大国之心——055的动力充沛得简直不像话
2018-06-28 17:28:04
2017年是中国海军在公众眼里最耀眼的一年,也是中国海军吸引全国人民眼球最多的一年,也是中国海军给全国人民带来惊喜和欢乐最多的一年,也是中国海军自建立以来最扬眉吐气的一年,也是中国工业在新时代有中国特色的社会主义启航之际锦上添花最出彩的一年,这一年也是中国军工和中国海军带给全国人民喜悦最多,礼物最大最沉的一年,这一年,无数的爱国者奔走相告,喜不自禁。
这一年,中国的第一艘国产航母下水,这一年中国的第一艘055型万吨大型驱逐舰下水,这一年江南造船厂一个厂的船坞就里里外外摆满了可以武装一个中等军事强国海军的舰队,中国海军渐渐显示出只有王者才有的荣耀。
不过,在笔者看来,2017年的中国海军最耀眼的明星还是055万吨大驱。052D已经被称为“过气网红”虽然这样的说法有点不公道,有点外行话,有点调侃,但是在万吨大驱万丈光芒的映照下,只是没有更强的光照度而已。
002国产航母当然也是光芒万丈,一直到今天仍然是中国海军最耀眼的一颗明星。不过,在内行看来相比较即将到来的003型电磁弹射型航母就相形见绌了。
002航母在比先进技术应用,比追赶,比超越上仍然不如055万吨大驱那么有超越感。

055万吨大驱给所有人(包括外军)的感觉就是具有极为犀利、无可辩驳的超越感。它的横空出世将曾经显赫一时的老牌海上王牌的美国伯克级、英国的45型、日本的爱宕级、韩国的世宗大王级甩出了几条街,锋芒所向直逼美国的DDG1000朱姆沃尔特15000吨隐身大驱。
比较容易引人发笑的是,人们一想起朱姆沃尔特就不免想起它倒霉的频出事故和故障,想起它失去动力的“漂流瓶”史,想起它吹嘘的电磁炮研发失败,不得不换成常规火炮的龌龊史,想起它原本要造30艘结果只让造3艘的尴尬境地。
055大舰下水引来媒体、自媒体和军迷以及全国人民的欢呼,接着就是112对和128坑的大讨论(笔者还引发了是不是安排了反舰弹道导弹上055的讨论,那块基本等于48坑面积的空地不会是055舰上的官兵留着种菜的自留地吧?这个悬念还在哦),还有就是对携带的各种导弹、一体式桅杆,以及双体制雷达(这绝对先进,就连美国还没有在所有的伯克舰上用上,美海军已经宣布将在伯克III上装有源相控阵雷达,现在的还基本都是无源相控阵雷达,比055落后一代),讨论的非常热烈。但是唯独对055大舰发动机谈论的少,特别是官方,三缄其口,问也问不出来。
“有一说一”(笑),其实长期阻碍中国海军发展壮大的根本原因主要是发动机
航空发动机,特别是涡扇发动机,尤其是大推力涡扇发动机是后工业时代王冠上最大的那块钻石,是当代制造业最璀璨的那颗明珠,集中体现了工业之美,是制造业最大的质感之美。
世界上的老牌航空发动机国家不但能研发和制造大推力的涡扇发动机,还能将涡扇发动机技术用于舰船动力用的燃气轮机。所谓“一招鲜吃遍天”,不但如此,还发挥成“一招鲜吃遍海”。有军备专家统计过,世界半数以上的西方以及发展中国家的舰船用的都是美国研发和生产的LM2500燃气轮机,被传为“动力神器”,国内的不少人(主要是跪舔派人士)一说起来,敬仰之情溢于言表,都能喷的唾沫星子乱飞、翻白眼口吐白沫,呵呵。
用航空发动机改燃气轮机叫“航改燃”,不过因为技术上实现太难,世界上能用喷气式发动机改燃气轮机的国家,五个指头伸不齐。有人说日本生产大功率燃气轮机,不错,但是日本生产的燃气轮机的核心机是英国罗罗公司的,日本自研的“心神”用的XF5-1涡扇发动机,加力推力才5吨,几乎是太行发动机的三分之一,航改燃则根本不会。最近日本正式宣布“心神”下马,究其原因其实还是高推比的涡扇发动机研制不出来,按照一般规律,日本要研制出12吨推力级的军用“大推”,牟足了劲也要到本世纪中叶,只能“呵呵”了。
美国自己的伯克级驱逐舰,甚至跟随航母,被称为航母奶妈的5万吨的“供应”级快速战斗支援舰,用的都是LM2500。韩国的世宗大王和日本的爱宕级大型驱逐舰看上去神气活现,动力都是美国造的LM2500,都说日韩是栓在美国战车上的,其实主要是狗腿是栓在美国战车上的,美国栓它们的绳子里就包括舰船动力。没有美国的动力,日韩的军舰不过是一堆不能动的废铁。日本号称先进国家,但是舰用燃气轮机一项始终不能自己研发和生产。
