国产燃气轮机的新进展.doc

中国舰用燃气轮机逐渐脱离仿制 进入成熟阶段以下文章摘抄自网络。发此文非商业目的，请支持网络军事。国产QC-185燃气轮机2004年11月1日，中国航空工业第一集团公司在珠海召开国产新型QC185燃气轮机首次面世新闻发布会。         燃气轮机是清洁能源的新一代动力装置，广泛应用于发电。石油化工机械驱动坦克舰船用动力等领域，目前世界上只有少数几个发达国家具备独力研制燃气轮机的能力，其核心技术一直封锁。         我国至今尚无一型舰船用燃气轮机完成全部研制工作并投入使用，此领域仍未摆脱动力受制于人的被动局面。因此，开发有自主知识产权的动力设备，发展我国的燃气轮机产业，是解决我国经济建设国防建设的战略决策。         中国一航充分利用几十年航空发动机的研发基础进经验，以及人才和物质资源，全面开展航空发动机改燃气轮机的研究燃气轮机是中国一航沈阳发动机研究所以及中国一航发动机公司在型航空发动机的基础上研制的新型燃气轮机，其输出功率为千瓦（马力），热效率为（达到国际同等功率燃气轮机先进水平），重量千克，动力涡轮转数为转分与其他燃气轮机相比，的功率档次适当，热效率高，重量轻，体积小，加速性好，可靠性高，综合性能指标处于同档功率世界先进水平之列。         我们完全有理由相信新舰会装上国产的燃气轮机，中国海军再也不会被掐脖子了，海军将更加强胜，祖国将更加安宁！解决我国经济建设、国防建设动力设备受制于人的局面我国的第一个由航空发动机改装而成的用于发电的燃气轮机诞生于1984年，是由涡喷6G发动机改装而成。迄今为止，黎明一共提供了仅仅10台该型燃气轮机，数量少得可怜。目前我国燃气轮机产业分散在机械、航空、兵器、船舶、航天等工业部门，均为低水平重复。总的说来，还处在初级发展阶段。在美国的LM2500燃气轮机早在70年代就大量装舰的的时候，我们还缺少合适的国产燃气轮机，以至于不得不用柴油机或其他发动机。但是燃气轮机具有其他发动机无与伦比的优势：那就是只需占用较小的体积就可以发出巨大的动力！绝大多数航空发动机改装的轻型燃气轮机每发出1KW的功率，所需的重量不到200克，对于每一公斤重量都很宝贵的军舰等来说无疑具有巨大的吸引力。这也就是为什么上世纪70年代以来燃气轮机大量取代蒸汽轮机和柴油机上舰的主要原因。在80年代曾经获得过几台LM2500，后来因为美国的制裁没有能够继续得到该型燃机，所以只有和两艘舰装有LM2500。但是海军还是感受到了燃气轮机巨大的优势。在后续舰只里即便只能使用性能稍差的乌克兰DA-80也在所不惜。无论如何，使用国外的“心脏”对我国来说总是容易受制于人的。这对于一个有几千年强大历史的国家来说也是一种羞辱。有鉴于此，国家决定：一定要下大力气解决国产舰船没有中国心的问题。所以我们才有机会看到近年来黎明在燃气轮机项目上的巨大发展。R0110重型燃气轮机（中国航空报图片）本文仅仅谈谈黎明的轻型燃机项目，重型燃机如R0110，或微型燃机不在本文的讨论范围之内。所有这些轻型燃机都是由航空发动机改装的，与现役的发动机有很高的通用性，因此可以节约大量的费用。（1）QD70: 以某A型发动机为主，是“具有90年代世界先进水平的燃机”，动力涡轮输出功率7060 kW（峰值可达8000KW），热效率31.2%，燃气发生器总增压比 13.2，空气流量29 kg/s，其工作负荷比在航机上有“大幅度降低”（黎明称比国内外所有的航改燃机下降的幅度都大），这有助于提高机组的工作可靠性和寿命。该机2003年7月在中原油田与下面提到的QD128共同并网发电，投入市场运作。其后发现了一些问题并进行了改进。（2）QD128: 以“昆仑”发动机为主。燃气发生器来源于昆仑（去掉加力部件），动力涡轮是以斯贝SK15HE型为原准机修改而成。