我国舰用燃气轮机装机使用情况及发展展望

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 22:38:00


在引进苏联M-1燃气轮机之后,为促进燃气轮机装艇应用,军方将一艘高速炮艇改装为试验艇。该艇采用CODOG动力装置,2台12V180柴油机作巡航机,1台M-1作加速机。该艇于1966年底开始先后在吴淞、舟山、青岛、旅大等海域进行海上试验,1台新机组运行106小时,达到原设计性能,经返厂检查,各部件良好,复装后继续使用。1971年,该试验艇正式移交东海舰队。这是我国在水面舰艇上正式采用燃气轮机的第一次尝试,经过试制、陆试、科研性试验、小批生产、装舰设计、海上实艇试验诸阶段,积累了宝贵的第一手实践经验,对培养舰船燃气轮机设计、制造、运行技术队伍起了入门作用。

1983年,由涡桨6航空发动机改型而来的409型燃气轮机研制成功,以轻柴油为燃料,满足了实用要求。随后,708研究所在722原型艇的基础上,采用409型燃气轮机作为动力装置,设计了722Ⅱ型沿海中型全垫升式气垫登陆艇。722Ⅱ型气垫登陆艇以两台 409型燃气轮机作为主机,每台主机通过变速齿轮箱同时驱动同舷的垫升风扇和导管式空气螺旋桨。鉴于这是我国第一次将燃气轮机动力装置应用于气垫艇,例如机、桨联合控制、进气净化、排气引射和低工况航行等一些关键技术需要攻克。为此,在制造厂试车台进行单机空负荷试验成功后,又进行了模拟气垫船具体条件的各种陆上联调联控试验,以及变工况与机、桨联合控制等性能测定。1986年,动力装置陆上各项模拟试验获得成功,1987年,成功安装到了建造中的船体中。1988年,第一艘722Ⅱ型气垫登陆艇在大沽船厂建成,并开始进行试航。1989年,722Ⅱ型气垫登陆艇进行了海上航行及两栖登陆试验,均获得成功,随后交付海军使用。这是中国气垫船技术跨入实用化阶段的一项重要标志。

国内舰用燃气轮机的应用看似开局良好,但在大型主力舰上的推广与运用却是步履艰难。

在051型导弹驱逐舰还在批量建造之际,国务院、中央军委以国发〔1976〕19号文件向国防工办、第六机械工业部等有关部门正式下达了055级大型导弹驱逐舰的研制任务。两年后701所向有关方面上报技战术任务书建议草案,确定055型采用CODOG动力装置,拟采用两台23530千瓦的燃气轮机和两台8820千瓦的18VE390ZC型柴油机。后来由于国内无法研制相应的燃气轮机和配套装置,不得不寻求外援。于是,有关方面就引进“奥林普斯”舰船用燃气轮机及其推进轴系事宜,与罗•罗公司和瑞典的卡米瓦公司展开了艰苦的谈判。不过,055型驱逐舰还是因为论证不充分,国内科研与生产部门无法满足其技战术要求等原因,不得不在1981年将其改为预先研究的项目——我国在大型水面舰船安装使用燃气轮机的首次尝试受挫!

在随后设计的国产第二代驱逐舰即052型军舰仍打算采用燃气轮机作为动力装置。但由于种种原因,到80年代中后期国内仍无法提供一种可以实际应用的、技术成熟的舰用燃气轮机。就在有关方为052型驱逐舰的动力装置发愁时,随着世界安全形势的变化,中国与西方国家的紧张关系开始逐渐缓解。为了增强中国抗击苏联的实力,西方国家开始将一些军事技术及装备转给中国,其中就包括LM2500舰船用燃气轮机。经过谈判,美方在1989年前向中国交付了一批持续功率为20220千瓦的LM2500-30。作为构成CODOG动力之一的柴油机则是两台德国MTU公司的 12V 1163 TB83柴油机,持续功率6500千瓦。在动力装置落实之后,中央军委于1983年下达了研制052型导弹驱逐舰的批示。首舰112“哈尔滨”号于1991年8月28日下水。由于该舰以其优良的动力装置、作战系统和建造水准而在当时被称为“中华第一舰”。

