平中分。7级轴流动叶为AM350不锈钢，静叶为AM321不锈钢。轮盘为SAFA340钢。轴为In718。离心叶轮材料为Ti-6A1-4V。
燃烧室。为环形回流燃烧室，28个双油路雾化喷嘴，4个电点火器。机匣采用AM350／335不锈钢，火焰筒选用Hastelloyx高温合金。
高压涡轮。为2级轴流式，2级涡轮叶片和导向叶片均为气冷叶片。材料采用抗硫化腐蚀的C101。1-2级轮盘材料分别为D979和In718。涂层为Type701。
动力涡轮。为2级轴流式。通过内轴由前端输出。发电型转速14630r／min，机械驱动和舰船推进型为15400r／min。第1级涡轮叶片材料为C101，第2级涡轮叶片为In713C；1～2级导向叶片材料分别为C101和HastelloyX高温合金：2级轮盘均选用D979。
排气装置。轴向排气，排气管内锥支承在6个径向支板上。
轴承。3个滚珠轴承，2个滚柱轴承。
起动机。主要采用电动机起动，也可选用液压或气动起动系统。
控制系统。采用Continental Controls公司的电子控制系统。
TF-40燃气轮机(见图5．1?22)长1524mm，宽914mm，高1219mm。
TF-40B燃气轮机性能如表5．1-6所列。
(三)技术特点分析及述评
TF-40系列燃气轮机目前处于批生产状态。在舰船上有广泛的使用。美海军用于两栖气 垫登陆艇，每艇4台(驱动2台，起升2台)。目前美海军两栖气垫登陆艇已建造近百艘，已有600多台TF-40B舰用燃气轮机交付美国海军。TF-40B在气垫登陆艇上使用时未发现腐蚀和二氧化硫。沙特阿拉伯在海湾战争中对此气垫艇性能反应良好。日本已订购了这种气垫 登陆艇。
除此之外，TF-40早期还用于美海军两栖攻击登陆艇JEFF(A)和JEFF(B)。
表5．1?6 TF?40B燃气轮机性能
ISO条件，蒸馏油
连 续
最 大
输出功率/kW(hp)
油耗／(g／kW?h)(g/hp?h)
压比
空气流量／(kg／s)
涡轮进口温度／℃
排气温度／℃
2940(4000)
298(219)
8．4
12．7
1060
580
3381(4600)
295(217)
TF?40在民用艇方面，自1四2年以来，也有广泛的应用。TF-40燃气轮机还在进行改进，改进计划分三步实施。各步的目标如表5．1?7所列(在15℃，海平面，无损失情况下)。
表5．1-7 TF-40燃气轮机的改进
持续功率/kW(hp)
油 耗
／(g／kW?h)(g／hp?h)
现在的TF-40
第一步
第二步
第二步
2940(4000)
3283(4467)
3860(5252)
4037(5493)
325(239)
303(223)
299(220)
287(211)
预计今后TF-40系列燃气轮机将会在海军舰艇和民用艇上得到更为广泛的应用。
(一)研制背景和研制计划
ГТД-15000舰用燃气轮机于1971年开始研制，是前苏联海军的第三代燃气轮机。
(二)系统组成和主要性能
ГТД-15000舰用燃气轮机由低压压气机、高压压气机、低压涡轮、高压涡轮、动力涡轮、燃烧室等组成。
低压压气机：轴流式，10级。
高压压气机：轴流式，9级。
低压涡轮： 轴流式，1级。
高压涡轮： 轴流式，1级。
涡轮采用空气对流冷却。
动力涡轮有3级和4级的两种。结构型式也有两种，一种为可倒车型，另一种为不可倒车型。可倒车型的动力涡轮为3级，有换向机构。在正车运行时，所有的排气流经动力涡轮；在倒车运行时，排气中有25％-30％的燃气被分出(由一环形分流阀控制)，流经外部环形通道而使动力涡轮倒转。全正车至全倒车的换向时间共40s。动力涡轮的转动方向可以有左、右向。
燃烧室。为环管回流型，有火焰筒16个，喷油嘴16个，点火器2个。
轴承。径向滚珠推力轴承3个，径向滚柱轴承5个。
滑油系统。为带吊装电动滑油泵的强制循环滑油系统。
起动机。电动机起动，电动机电压为380V，功率140kW。
控制系统。为自动远程控制系统。
ГТД-15000燃气轮机在国际标准条件下的额定特性：
功率(kW) 14700(20000hp)
热效率(％) 35
空气流量(kg／s) 71
压比 19．5
燃气初温(℃) 1067
排气温度(℃) 405
低压涡轮转速(r／min) 7250
高压涡轮转速(r／min) 9050
动力涡轮转速(r／min) 3000，3600，4600(可倒车型)，5200
尺寸(不包括排气管路，长X宽X高，mm)
可倒车型：5000x2555x2800
不可倒车型：4770x2200x2200
重量(kg) 可倒车型：不大于11500
不可倒车型：不大于9000
总寿命(h) 40000
(三)技术特点分析及述评