输出功率11500KW（峰值功率为13200KW），热效率28%，燃气发生器总增压比12，空气流量60kg/s。动力涡轮温度1028摄氏度。其技术性能据称处于世界中等偏上水平。“昆仑”发动机于2002年5月20日通过设计定型，但QD-128燃气轮机的首台机组于2000年就已完成制造。可见“昆仑”发动机产业化的思路早就制定下来了。（3）QD168和168A: 按照黎明的说法，这两型燃机均为“在俄罗斯最先进战斗机发动机的基础上改型研制而成”。QD168A的研制工作，从1999年10月份开始设计方案前期研究； 2000年2001年底进行了该项目的总体方案设计， 2001年7月份开始结构设计。2002年6月完成了验证机的全部结构设计工作并开始研制，首台验证机研制于2003年底完成验证机的调试、试车工作，2004年初将首台配SPEY动力涡轮的燃气发生器运抵试验电厂进行试验。空气流量： 64.8kg/s，涡轮前温度： 1142（比航机降了250），输出功率16800KW，热效率35%。（4）QC185: 以某A型发动机为主。额定功率可达17780KW，热效率高达37.2%，即使在世界范围内，这个数字也是非常高的。其涡轮进口温度是1265。而空气流量只有58.6kg/s，这个数字甚至小于QD128，足以说明其原型机的水平之高。QC185燃气轮机验证机燃气发生器已经于2004年2月8日正式点火成功。其综合性能指标应当位于同档功率世界先进水平之列。（5）QC70: 也以某A型发动机为主。性能不详。功率也应在7000KW左右，跟QD70相比做了一定的改进以满足进一步的要求。（6）QC260: 以“昆仑”发动机为主，是采用先进的间冷回热技术发展的新一代舰用燃机。目前所知不详。但是按照命名法，估计可达26000KW，已经达到了著名的美国LM2500燃气轮机的功率。其用途，想必大家都能想象得到，肯定是为上舰研制的。看到这里，我想很多人都会好奇：除了昆仑发动机外的其他发动机原型机到底是什么型号？实际上这也是我当初追踪燃气轮机发展的初衷：那就是看看到底我们用了什么发动机？根据我所掌握的资料，实际上所谓的“俄罗斯最先进战斗机发动机”就是SU27上所用的AL-31F。黎明在介绍该发动机时提到“涡轮结构基本沿用31航空发动机涡轮”，这里31实际上就是该发动机的俄国名称。另外黎明又提到改制QD168A 燃机采用的某型航空发动机属国际第4代发动机、其涡轮前温度1392更进一步证实了这就是AL-31F，因为现役发动机中只有AL-31F是1392。这证明，我们的黎明已经具有了完全的生产和维修该发动机的能力。联想到2000年有一则新闻中提到，黎明成功的完成了某型发动机可收扩喷口的国产化，很有可能就是这种发动机。这就意味着，一旦我天朝空军的苏27心脏出了问题，根本无需请俄国专家，我们自己就可以修理，这为战时飞机的高出勤率打下了坚实的基础，同时又节省了大量外汇。另一型所谓的“A”型发动机，实际上就是我们最为关注的WS10！有一篇在概括我国燃气轮机现状的文章提到QD70和QC185都是由WS10发展而来的。加上其他的证据，说明该“A”型发动机就是我们的大推力级涡扇发动机WS10。由该机同时改型成三款燃气轮机足以说明国家对它的厚爱！值得关注的是，QC185和 QD168A都是由现役第三代战斗机的心脏改装而来的。QC185的涡轮前温度比QD168A高了123，空气流量却小了6.2 kg/s，而额定推力却大了6%！这足以说明我们的涡扇10有着比AL31F更为强劲的发动机，更高的涡轮前温度。假设QC185涡轮前温度的下降幅度跟AL-31F相同，则WS10的涡轮前温度可以高达1515度！与目前世界主要国家现役战斗机的主力发动机的该参数近似。更为可喜的是，我们对燃气轮机的研究已经不限于纸面上。例如海军在2020年前的舰用动力规划会上已将QC70和QC185燃气轮机这两型燃机确定为未来我军舰用动力的主要产品之一，同时，QC185燃机也可用于未来我军舰载综合电力系统的主要装备装配部队。