1989年夏,由于政治原因,以美国为首的西方国家开始对我实行武器禁运政策,其中LM2500燃气轮机也包含在禁令中所规定的武器、装备之中。052型的建造难以为继。有关方面不得不拐回到蒸汽动力的老路上,建造了仅有1艘的051B型“深圳”号导弹驱逐舰。据《简氏国际海军》报道,早在1997年4月,中国便和乌克兰机械设计联合体签订了购买4台UGT-25000燃气轮机的合同,2000年又进一步取得生产许可证。2001年6月、12月,分别向中方交付两套。还有消息称,当时中国共从乌克兰购买了10台UGT-25000。随着从乌克兰购买舰船用燃气轮机一事明朗之后,中船重工设计、建造了052B和052C两种导弹驱逐舰。它们与052一样,采用CODOG的动力系统。

虽然海军已将使用燃气轮机作为其舰船发展的目标,但由于外购问题与国内尚不具备提供国产燃气轮机的条件,使有关方面早在052设计阶段不得不作出两条腿走路的决定。即在燃气轮机一旦无法满足后续或者新型战舰的需要时,则将国内可以提供的蒸汽动力作为其推进装置。这便是051B、051C驱逐舰的由来。要解决影响海军发展的动力问题,目前比较现实的做法就是加大国内已有型号的改进工作,使其尽快达到装舰要求。
作为奔向目标舰“小步快跑”的产物,无论是052B还是052C,因“一个平台两种型号”的设计思想,导致两者不仅在动力装置上一样,在船型、舰长和型宽等方面也完全一致。由于动力不足,且要保持既定航速以满足战术要求,设计人员不得不将其长宽比定为9.27,而美国“伯克”级的长宽比仅为7.9,从而牺牲了军舰的适航性能、结构空间、居住舒适性等。由于江南造船厂的“四大金刚”和大连建造的115、116不甚理想,且无法提供合格的国产燃气轮机,因此,国内在掀起一轮造舰狂潮之后,无奈地平息下来。人们有理由相信,再上船台的导弹驱逐舰将是无论是舒适性、居住性、信息化程度等均达到世界先进水平的,排水量达8000吨以上、接近万吨的大型战舰。为了达到此目的,关键在于增加排水量并优化船型设计,而其中的关键还是我们的弱项——舰用燃气轮机。

  另外,考虑国内反潜力量薄弱,航空反潜平台极其稀少的现实,必须加强反潜力量建设,其中比较现实的选择就是专门设计、建造反潜型驱护舰。从全球范围看,现役主要担负反潜任务的驱护舰的动力装置均为燃气轮机。例如,20世纪60年代,加拿大海军在规划“易洛魁”级驱逐舰时,反潜作战能力被提到凌驾于其他作战能力之上的地位,舰种分类也随之改为直升机驱逐舰,这也从某个侧面反映了加拿大海军转向两洋防御战略的心路历程。作战能力侧重的转变在新的设计中表现得淋漓尽致,最重要的变化莫过于动力系统。一开始,传统的蒸汽轮机在和柴油机在较量中处于上风,后来燃气轮机成为该级军舰的唯一动力装置。法国的“乔治•莱格”级与“卡萨尔”级使用同一舰体,前者为反潜型驱逐舰,使用燃气轮机以降低噪音,而后者为防空型驱逐舰,对降噪要求不高,使用该国生产的柴油机作为动力装置。再比如,苏联在70年代发展新一代驱逐舰以对抗美国的以燃气轮机为动力的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰时,限于其技术水平等原因,不得不发展了以担负防空与反舰为主的“现代”级和以反潜为主的“无畏”级两种驱逐舰。其中,前者以蒸汽轮机为动力,后者以燃气轮机为动力。我国发展051C型驱逐舰的背景与“现代”级的设计有些相似。对于主要担当区域防空任务的051C驱逐舰来说,使用蒸汽锅炉和蒸汽轮机的问题尚不突出。但由于蒸汽轮机在运行过程中噪音较大,不适宜担当反潜任务。例如南海舰队配备的051G2型166“珠海”号导弹驱逐舰,因燃油锅炉和蒸汽轮机为动力装置,机械噪音较大,尽管该舰配备有必要的反潜设备却不能正常使用。而此种情况在112、113舰上却未发生。因此,可以认为051C型驱逐舰对动力装置的要求不高,可以使用可靠性较高、国内可以提供的蒸汽动力;而像054A型护卫舰,因以防空、反舰为主,依然可以使用柴油机(已经使用浮筏减震装置)作为动力装置。但燃气轮机能够快速起动从而使军舰可以快速占位攻击的优势是其他动力装置所不能与之比肩的。