一台小小的燃气轮机可以推动几万吨的大船在海上叱咤风云,的确是后工业时代制造业的“妖孽”。但是,这项技术和涡扇发动机一样,只有极少数国家垄断,限制了大部分国家发展海军,更谈不上强大的海军。
英国是老牌的航空发动机制造大国,同时也是老牌的燃气轮机制造大国,就连英国历史上最大的战舰7万吨的“伊丽莎白女王”级航母也用的是英国自产的TM-30燃气轮机,而且主机只有2台TM-30。

图 正在吊装的伊丽莎白航母的TM30燃气轮机
总之,有没有合格的燃气轮机实际上成了衡量一个大国海军的标准。
从某种意义上说,核动力虽然说起来极其高大上,但是研制难度还不如燃气轮机,这也不是乱讲,全世界能造核反应堆发电的国家有十几个,但是能造燃气轮机的,特别是完全自主知识产权燃气轮机的国家,只有几个(美、英、法、中,乌克兰算半个,其他都不行)。
燃气轮机,中国海军发展曾经的最大瓶颈
中国海军曾几何时一直受制于没有合适的燃气轮机可用,以前曾经说我们建设一支强大的海军采取的是“小步快跑”建设方针,如果没有可用的燃气轮机,这小步快跑也快不起来,这一点也不夸大。
突变来自21世纪初,052C大型驱逐舰横空出世,懂行的人明白,052C的出现预示着中国已经开始向彻底解决舰船动力这个龙门冲击。特别是052C之后下饺子般不断下水的052D,每次下水都引来一片由衷的赞叹,虽然人们赞叹052D上面的一块快如同小火山般喷发的各型导弹垂发装置,赞叹舰桥四周先进的平板有源相控阵雷达,但是真正能够让052D取得出生证的恰恰是她的动力,也就是中国真正解决了舰船用的燃气轮机问题,这才是根本。
不过,人们在惊喜的同时也不断心存疑惑,难道中国的大型驱逐舰就停在052D这样的六七千吨的水平上了吗?
中国是个海洋大国,环顾我们四周的海洋,游弋着的美、日、韩军舰,要么是9500吨的伯克,要么是10000吨以上的“大王”和“爱荡”。
有人说,我们造不了这样的大舰还是老问题,说来说去还是动力,或者说根本问题还是动力,其实没有说错。
有时候我们也常常自我安慰。
比如军迷圈里常常泛起这样一种议论:052D这样的大型驱逐舰已经很不错了,即便不如美国的伯克型驱逐舰,也能完成远洋航行的任务,有人甚至将052D定性为未来中国航母的“带刀护卫”,但是谁心里都明白,052D在适航性和自持力上仍然偏小,中国航母要走出去,需要更适配的大型舰船,包括更加大型的远洋型多用途战舰。
052D的动力系统换装了两台乌克兰DN-80型的国产改进型QC-280型燃气涡轮机、资料显示国产QC-280单台功率达到30兆瓦级别折合40800马力、比美军伯克级的LM-250单台功率25000马力还要强劲百分之30!(体积也相应较大)两台共81600马力作为高速航行动力、与两台国产V1163TB83柴油发动机(单台9800马力)共19600马力作为低速巡航动力。相较052C、052D的动力已经大幅度跃升!
然而,更大型的战舰就要有更加强劲的动力,中国海军要真正驶向蓝色大洋,这个门槛必须迈过去。
石破天惊,就在人们还在为中国海军更大的舰艇动力怎么解决发愁时,武汉701所几乎是一夜间建筑起055大舰的陆地模型,那巨大的舰体预示着将要建造的大舰排水量惊人,让密切关注的人们齐声欢呼起来。
有关055动力先看看国防部发言人权威说法
记者:昨天海军新型驱逐舰首舰下水仪式在上海举行,外界称之为“055”型,有分析认为,该型舰将在中国航母编队及“蓝水海军”建设中扮演重要角色。请介绍具体情况。
吴谦:该新型驱逐舰由我国自主开展设计,排水量万吨级,采用全燃动力和射频综合集成技术,采用通用垂直发射,舰上作战、平台和通信网络一体化集成。
我再强调一下,武器装备建设服从和服务于国防政策和国家安全战略。发展远海护卫装备,有利于中国在护航等国际行动中承担更多责任、发挥更大作用,有利于维护世界和平稳定。中国防御性的国防政策、积极防御的军事战略是明确的,决不会因为发展先进武器而改变。
大国海军必须有大国动力,国产超越型大功率燃气轮机横空出世
先进不是从天上掉下来的。
2015年美国的航空发动机与燃气轮机厂家GE公司、普惠公司和英国的罗罗公司(全球资本主义国家最大的三家飞机和燃气机生产厂家)都与中国的叶片制造厂签订了低压叶片的合同,一订就是十年,这是了不得的大事。要知道现在在全世界飞的客机发动机上的低压涡轮叶片基本上都属于这三家,寿命都在20万小时以上。