目前QC70的上舰立项工作已经完成。可以预见，在不远的将来，装载有我国自行研制的燃气轮机的海军舰船就将驰骋在祖国的领海上保卫自己的领土。我们的祖国也会越来越强大！个人觉得，在过去5年里在燃气轮机项目上的发展，比过去40年来发展的总和还要多4-5倍。如果用“迅猛”来比喻的话也毫不为过。所以，国家成立中航一集团和二集团并不仅仅是换换名称而已，而是实实在在的一种大战略包涵其中。市场化、战略化、信息化的发展战略使得我国的军工企业越来越强大QC185的新消息：2008年4月28日，国内第一型自主研制的某船用燃气轮机，在中国沈阳通过技术鉴定。该项目在3年时间里，完成了科研样机试制和陆上耐久性考核试验，综合性能指标达到世界先进水平，中国海军舰船动力国产化发展史从此掀开了新的一页，对海军舰船动力现代化建设具有重要意义。 由31名专家、院士组成的技术鉴定委员会认为:该燃机研制资料齐全，内容正确;燃机主要技术指标满足研制总要求;作为国内第一型具有完全自主知识产权的航改舰船用燃气轮机，整机综合指标达到国际先进水平;此外，依托太行发动机的研制试验技术，为今后的发展提供了有力保障。鉴定委员会一致同意该舰船用燃机通过技术鉴定，并提出了关于后续工作的建议。作为总承研和总设计师单位，中国一航沈阳发动机设计研究所强调对太行发动机技术的合理继承、合理修改以及合理创新的平衡兼顾原则，特别注意风险控制，创造了重点型号研制按节点完成、性能满足指标要求的辉煌纪录。    燃气轮机专家组全程参与了型号的研制工作，起到了“过程参与、阶段评审、技术把关，的作用。中国舰用燃气轮机获进展 中国新型驱逐舰开工中国航空报近日报道，中航工业动力所研制的两款燃气轮机近日都取得阶段性进展，这说明中国在装备自主研制生产的舰用燃气轮机道路上迈进了关键一步。而且从新型国产驱逐舰已经开工的情况来判断，国产燃气轮机已经基本解决问题，中国海军将展开新一波的造舰高潮。根据中国航空报的报道，这次应该是QC185中等功率燃气轮机在8月29日实现了首次点火(上图)和QC70小功率燃气轮机在8月22日完成第一阶段可靠性测试。目前，中国海军仅有6艘驱逐舰采用了燃气轮机作为动力。根据外媒报道，其中052型驱逐舰112、113号装备了美制LM2500燃气轮机，052B、052C型驱逐舰168、169、170、171号装备了乌克兰制的GT25000或国内仿制型号。据新华网9月7日转发中国航空报的报道，中航工业动力所研制的两款燃气轮机近日都取得阶段性进展，其中一款是中档功率燃气轮机、另外一款是小功率燃气轮机。而根据航空发动机杂志的公开报道，中航工业动力所近年来在发展QD128、QC185、QC70、R010四款燃气轮机，其中R010为重型燃气轮机、QD128和QC185是中档功率燃气轮机，QC70是小功率燃气轮机。R010因为体积、重量过大，只适合用于陆上发电用途；QC128则已经通过新品鉴定，并实现了两套发电机组销售，可以说已研制成功。所以，这次取得进展的，应该是QC185和QC70两个型号。按照中国航空报的报道，QC185中等功率燃气轮机在8月29日实现了首次点火，并在慢车状态实现稳定运行。而QC70小功率燃气轮机则在8月22日完成第一阶段可靠性测试，即历时13个月的长期试车任务。从两者的体积、功率来看，两者都可以用于军舰动力，QC185可用于大型驱逐舰，QC70则可用于气垫船。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了关键一步。舰用燃气轮机：舍我其谁燃气轮机的基本结构图，它主要是由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成。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。