从中航工业既有的燃气轮机型号看,QD70、QD128的功率偏小,不宜安装到主力战舰上作为主要动力装置,剩下可供海军选择的就是QC185、QC260和QC280。从以前关于国产燃气轮机的信息,再联系“太行”发动机迟迟不能生产定型的实际情况看,所有国产燃气轮机与国产航空发动机一样,均面临着可靠性、耐久性、维护性等问题。这些问题是长期影响我国航空工业和舰船发展的重要因素。

多年来,我们一直沾沾自喜于所谓的“引进、消化、吸收、再创新”。但是不要忘记,跟着人家后面走是永远不能超越对方的。这些年,由于国际环境——苏联解体,原加盟共和国急需用钱或者尚未加入北约,让我们有机会可乘。一旦条件不具备的话,引进国外先进技术只能是可望而不可及的事情。最近几年我国与俄罗斯在作战飞机、防空导弹等防务方面的合作出现停滞。究其原因,俄方借故推迟向我方交付包括伊尔-76运输机、伊尔-78加油机等作战装备等事,是双方军事合作裹足不前的重要原因。如果没有以上消极因素存在,我国还能够继续从俄罗斯引进国内急需的武器装备吗?回答是否定的。吃老本严重的俄罗斯已经无力研发新型的武器装备,自然也就无法满足我国对高性能作战装备的需求。假如当年我们不是乘着东欧剧变带来的混乱局面,及时引进包括UGT-25000在内的重要技术与装备,国内就无法出现168、169、170、171四艘军舰,也就不可能购入“瓦良格”号航空母舰。再从国内航空工业多年与西方国家在“和平典范”、合作生产MD-90客机、联合研制MPC75与AE100飞机等项目看,在所有关乎国家发展的重大科技方面,西方国家是不会真心与我们合作的。因此,唯有依靠自身努力,真正拥有自主知识产权,才是科学发展的真谛。

从西方国家主要研发燃气轮机企业的发展史看,要想在舰船用燃气轮机产业取得成功,必须首先在航空用发动机领域取得成功。在发展燃气轮机产业方面,西方国家在成熟发动机基础上航改燃机的发展模式值得借鉴。进入20世纪90年代,由于舰船推进应用要求功率大、效率高的燃机,许多大型燃机公司通过对先进航空发动机改装及其技术移植,研制了性能更为先进的舰船用燃气轮机。例如,通用电气公司的LM6000PC就是由先进的高涵道比涡扇发动机CF6-80C2衍生而成的船用改型。其42751千瓦的功率、42%的热效率、0.2千克/千瓦•小时的耗油率、28.5的增压比成为简单循环燃气轮机中的佼佼者。由于在研制航空发动机时,为了提高其性能,采用了各种最先进的技术,做了大量苛刻的试验,因此研发费用极高,20世纪90年代发展一种新型航空发动机大致需要投资一二十亿美元。将这些用先进技术装备起来的、投资巨大的航空燃气涡轮发动机稍加改动,就能多、快、好、省地衍生发展出性能好、体积小、重量轻的燃气轮机。研发这样的燃气轮机,可以降低技术难度,缩短研制周期,并降低研制费用。再者,航空燃气涡轮发动机改成的燃气轮机,不在航机的最大工况下工作,要降低转速和涡轮前温度,且是长期稳定在某一工况下连续工作,因此,它的工作寿命要比原型机长得多。再从美、英、法、意等使用新型舰船动力装置的国家看,这些国家无一不是航空工业发达的国家。从这个意义讲我国欲发展先进舰船动力装置,必须花大力气发展航空工业,尤其是对燃气轮机发展具有决定性影响的航空发动机产业。