ГТД-15000燃气轮机经济性好，结构紧凑，运行和修理简单。主要用作各种水面舰艇的全工况机组和加速机组。与前苏联的第二代舰用燃气轮机相比，此机的燃气初温提高了200～250℃，压比提高了近一倍。
在结构上，ГТД-15000舰用燃气轮机的高、低压涡轮均采用高应力单级涡轮，高压转子采用双支承，叶片采用高性能冷却叶片。
ГТД-15000燃气轮机可燃用多种燃油和气体燃料，可在环境温度?50～50℃，以及温度15℃，相对湿度不超过100％的情况下运行。
ГТД-15000燃气轮机还可以利用余热进行汽水回注。
ГТД-15000燃气轮机(见图5．1?13)是前苏联海军使用得最多的燃气轮机。据称，原苏
联半数以上的舰艇都以它作动力装置，是世界上使用得最广泛的舰用燃气轮机之一。ГТД-15000燃气轮机于1984年研制成功，1988年开始批生产。图5．1?14为ГТД-15000燃气轮机进气温度与功率的关系；图5．1-15为功率与效率的关系。
布置的形式，将燃烧室改为逆流式。逆流燃烧室工作可靠，且具有下列主要特性：
燃烧效率 98．5％-99％
压力损失 4．5％-5％
涡轮前温度分布不均匀性 16％
热强度 1140kJ／(m3?kW)
②高压涡轮压气机采用两点支承。将高压涡轮改为单级(以前的燃气轮机为2级)，涡轮中径的圆周速度增加到450m／s(以前为270~300m／s)。轮盘采用悬臂结构，通过中间花键连接的轮毂放在后转子轴颈上。
③低压涡轮改为1级。轴承为单滚柱轴承，装在低压涡轮和动力涡轮之间的支承机匣内。低压涡轮轴是内轴，刚性连接在低压压气机转子的后轴颈上。虽然转子长度有很大减少，但仍然采用三点支承。
④低压和高压涡轮间没有支承机匣，在极高的温度区没有支承机匣，不能不认为是结构 上的一大优点。
⑤起动由前苏联三轴燃气轮机的传统的起动作法，即转动高压涡轮压气机起动改为转动低压涡轮压气机起动。
ГТД-8000燃气轮机主要用于快艇。“光荣”号巡洋舰的巡航燃气轮机也用ГТД-8000。ГТД-8000燃气轮机已在舰船上累计使用了13万小时，是前苏联海军比较成熟的机组。
布置的形式，将燃烧室改为逆流式。逆流燃烧室工作可靠，且具有下列主要特性：
燃烧效率 98．5％-99％
压力损失 4．5％-5％
涡轮前温度分布不均匀性 16％
热强度 1140kJ／(m3?kW)
②高压涡轮压气机采用两点支承。将高压涡轮改为单级(以前的燃气轮机为2级)，涡轮中径的圆周速度增加到450m／s(以前为270~300m／s)。轮盘采用悬臂结构，通过中间花键连接的轮毂放在后转子轴颈上。
③低压涡轮改为1级。轴承为单滚柱轴承，装在低压涡轮和动力涡轮之间的支承机匣内。低压涡轮轴是内轴，刚性连接在低压压气机转子的后轴颈上。虽然转子长度有很大减少，但仍然采用三点支承。
④低压和高压涡轮间没有支承机匣，在极高的温度区没有支承机匣，不能不认为是结构 上的一大优点。
⑤起动由前苏联三轴燃气轮机的传统的起动作法，即转动高压涡轮压气机起动改为转动低压涡轮压气机起动。
ГТД-8000燃气轮机主要用于快艇。“光荣”号巡洋舰的巡航燃气轮机也用ГТД-8000。ГТД-8000燃气轮机已在舰船上累计使用了13万小时，是前苏联海军比较成熟的机组。
ГТД-8000燃气轮机还可利用余热进行汽水回注。
ГТД-8000燃气轮机于1976年研制成功，1978年开始批生产并投入使用。图5。1-17为ГТД-8000燃气轮机进气温度与功率的关系；图5．1-18是ГТД-8000燃气轮机功率与效率的关系。
俄罗斯贝K?59舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制计划
ДЖ-59舰用燃气轮机又称ГТД-16000燃气轮机(见图5．1?19)。舰用编号为ДЖ-59是因为其所用燃气发生器型号为ДЖ-59。该机于1989年开始使用。
(二)系统组成和主要性能
ДЖ?59舰用燃气轮机由低压压气机、高压压气机、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮和燃烧室等组成。
低压压气机：轴流式，9级。
高压压气机：轴流式，7级。
低压涡轮： 轴流式，2级。
高压涡轮； 轴流式，2级。
涡轮采用空气对流冷却。
动力涡轮。轴流式，有2级和3级两种，转动方向为左、右向。
燃烧室。为环管回流型，有火焰筒10个，喷油嘴10个，点火器2个。
轴承。径向滚珠推力轴承4个，径向滚柱轴承7个。
滑油系统。为带吊装电动滑油泵的强制循环滑油系统。
起动机。电动机起动。电动机电压为380V，功率210kW；也可气动。
控制系统。为自动远程控制系统。
四骰-59舰用燃气轮机在国际标准条件下的额定特性：
功率(kW) 16300(22000hp)