燃气轮机基本工作原理燃气轮机是以空气为介质，靠高温燃气推动涡轮机械连续做功的大功率、高性能动力机械。它主要是由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成，再配以进气、排气、控制、传动和其他辅助系统。当燃气轮机机组起动成功后，燃气轮机就会开始进入稳定的热力学循环过程。压气机连续不断地从外界大气中吸入空气并增压，这个过程可以认为是压气机动能向空气热能和势能的转换，被压缩后的空气温度升高有利于与燃料进行更猛烈的化学反应（化学反应速度和程度与温度成正比），更大的膨胀比也有利于压缩空气燃烧后释放更大的能量。压缩空气从压气机出来后即进入燃烧室，首先会在燃烧室进口被喷入燃料进行掺混，然后就会点火燃烧。这个过程可以认为是燃料化学能向空气热能和势能的转换，在短短几十厘米的距离内空气的温度上升数百甚至上千度，压力也会激增。高温高压的燃气从燃烧室出口喷出，就开始膨胀，在膨胀的同时推动涡轮叶片做功。这个过程就是燃气热能和势能向动能的转化。涡轮将燃气的能量转化为动能后，一方面用于压气机压缩空气持续进行热力学循环，另外一方面由主轴将转子的扭矩输出，经过减速器减速以后用于推动军舰。整个热力学循环完成使得燃气轮机实现了燃料化学能向机械能转换的最终目的。在中国有着较大范围应用的德国MTU公司396系列军民两用高速柴油机(上图)和据说在167舰上使用的燃气轮机(下图)。燃气轮机相比于它们更适合军舰使用。燃气轮机作为军舰动力的优势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。老牌海军强国如美国海军、英国海军、日本海上自卫队的主力水面作战舰只早已完成动力燃气轮机化。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，体积小、功率大，非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。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。而启动速度，对于军舰的战时出动和反潜作战时加减速性能有着直接的影响。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”困扰中国海军由于没有合适的舰载燃气轮机，中国有6艘驱逐舰仍然装备国外产品。其中上图112舰上使用的LM2500燃气轮机由于受美国禁运影响到使用时限后也没有获得大修。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。这就是中国6艘装备燃气轮机的驱逐舰都采用外国产品的原因，其中112、113两艘驱逐舰因为受到美国禁运影响，其装备的LM2500燃气轮机到了使用时限也难以获得大修。2004年在珠海航展上首次展出的国产QC185燃机，该发动机以“太行”涡扇发动机核心机为基础改进而来，但其输出功率并不能满足中国大型水面舰艇的需要。航空动力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。GE9一个核心机解决了F-15，F-16，F-18这些世界知名战斗机、以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，体现出了核心机预研的巨大效益。美国经验：核心机预研是关键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的风扇放大并与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F-15，F-16，F-18这些世界知名战斗机、以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。