西方国家在发展先进航空发动机坚持走核心机的发展战略同样值得我们学习。世界著名的TF39、JT9D、TF/CF-34、F110、CFM56、GE90等涡扇发动机无不是从核心机发展而来,世界最为著名的LM2500燃气轮机也是以TF39/CF6的核心机作为其燃气发生器的。由经过验证的核心机衍生出众多型号的发动机,不仅有利于加快研制速度,降低风险,而且还有利于提高可靠性。例如,我国正在“太行”发动机核心机基础上,衍生可供大型运输机和大型客机使用的高涵道比涡扇发动机。由于军用“太行”和民用“太行”的技术成果可以互为利用,因此,追求可靠性、耐久性、安全性、经济性、环保性等诸项性能的民用航空发动机的技术成果,不仅可以为军用“太行”所利用,也可为QC185燃气轮机所利用。而在整个航空工业系统内,先进航空发动机的最新成果同样可以被其他燃气轮机所利用。这又产生了资源整合的问题。

西方国家的防务产业,无不是由高度集中的现代化企业所组成。在每个企业中,基本都集合了航空、电子、船舶、车辆等军民用技术和相关业务。例如,建造45型驱逐舰的BAE系统公司,建造DDG1000驱逐舰的诺思罗普•格鲁门公司,建造滨海战斗舰的洛克希德•马丁公司,以及为这些舰艇提供动力装置的罗•罗公司莫不如此。从我国过去研发燃气轮机的情况看,行业分散,燃气轮机的研制与生产不在一个行业甚至一家企业内,都与现代企业制度和市场经济体制所倡导的高度集约化相背离。为了提高国内燃气轮机的研发水平并参与国际竞争,可以把航空、船舶、电子等相关产业有效整合在一起。

现在回过头来再说燃气轮机。我国舰船航改燃机今后一段时间内的发展趋势已不是新机型的开发,而应当专注于两方面:一是对现有机型进行技术改造,降低排放物和信号特征,不断改善其可靠性和可用性;二是在简单循环燃机基础上发展回热或间冷回热循环燃机,从而提高单机的工作功率和效率。二者尤以后者为重。舰船用燃气轮机国产化解决了,下一步就是如何使用的问题。

在燃气轮机动力类型的选择上,最好采用单一型号的燃燃联合。对于吨位较大的驱逐舰、巡洋舰,采取四机联合;对于护卫舰,可以采用双机联合。从技术发展的趋势看,在自主研制的燃气轮机技术成熟之后,还要采用综合电力推进系统。对于全电军舰的发展,海军应当有个清醒认识,不能满足于装备国产的燃气轮机了事。从现在起就要加大全电军舰的研究。否则,还只能是所谓的小步快跑,长期达不到既定的目标。

至于大家比较关注的“瓦良格”号航空母舰的主动力装置,目前普遍认为非R0110重型燃气轮机莫属。笔者认为,即使为满载排水量达58500吨的该舰安装两台该型燃气轮机,最大功率也达到229兆瓦,将超过现役所有的航母。例如,与“瓦良格”同级的“库兹涅佐夫”号航空母舰动力装置的总功率为147兆瓦,而最大排水量为91487~102000吨的“尼米兹”级航空母舰的总功率也仅有198~209兆瓦。所以,两台R0110作为“瓦良格”的动力装置明显过剩。当然,在具体使用时不是不可以降低功率,即使为其安装总功率为150兆瓦的两台燃气轮机也显得富余。不过话又说回来,大型航空母舰仅仅装有两套动力装置对于其战时生存性也有一定负面影响。假如保持150兆瓦的总功率不变,而将其动力装置增加到4台燃气轮机,即每台功率为37.5兆瓦,这样就达到了MT30的水平。如此,也就和满载排水量为65000吨的“伊丽莎白女王”级航母的总功率大致相当了。这样的燃气轮机动力装置,同样可以安置到未来的国产常规动力航空母舰上
                                                  《舰载武器》2010.2