效率(％) 30
空气流量(kg／s) 98．5
压比 12．7
涡轮进口温度(℃) 870
排气温度(℃) 360
动力涡轮转速(r／min) 3000，5200
尺寸(不包括排气管路(长X宽X高，mm)) 5900x2700x 3100
重量(kg) 不大于16000
总寿命(h) 100000(第一次翻修寿命25000h)
(三)技术特点分析及述评
ДЖ-59舰用燃气轮机是前苏联海军为舰船专门研制的燃气轮机。图5．1-20和图5．1-21 分别为ДЖ-59燃气轮机进气温度与功率及功率与效率的关系。
美国TF-40B舰用燃气轮机
(一)研制背景和研制计划
TF-40B舰用燃气轮机是TF-40燃气轮机的一种改型，是专为美海军设计的舰船用小功率燃气轮机。TF-40燃气轮机由航空T55-L-11涡轮发动机发展。首台TF-40于1975年交付使用。
(二)系统组成和主要性能
舰用TF-40B舰用燃气轮机是分轴、前端输出燃气轮机。由进气装置、压气机、燃烧室、 高压涡轮、动力涡轮、排气装置和控制系统等组成。
进气装置。两侧径向进气，经进气室转过90度进入压气机，进口带有防尘网。采用整体 式356-T6铝合金制造，后接具有4个径向镁合金支板的进气机匣，支承前轴承座。
压气机。由7级轴流式和1级离心式压气机组成。压比8．4，空气流量12．7kg／s，设计转速18700r／min。机匣采用335-T71铸铝，机匣水平中分。7级轴流动叶为AM350不锈钢，静叶为AM321不锈钢。轮盘为SAFA340钢。轴为In718。离心叶轮材料为Ti-6A1-4V。
燃烧室。为环形回流燃烧室，28个双油路雾化喷嘴，4个电点火器。机匣采用AM350／335不锈钢，火焰筒选用Hastelloyx高温合金。
高压涡轮。为2级轴流式，2级涡轮叶片和导向叶片均为气冷叶片。材料采用抗硫化腐蚀的C101。1-2级轮盘材料分别为D979和In718。涂层为Type701。
动力涡轮。为2级轴流式。通过内轴由前端输出。发电型转速14630r／min，机械驱动和舰船推进型为15400r／min。第1级涡轮叶片材料为C101，第2级涡轮叶片为In713C；1～2级导向叶片材料分别为C101和HastelloyX高温合金：2级轮盘均选用D979。
排气装置。轴向排气，排气管内锥支承在6个径向支板上。
轴承。3个滚珠轴承，2个滚柱轴承。
起动机。主要采用电动机起动，也可选用液压或气动起动系统。
控制系统。采用Continental Controls公司的电子控制系统。
TF-40燃气轮机(见图5．1?22)长1524mm，宽914mm，高1219mm。
TF-40B燃气轮机性能如表5．1-6所列。
(三)技术特点分析及述评
TF-40系列燃气轮机目前处于批生产状态。在舰船上有广泛的使用。美海军用于两栖气 垫登陆艇，每艇4台(驱动2台，起升2台)。目前美海军两栖气垫登陆艇已建造近百艘，已有600多台TF-40B舰用燃气轮机交付美国海军。TF-40B在气垫登陆艇上使用时未发现腐蚀和二氧化硫。沙特阿拉伯在海湾战争中对此气垫艇性能反应良好。日本已订购了这种气垫 登陆艇。
除此之外，TF-40早期还用于美海军两栖攻击登陆艇JEFF(A)和JEFF(B)。
表5．1?6 TF?40B燃气轮机性能
ISO条件，蒸馏油
连 续
最 大
输出功率/kW(hp)
油耗／(g／kW?h)(g/hp?h)
压比
空气流量／(kg／s)
涡轮进口温度／℃
排气温度／℃
2940(4000)
298(219)
8．4
12．7
1060
580
3381(4600)
295(217)
TF?40在民用艇方面，自1四2年以来，也有广泛的应用。TF-40燃气轮机还在进行改进，改进计划分三步实施。各步的目标如表5．1?7所列(在15℃，海平面，无损失情况下)。
表5．1-7 TF-40燃气轮机的改进
持续功率/kW(hp)
油 耗
／(g／kW?h)(g／hp?h)
现在的TF-40
第一步
第二步
第二步
2940(4000)
3283(4467)
3860(5252)
4037(5493)
325(239)
303(223)
299(220)
287(211)
预计今后TF-40系列燃气轮机将会在海军舰艇和民用艇上得到更为广泛的应用。
不错，比较全面:victory: :victory:
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毛子的体积大很多，重很多啊
其实我国是否可以生产FT-8？（我是说民用发电型）
毛子的体积大很多，重很多啊
其实我国是否可以生产FT-8？（我是说民用发电型）
燃气轮机的比较全了 不知道柴油机的有没有？