新型驱逐舰可能仍采用仿制动力052B型的169舰在亚丁湾执行护航任务，小图为其所配装的国产化的GT25000燃气轮机。该燃气轮机经受住了亚丁湾护航行动的考验，表现出可靠的性能最近网络上开始流传所谓我国新驱逐舰分段开始建造的照片，网友和军迷们对于我国驱逐舰发展的热情随之更加高涨起来。后来出现了很多我国未来驱逐舰的想象图和技术分析，还有的朋友认为我国将来会建造满载排水量9000吨的防空驱逐舰，并且给它起了一个亲切的名字叫“九千岁”。GT25000仿制品已通过亚丁湾实战检验目前本国唯一可以立刻使用的舰载燃机是乌克兰GT25000舰用燃气轮机的仿制品，额定功率29兆瓦，实际输出功率在23兆瓦左右。据加拿大汉和杂志介绍，该国产燃气轮机已装在052B型驱逐舰上。四台GT25000燃机实际总功率在90兆瓦左右，而日本爱宕级防空驱逐舰和韩国KDX3级驱逐舰虽然都是万吨的满排，但也不过是70兆瓦的总功率水平。最近，我国海军编队长期在非洲亚丁湾执行护航任务，每批舰艇都要在海外连续执行任务数月之久，从未听说过052B型驱逐舰在护航过程中出现过动力问题。这说明国产GT25000燃机的可靠性和经济性都是适合我国国情的。现阶段，立足于GT25000的动力系统一方面应该继续改进其工艺和性能上不足之处，一方面完全可以通过对动力方案的调整做到我国将来各类主力舰只都有适合的动力可用。可以认为制约我国水面舰艇的中型舰用燃气轮机瓶颈已经突破。但是需要看到的是，我国主力舰只也仅仅是可以放心使用国外燃气轮机的仿制改进型号。网友制作的中国万吨级驱逐舰想像图，近期来说中国海军新型驱逐舰仍将是使用仿制动力。万吨级大型驱逐舰不是梦想在驱逐舰方面，继续深挖GT25000燃机的功率潜力，采用两台GT25000和两台舰用柴油交替工作的方式可以为满排在7000吨左右的驱逐舰使用，这很可能就是最近网络盛传的052C+防空驱逐舰，也就是分段照片流出的舰型。将QC280功率降低从而增加寿命和经济性，然后采用四台方案为9000吨满排驱逐舰提供动力，这就可以突破以往限制达到网友心目中“九千岁”大驱的境界，这个水平也和阿里伯克级驱逐舰相当，意味着我国主力防空舰综合性能达到美国主力舰的基本水平。9000吨的防空驱逐舰和同级别反潜通用驱逐舰已经完全能够支撑起一个航母编队的防空反潜反舰等综合任务。另外考虑将来海军对陆远程精确打击和驱逐舰单舰独立执行任务的需求，直接采用四台GT25000燃机驱动满排在11000-13000吨的大型综合驱逐舰。该舰采用大容量垂直发射系统容纳独立作战自卫所需的远中近防空导弹和用于攻击的反舰导弹对陆巡航导弹，并在综合完善雷达电子设备支持下，在一定海域执行综合性任务具有相当高效费比。该级别驱逐舰参与舰队作战时该舰可以作为火力加强性节点，负责舰队中需要强火力支援作战任务。结语：根据目前情况来看，虽然我国一定时期内海军主力舰只采用仿制GT25000燃机作为动力，但是这次新闻表明我国自研中等功率燃机项目正在稳定推进。为了避免以往航空发动机和燃机可靠性和持久性不足的问题，我国特别在小功率燃机试车中增加了长久试验特殊项目。而中等功率燃机QC185也完成了试制并且第一次点火开始试车工作，预计数年之内就能设计定型。从国产驱逐舰已经开工的情况来判断，国产燃气轮机已经基本解决问题，中国海军将展开新一波的造舰高潮。LM2500重新回到中国！ -多么慷慨的美国政府啊    LM2500+燃气轮机的额定功率达到了29788kW。最新的LM2500G4燃气轮机的动力更是达到了惊人的47370马力。上海市莘庄工业区官网8月23日发布消息，中国华电集团公司与美国通用电气公司航改型燃机合资项目落户上海市莘庄工业区签约仪式在兴国宾馆举行。