在引进苏联M-1燃气轮机之后,为促进燃气轮机装艇应用,军方将一艘高速炮艇改装为试验艇。该艇采用CODOG动力装置,2台12V180柴油机作巡航机,1台M-1作加速机。该艇于1966年底开始先后在吴淞、舟山、青岛、旅大等海域进行海上试验,1台新机组运行106小时,达到原设计性能,经返厂检查,各部件良好,复装后继续使用。1971年,该试验艇正式移交东海舰队。这是我国在水面舰艇上正式采用燃气轮机的第一次尝试,经过试制、陆试、科研性试验、小批生产、装舰设计、海上实艇试验诸阶段,积累了宝贵的第一手实践经验,对培养舰船燃气轮机设计、制造、运行技术队伍起了入门作用。

1983年,由涡桨6航空发动机改型而来的409型燃气轮机研制成功,以轻柴油为燃料,满足了实用要求。随后,708研究所在722原型艇的基础上,采用409型燃气轮机作为动力装置,设计了722Ⅱ型沿海中型全垫升式气垫登陆艇。722Ⅱ型气垫登陆艇以两台 409型燃气轮机作为主机,每台主机通过变速齿轮箱同时驱动同舷的垫升风扇和导管式空气螺旋桨。鉴于这是我国第一次将燃气轮机动力装置应用于气垫艇,例如机、桨联合控制、进气净化、排气引射和低工况航行等一些关键技术需要攻克。为此,在制造厂试车台进行单机空负荷试验成功后,又进行了模拟气垫船具体条件的各种陆上联调联控试验,以及变工况与机、桨联合控制等性能测定。1986年,动力装置陆上各项模拟试验获得成功,1987年,成功安装到了建造中的船体中。1988年,第一艘722Ⅱ型气垫登陆艇在大沽船厂建成,并开始进行试航。1989年,722Ⅱ型气垫登陆艇进行了海上航行及两栖登陆试验,均获得成功,随后交付海军使用。这是中国气垫船技术跨入实用化阶段的一项重要标志。

国内舰用燃气轮机的应用看似开局良好,但在大型主力舰上的推广与运用却是步履艰难。

在051型导弹驱逐舰还在批量建造之际,国务院、中央军委以国发〔1976〕19号文件向国防工办、第六机械工业部等有关部门正式下达了055级大型导弹驱逐舰的研制任务。两年后701所向有关方面上报技战术任务书建议草案,确定055型采用CODOG动力装置,拟采用两台23530千瓦的燃气轮机和两台8820千瓦的18VE390ZC型柴油机。后来由于国内无法研制相应的燃气轮机和配套装置,不得不寻求外援。于是,有关方面就引进“奥林普斯”舰船用燃气轮机及其推进轴系事宜,与罗•罗公司和瑞典的卡米瓦公司展开了艰苦的谈判。不过,055型驱逐舰还是因为论证不充分,国内科研与生产部门无法满足其技战术要求等原因,不得不在1981年将其改为预先研究的项目——我国在大型水面舰船安装使用燃气轮机的首次尝试受挫!

在随后设计的国产第二代驱逐舰即052型军舰仍打算采用燃气轮机作为动力装置。但由于种种原因,到80年代中后期国内仍无法提供一种可以实际应用的、技术成熟的舰用燃气轮机。就在有关方为052型驱逐舰的动力装置发愁时,随着世界安全形势的变化,中国与西方国家的紧张关系开始逐渐缓解。为了增强中国抗击苏联的实力,西方国家开始将一些军事技术及装备转给中国,其中就包括LM2500舰船用燃气轮机。经过谈判,美方在1989年前向中国交付了一批持续功率为20220千瓦的LM2500-30。作为构成CODOG动力之一的柴油机则是两台德国MTU公司的 12V 1163 TB83柴油机,持续功率6500千瓦。在动力装置落实之后,中央军委于1983年下达了研制052型导弹驱逐舰的批示。首舰112“哈尔滨”号于1991年8月28日下水。由于该舰以其优良的动力装置、作战系统和建造水准而在当时被称为“中华第一舰”。