国家有关部委，上海市副市长艾宝俊，华电集团公司总经理云公民，GE公司全球副总裁、中国区总裁Hutchinson，闵行区区委书记孙潮、区长莫负春、副区长程向民，莘庄工业区党工委书记王备军、管委会常务副主任陈建平等领导和嘉宾参加了签约仪式。在签约仪式上，上海市闵行区人民政府、华电分布式能源工程技术有限公司、通用电气(中国)有限公司、上海市莘庄工业区经济技术发展有限公司签署了关于华电GE航改型燃气轮机项目合作协议。华电GE合资的华电通用轻型燃机设备有限公司将首期投资1亿美元，主要生产航改型燃气轮机；GE将转移部分部件生产的核心技术，并逐步提高产品的国产化率。除组装与测试外，新的合资公司还将负责引进通用公司LM2500+G4、LM6000PD两款机型的销售、售后/现场等一系列服务。“华电通用合资项目落户上海闵行后，将与闵行现有的C919大飞机发动机和研发中心项目形成两翼，进一步增强闵行区先进重大装备制造业的产业集聚度，有力推动上海地区分布式能源的发展。”闵行区委书记孙潮在谈到该项目对闵行和上海发展意义时说。同时注册在闵行的华电闵行新能源有限公司目前正与莘庄工业区合作开展燃气分布式“热、电、冷”三联供项目，将会使用华电GE合资公司的燃气机型进行分布式能源供应，预计将替代闵行区现有燃煤锅炉120台，受益企业81家，替代燃煤量39.6万吨标煤；由于能源利用率提高，将为闵行区节约标煤7.75万吨，节能效益明显；减少排放CO2 126.7万吨，NO2 87吨，SO2 695吨，烟尘368吨。LM2500燃气轮机简介LM2500系列燃气轮机是美国通用动力公司于上世纪六十年代以TF39涡轮风扇发动机为蓝本研制的航改式燃气轮机。该系列燃气轮机有着非常广泛的用途，可应用于船舶动力，发电，石油开采等多种目的。最为主要的用途是作为军用舰艇的动力装置。由于该型燃气轮机性能优秀，所以美国与其他海军均采购LM2500燃气轮机作为作战舰艇的动力装置。从上世纪70年代初正式投入使用以来，LM2500系列燃气轮机已经销售了2000多台(包括工业和舰船)，占据了世界舰船燃气轮机的绝大部分份额。目前，用于舰船推进的LM2500和LM2500+燃气轮机的总运行时数已经超过惊人的5千万小时，这是其他任何一种舰船燃气轮机都难以企及的高度。 这一切都得益于LM2500的高性能、高可靠性和高利用率，也得益于其不断的升级改进。从最初的25500马力(18755千瓦)到G4的 47370马力(34841千瓦)，LM2500连续跨越了两个功率等级的台阶，从而充分满足了客户的需求。可以说，LM2500是最优秀、最成功的燃气轮机。从目前世界燃气轮机发展的趋势来看，很再难出现一种可以挑战甚至超越这座丰碑的新型燃气轮机了。而且燃气轮机属于高技术产品，研发必须具备雄厚的工业基础和长期不断的投入，目前世界上真正能设计、制造船用大功率燃气轮机的厂商数量也很少。研制背景1960年，应美国海军的要求，通用电气公司开始为海军沿岸炮艇开发新型燃气轮机动力装置。为了提高新型发动机的研制速度，在空、海军战斗机上已经获得大量采用的J79涡轮喷气发动机被选中为改装的原型机。第一台LM1500这是赋予新发动机的编号，意味着它可以提供15000马力（约11 兆瓦）等级的功率从1961年10月开始装艇进行海试，这是美国海军舰艇第一次采用燃气轮机作为动力装置。     根据试验中暴露出来的问题（主要是海水、盐雾对发动机部件的腐蚀问题，以及使用含硫量更高、密度更大、杂质也更多的船用柴油导致的腐蚀和磨损问题），通用电气公司在1963年获得了进一步的开发合同，小批量试生产LM1500燃气轮机来装备后续建造的炮艇，以扩大试验规模。到1966年，该型燃气轮机已经装备了17艘“阿沙维拉”级炮艇，采用两台柴油机（巡航）加一台燃气轮机（高速）的CODOG驱动方式。经过连续几年的装备试验后，LM1500终于在1969年正式定型，除用于海军舰艇之外，还广泛用作工业发电、油气泵站以及其他专用设备的动力。     鉴于LM1500燃气轮机的研制、试用成功，舰船燃气轮机动力装置得到了美国海军的认可，特别是在进行反潜作战时，装备燃气轮机动力装置的舰船加速性远高于装备蒸汽轮机动力装置的舰船，动力性、自噪音特性又远胜于装备柴油机动力装置的舰船（当时还缺少现代的浮筏减震技术）。这对于当时正困扰于红色狼群威胁的美国海军来说，的确是一种理想的解决方案。于是，美国海军也决定将燃气轮机化作为海军舰船动力发展的方向。不过与英国海军分别采用专门的小功率巡航燃气轮机和大功率加速燃气轮机的COGOG组合不同，美国海军走得更远，直接要求获得一种全工况燃气轮机，采用COGAG的推进组合方式。这样可以在主战舰船上装备同一个型号的燃气轮机，不仅能通过提高采购量来压低采购成本，还简化了对后勤支援的要求。     为了满足新一代大型驱逐舰超过30节的航速要求，其动力装置的总推进功率必须达到约10万马力（73550千瓦）；而为了保障动力装置的生命力，至少应设置两组独立的主机。这样，新舰应该设置4台同样的全工况燃气轮机作为动力，单机功率应该达到约2.5万马力（18387.54千瓦）。与之相比，苏联海军“卡辛”级驱逐舰的动力装置由8台1.1万马力（8090.5千瓦）燃气轮机组成，高下立见。 由于开发LM1500燃气轮机的过程中已积累了足够的研制经验，新型燃气轮机的发展合同毫无悬念地落到了通用电气公司手中。鉴于新型燃气轮机的功率等级比LM1500上了一个台阶，一般班的航空喷气发动机已经难以满足要求。当时美国空军最大、最重的飞机是研制中的C-5“银河”重型运输机，其上将要装备的通用电气TF39涡轮风扇发动机是当时推力最大的发动机，该机当仁不让地成为改装新型燃气轮机的最优选择。     TF39涡轮风扇发动机的源头来自于1959年，当时美国空军提出“轻重量燃气发生器”计划，后改称“先进涡轮燃气发生器计划”。这是一个由美国军方牵头、军工界共同参与的先进航空技术预研计划。由于燃气发生器属于涡轮发动机的核心部分，其性能高低决定了发动机的总体水平，技术难度也最大。通过开展“先进涡轮燃气发生器计划”，可以对关键技术进行先期研究，同时对燃气发生器（核心机）进行装机环境下的试验验证，从而降低型号研制的技术风险、缩短周期、减少成本。 1963年，在“先进涡轮燃气发生器计划”的支持下，通用电气公司开发出第一台“先进技术核心机”GEI。GEI核心机由14级轴流式高压压气机、环形燃烧室与2级冷却式高压涡轮组成，主要参数为：空气流量32公斤/秒，压比11，推力2272公斤，压气机前五级静子可调，直径0.61米，长度1.78米。在GEI的基础上，衍生出了三型值得注意的验证机GEI/6、GE9和GE1/10。     1964年5月，美国空军针对新型远程重型运输机的需求，提出发动机和飞机机体招标，其中要求发动机达到18000公斤级的推力。1965年4月，通用电气公司以GE1/6验证机参与投标，战胜了竞争对手普拉特·惠特尼公司。1965年12月，新型TF39发动机首次试车，1967年6月开始试飞，到了1968年10月，TF39发动机便开始了生产型交付。在获得美国海军的新型燃气轮机开发合同之后，1968年4月（这时TF39还未正式投产），通用电气公司以TF39涡轮风扇发动机的核心机为基础，开始了新型LM25OO燃气轮机的研制。广泛应用 1969年，通用电气公司生产出第一台LM2500样机，次年，样机被安装到一艘滚装船上进行了海上试验。试验证明，LM2500的输出功率达到了25500只力（18755千瓦），效率达到了35.5%，完全满足海军的要求。随后，通用电气公司开始新型燃气轮机的量产，第一艘装备LM2500燃气轮机的是DDG963“斯普鲁恩斯”号导弹驱逐舰。该舰采用两组燃气轮机、每一组均由2台LM2500组合而成的COGAG推进方案，最大航速达到33节。