1989年夏,由于政治原因,以美国为首的西方国家开始对我实行武器禁运政策,其中LM2500燃气轮机也包含在禁令中所规定的武器、装备之中。052型的建造难以为继。有关方面不得不拐回到蒸汽动力的老路上,建造了仅有1艘的051B型“深圳”号导弹驱逐舰。据《简氏国际海军》报道,早在1997年4月,中国便和乌克兰机械设计联合体签订了购买4台UGT-25000燃气轮机的合同,2000年又进一步取得生产许可证。2001年6月、12月,分别向中方交付两套。还有消息称,当时中国共从乌克兰购买了10台UGT-25000。随着从乌克兰购买舰船用燃气轮机一事明朗之后,中船重工设计、建造了052B和052C两种导弹驱逐舰。它们与052一样,采用CODOG的动力系统。

虽然海军已将使用燃气轮机作为其舰船发展的目标,但由于外购问题与国内尚不具备提供国产燃气轮机的条件,使有关方面早在052设计阶段不得不作出两条腿走路的决定。即在燃气轮机一旦无法满足后续或者新型战舰的需要时,则将国内可以提供的蒸汽动力作为其推进装置。这便是051B、051C驱逐舰的由来。要解决影响海军发展的动力问题,目前比较现实的做法就是加大国内已有型号的改进工作,使其尽快达到装舰要求。
作为奔向目标舰“小步快跑”的产物,无论是052B还是052C,因“一个平台两种型号”的设计思想,导致两者不仅在动力装置上一样,在船型、舰长和型宽等方面也完全一致。由于动力不足,且要保持既定航速以满足战术要求,设计人员不得不将其长宽比定为9.27,而美国“伯克”级的长宽比仅为7.9,从而牺牲了军舰的适航性能、结构空间、居住舒适性等。由于江南造船厂的“四大金刚”和大连建造的115、116不甚理想,且无法提供合格的国产燃气轮机,因此,国内在掀起一轮造舰狂潮之后,无奈地平息下来。人们有理由相信,再上船台的导弹驱逐舰将是无论是舒适性、居住性、信息化程度等均达到世界先进水平的,排水量达8000吨以上、接近万吨的大型战舰。为了达到此目的,关键在于增加排水量并优化船型设计,而其中的关键还是我们的弱项——舰用燃气轮机。

  另外,考虑国内反潜力量薄弱,航空反潜平台极其稀少的现实,必须加强反潜力量建设,其中比较现实的选择就是专门设计、建造反潜型驱护舰。从全球范围看,现役主要担负反潜任务的驱护舰的动力装置均为燃气轮机。例如,20世纪60年代,加拿大海军在规划“易洛魁”级驱逐舰时,反潜作战能力被提到凌驾于其他作战能力之上的地位,舰种分类也随之改为直升机驱逐舰,这也从某个侧面反映了加拿大海军转向两洋防御战略的心路历程。作战能力侧重的转变在新的设计中表现得淋漓尽致,最重要的变化莫过于动力系统。一开始,传统的蒸汽轮机在和柴油机在较量中处于上风,后来燃气轮机成为该级军舰的唯一动力装置。法国的“乔治•莱格”级与“卡萨尔”级使用同一舰体,前者为反潜型驱逐舰,使用燃气轮机以降低噪音,而后者为防空型驱逐舰,对降噪要求不高,使用该国生产的柴油机作为动力装置。再比如,苏联在70年代发展新一代驱逐舰以对抗美国的以燃气轮机为动力的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰时,限于其技术水平等原因,不得不发展了以担负防空与反舰为主的“现代”级和以反潜为主的“无畏”级两种驱逐舰。其中,前者以蒸汽轮机为动力,后者以燃气轮机为动力。我国发展051C型驱逐舰的背景与“现代”级的设计有些相似。对于主要担当区域防空任务的051C驱逐舰来说,使用蒸汽锅炉和蒸汽轮机的问题尚不突出。但由于蒸汽轮机在运行过程中噪音较大,不适宜担当反潜任务。例如南海舰队配备的051G2型166“珠海”号导弹驱逐舰,因燃油锅炉和蒸汽轮机为动力装置,机械噪音较大,尽管该舰配备有必要的反潜设备却不能正常使用。而此种情况在112、113舰上却未发生。因此,可以认为051C型驱逐舰对动力装置的要求不高,可以使用可靠性较高、国内可以提供的蒸汽动力;而像054A型护卫舰,因以防空、反舰为主,依然可以使用柴油机(已经使用浮筏减震装置)作为动力装置。但燃气轮机能够快速起动从而使军舰可以快速占位攻击的优势是其他动力装置所不能与之比肩的。

从中航工业既有的燃气轮机型号看,QD70、QD128的功率偏小,不宜安装到主力战舰上作为主要动力装置,剩下可供海军选择的就是QC185、QC260和QC280。从以前关于国产燃气轮机的信息,再联系“太行”发动机迟迟不能生产定型的实际情况看,所有国产燃气轮机与国产航空发动机一样,均面临着可靠性、耐久性、维护性等问题。这些问题是长期影响我国航空工业和舰船发展的重要因素。

多年来,我们一直沾沾自喜于所谓的“引进、消化、吸收、再创新”。但是不要忘记,跟着人家后面走是永远不能超越对方的。这些年,由于国际环境——苏联解体,原加盟共和国急需用钱或者尚未加入北约,让我们有机会可乘。一旦条件不具备的话,引进国外先进技术只能是可望而不可及的事情。最近几年我国与俄罗斯在作战飞机、防空导弹等防务方面的合作出现停滞。究其原因,俄方借故推迟向我方交付包括伊尔-76运输机、伊尔-78加油机等作战装备等事,是双方军事合作裹足不前的重要原因。如果没有以上消极因素存在,我国还能够继续从俄罗斯引进国内急需的武器装备吗?回答是否定的。吃老本严重的俄罗斯已经无力研发新型的武器装备,自然也就无法满足我国对高性能作战装备的需求。假如当年我们不是乘着东欧剧变带来的混乱局面,及时引进包括UGT-25000在内的重要技术与装备,国内就无法出现168、169、170、171四艘军舰,也就不可能购入“瓦良格”号航空母舰。再从国内航空工业多年与西方国家在“和平典范”、合作生产MD-90客机、联合研制MPC75与AE100飞机等项目看,在所有关乎国家发展的重大科技方面,西方国家是不会真心与我们合作的。因此,唯有依靠自身努力,真正拥有自主知识产权,才是科学发展的真谛。

从西方国家主要研发燃气轮机企业的发展史看,要想在舰船用燃气轮机产业取得成功,必须首先在航空用发动机领域取得成功。在发展燃气轮机产业方面,西方国家在成熟发动机基础上航改燃机的发展模式值得借鉴。进入20世纪90年代,由于舰船推进应用要求功率大、效率高的燃机,许多大型燃机公司通过对先进航空发动机改装及其技术移植,研制了性能更为先进的舰船用燃气轮机。例如,通用电气公司的LM6000PC就是由先进的高涵道比涡扇发动机CF6-80C2衍生而成的船用改型。其42751千瓦的功率、42%的热效率、0.2千克/千瓦•小时的耗油率、28.5的增压比成为简单循环燃气轮机中的佼佼者。由于在研制航空发动机时,为了提高其性能,采用了各种最先进的技术,做了大量苛刻的试验,因此研发费用极高,20世纪90年代发展一种新型航空发动机大致需要投资一二十亿美元。将这些用先进技术装备起来的、投资巨大的航空燃气涡轮发动机稍加改动,就能多、快、好、省地衍生发展出性能好、体积小、重量轻的燃气轮机。研发这样的燃气轮机,可以降低技术难度,缩短研制周期,并降低研制费用。再者,航空燃气涡轮发动机改成的燃气轮机,不在航机的最大工况下工作,要降低转速和涡轮前温度,且是长期稳定在某一工况下连续工作,因此,它的工作寿命要比原型机长得多。再从美、英、法、意等使用新型舰船动力装置的国家看,这些国家无一不是航空工业发达的国家。从这个意义讲我国欲发展先进舰船动力装置,必须花大力气发展航空工业,尤其是对燃气轮机发展具有决定性影响的航空发动机产业。