美国海军共建造了31艘8040吨的“斯普鲁恩斯”级导弹驱逐舰。该级舰现已从美国海军中退役，其中至少19艘已经被作为靶舰击沉。      采用LM2500燃气轮机的第二个大用户是FFG7“佩里”级护卫舰。为了降低设计成本，该级舰直接采用了“斯普鲁恩斯”级驱逐舰的一组2台LM2500燃气轮机动力装置，驱动一具可调距螺旋桨。美国海军共建造了51艘“佩里”级护卫舰，澳大利亚、西班牙也引进和仿制此型舰，该级舰现已有一部分从美国海军中退役。 1970年代后期，伊朗海军订购了6艘对空型“斯普鲁恩斯”级导弹驱逐舰，后来因为资金问题减为4艘。巴列维王朝被推翻后，伊朗最后撤销了这些舰的订货。当时建造工程已经基本完成，为了减小船厂损失，美国海军接过了这4艘舰的合同，即DDG993“基德”级导弹驱逐舰，动力装置同样为两组共4台LM2500燃气轮机。由于战斗力偏低，该级舰已从美国海军中退役。     为了满足美国/北约近海防御的要求，波音公司为美国海军建造了6艘“飞马座”级导弹水翼艇，CODOG方式驱动，排水航行时使用两台柴油机，水翼航行时的动力为1台LM2500燃气轮机。 1970年代后期，美海军原计划设计型装备“宙斯盾”系统的核动力巡洋舰，但因为成本问题最终撤销。取而代之的是设计一型“斯普鲁恩斯”级的派生舰，即9466吨的CG47“提康德罗加”级导弹巡洋舰。“提康特罗加”级巡洋舰的建造总数为27艘，也使用了两组共4台LM2500燃气轮机。之后装备MK41多用途导弹垂直发射系统和“宙斯盾”系统的新型驱逐舰的大量服役，该级舰第一批建造的5艘由于装备的是Mk26 Mod5型双臂式导弹发射装置，“宙斯盾”系统的威力难以完全发挥，已经提前退役，其中，CG50“福吉谷”号已经于2006年11月2日作为靶舰被击沉。     为了对抗未来的新威胁以及满足美国海军当时计划拥有60帅雯舰的要求，1981年，美国海军开始投资发展新一代的驱逐舰，即现在的DDG51“阿利·伯克”级导弹驱逐舰。该舰装备“宙斯盾”系统和MK41多用途导弹垂直发射系统，成本较“提康特罗加”巡洋舰要低，用于弥补后者不能大量建造而造成的防空火力空白。“阿利·伯克”级导弹驱逐舰建造数达到了52艘，同样使用4台LM2500燃气轮机。得益于新型材料、工艺的发展，以及长期运行的经验，LM2500的功率提高到了每台30600马力（22506千瓦），效率达到了36.2%。     由于LM2500燃气轮机的优异性能，其他国家海军的舰艇也大量采用LM2500作为推进动力。到上世纪末，LM2500燃气轮机的总装机数已经超过1800台，近30个国家的海军共350多艘各类舰艇装备了870多台舰用LM2500，累计海上运行时间超过600万小时，总运行时间超过了1800万小时。结构与系统压气机    压气机是燃气轮机的主要部件之一，它的作用是提高流经空气的压力，向燃烧室供给符合要求的压缩空气。压气机性能的优劣直接影响燃气轮机的功率、油耗、工作稳定性和可靠性等主要性能。LM2500的压气机为16级、高压比、轴流单转子设计，主要由压气机前承力机匣、压气机转子、压气机静子（中机匣）和压气机后承力机匣等组成。压气机静子的前端由前承力机匣壳体支撑，后部由压气机后承力机匣支撑。而压气机转子的前端由滚柱轴承支撑，后端由滚珠轴承支撑。     前承力机匣形成了压气机进口空气的流通通道，毂部与外壳之间用导流支板联接，支板为空心结构，内有回油池的滑油供油和回油管路。该机匣同时还支承着压气机前轴承、进气管、整流罩、压气机壳体的前端、进气导叶内支承、输入齿轮箱和回油池端盖。在机匣中还有密封压力和通风等的空气通道，以及监测压气机进口空气压力、温度等参数的传感器    压气机转子是一个高速旋转、对吸入空气做功使其压力上升的部件，核心是一个带有圆周分布的燕尾榫槽的短鼓-轮盘混合结