西方国家在发展先进航空发动机坚持走核心机的发展战略同样值得我们学习。世界著名的TF39、JT9D、TF/CF-34、F110、CFM56、GE90等涡扇发动机无不是从核心机发展而来,世界最为著名的LM2500燃气轮机也是以TF39/CF6的核心机作为其燃气发生器的。由经过验证的核心机衍生出众多型号的发动机,不仅有利于加快研制速度,降低风险,而且还有利于提高可靠性。例如,我国正在“太行”发动机核心机基础上,衍生可供大型运输机和大型客机使用的高涵道比涡扇发动机。由于军用“太行”和民用“太行”的技术成果可以互为利用,因此,追求可靠性、耐久性、安全性、经济性、环保性等诸项性能的民用航空发动机的技术成果,不仅可以为军用“太行”所利用,也可为QC185燃气轮机所利用。而在整个航空工业系统内,先进航空发动机的最新成果同样可以被其他燃气轮机所利用。这又产生了资源整合的问题。

西方国家的防务产业,无不是由高度集中的现代化企业所组成。在每个企业中,基本都集合了航空、电子、船舶、车辆等军民用技术和相关业务。例如,建造45型驱逐舰的BAE系统公司,建造DDG1000驱逐舰的诺思罗普•格鲁门公司,建造滨海战斗舰的洛克希德•马丁公司,以及为这些舰艇提供动力装置的罗•罗公司莫不如此。从我国过去研发燃气轮机的情况看,行业分散,燃气轮机的研制与生产不在一个行业甚至一家企业内,都与现代企业制度和市场经济体制所倡导的高度集约化相背离。为了提高国内燃气轮机的研发水平并参与国际竞争,可以把航空、船舶、电子等相关产业有效整合在一起。

现在回过头来再说燃气轮机。我国舰船航改燃机今后一段时间内的发展趋势已不是新机型的开发,而应当专注于两方面:一是对现有机型进行技术改造,降低排放物和信号特征,不断改善其可靠性和可用性;二是在简单循环燃机基础上发展回热或间冷回热循环燃机,从而提高单机的工作功率和效率。二者尤以后者为重。舰船用燃气轮机国产化解决了,下一步就是如何使用的问题。

在燃气轮机动力类型的选择上,最好采用单一型号的燃燃联合。对于吨位较大的驱逐舰、巡洋舰,采取四机联合;对于护卫舰,可以采用双机联合。从技术发展的趋势看,在自主研制的燃气轮机技术成熟之后,还要采用综合电力推进系统。对于全电军舰的发展,海军应当有个清醒认识,不能满足于装备国产的燃气轮机了事。从现在起就要加大全电军舰的研究。否则,还只能是所谓的小步快跑,长期达不到既定的目标。

至于大家比较关注的“瓦良格”号航空母舰的主动力装置,目前普遍认为非R0110重型燃气轮机莫属。笔者认为,即使为满载排水量达58500吨的该舰安装两台该型燃气轮机,最大功率也达到229兆瓦,将超过现役所有的航母。例如,与“瓦良格”同级的“库兹涅佐夫”号航空母舰动力装置的总功率为147兆瓦,而最大排水量为91487~102000吨的“尼米兹”级航空母舰的总功率也仅有198~209兆瓦。所以,两台R0110作为“瓦良格”的动力装置明显过剩。当然,在具体使用时不是不可以降低功率,即使为其安装总功率为150兆瓦的两台燃气轮机也显得富余。不过话又说回来,大型航空母舰仅仅装有两套动力装置对于其战时生存性也有一定负面影响。假如保持150兆瓦的总功率不变,而将其动力装置增加到4台燃气轮机,即每台功率为37.5兆瓦,这样就达到了MT30的水平。如此,也就和满载排水量为65000吨的“伊丽莎白女王”级航母的总功率大致相当了。这样的燃气轮机动力装置,同样可以安置到未来的国产常规动力航空母舰上
                                                  《舰载武器》2010.2
回复 1# 嵩岳
有点乱,最后那个39006马力很可笑[:a12:]
排下版啊 看着累
这不是舰载武器上的文章么?