比如无锡航亚科技,17年向赛峰交付压气机叶片20万件,其中包括LEAP发动机(配装新一代空客A320neo,波音737MAX,C919等飞机)叶片15万件,大概占总份额的30%。未来几年会提高到55万件。而且还和GE、罗罗合作,类似CF6等航空发动机和燃气轮机压气机叶片他都参与研制和交付。国内的CJ-1000发动机的精锻压气机叶片、整机叶盘等零组件也是无锡航亚科技供应的。
另外像江苏隆达、江苏永瀚、无锡润和在高温合金材料制备、精密铸造、叶片机加等方面的研制和制造都有相当的实力。
无锡地区已初步形成了“两机”领域铸造和锻造叶片较完整的产业链条,未来一片光明。
这预示着中国航空发动机和燃气轮机(两机)技术已经得到世界上最好的发动机和燃气轮机厂家的承认,据国内媒体报道,有的叶片每片售价3000美元(发动机的叶片),可见叶片的可靠性和质量的先进性。
2015年第三届冯如奖航空精英奖获得者之一李孝堂事迹2.先进间冷热力循环40MW功率级舰船用燃机性能达世界领先水平 。
他主持突破了先进间冷循环燃机总体气动热力与结构设计、机上紧凑型高效低损失间冷系统、高性能压气机与动力涡轮、高温高效燃烧室、全权限数字式控制系统等关键技术,实现ISO条件下,热效率为42.2%,超过同档功率世界最先进的英国船用燃机MT30。
前面说过MT30当初用在英国的伊丽莎白航母上时,国内崇洋军迷大呼神器,惊叫是“妖孽”!
MT30一台小小的发动机居然有4万千瓦的功率,五万四千马力!!!当然是妖孽,伊丽莎白航母只需要2台MT30(还有2台小燃气轮机和2台柴油机)就可以全电推动六万五千吨的巨大舰体达到28海里的时速,的确是妖孽。
更为妖孽的是,美国的DDG1000朱姆沃尔特驱逐舰一万五千吨世界上最大的驱逐舰也用的是2台MT30,航速达到35海里,而美国的濒海战斗舰只用一台,航速竟然可以达到35-45海里,其热效率为42.2%,大大超过已经很强劲的其他燃气轮机的35%左右。
中国引进乌克兰的GT25000其额定功率为25000~29000kW,效率为35.8%~37.5%.
现在我们来看看中国引进GT25000后升级改进的QC280,也基本是这个数值,略有提高。
但是,但是,但是。。。。。。
但是703所突破了间冷回热技术后的QC280ICR(IC是中冷,R是回热),功率已经超过4万千瓦,热效率超过MT30达到42.2%,接近6万马力!
QC280ICR的的确确已经是中冷回热全有的新型燃气轮机,绝对是逆天之作。
读者看到这里恐怕是有点不耐烦了,这样眼花缭乱的数据,这样多的国家这样多的型号谁记得住呀?
那你就记得一句话就行,中国至少有2型国产燃气轮机超过了被称为“妖孽”的美国和英国同类型的燃气轮机。其中还有他们航母用的燃气轮机哦(仔细参考上图,注意红圈里的数据,进行简单的对比)。
还要说的是,国产的这2型燃气轮机,一型代号叫QC280ICR,一型我们干脆就叫它李孝堂型算了。
QC280ICR是引进乌克兰GT25000型燃气轮机技术,经过近20年的升级改造已经脱胎换骨的国产燃气轮机,这型燃气轮机的最大特点是当初是乌克兰研发的一型专门为舰船动力设计的燃气轮机,国产化后又在原型机的基础上加上了中国自己的中冷间热技术,使原型机的功率几乎提高了近40%,因为加入的是我们自己的先进技术,即便是乌克兰也不再好意思说这就是乌克兰的燃气轮机了。这事儿必须说明白,否则有人不承认这是国产燃气轮机。
第2型(李孝堂型)就完全是中国自己知识产权的燃气轮机了,因为它是在著名的WS10太行航空发动机“航改燃”改成的舰船用燃气轮机。

图 国产先进燃气轮机(替代图)
QC-280 的功率是28.67MW,增加间冷循环之后,通常能提高功率40%,达到40MW(54400马力)。源自WR-21的TM-30的功率是48000马力。
5.44万马力的QC-280IC 间冷循环燃气轮机已完成中试。
技术先进性说明:项目的实施,可以有效填补国内空白,实现燃气轮机间冷回热复杂循环,大幅提高燃气轮机的总功率,打破新一代燃气轮机研发的重要瓶颈,从而有助于国内新一代舰用燃气轮机早日赶上世界先进技术水平。
读者看到这里可能已经看的眼花缭乱了,笔者请读者再坚持一下,毛主席说过,胜利往往就是再坚持一下的努力之中。
有关的文献八股如下:
主要技术参数:单台间冷器出气温度55°C,散热量≥880Kw;在0.5MPa压力下,无渗漏点;整机无变形和渗漏;中性盐雾腐蚀后,腐蚀面积不超过表面积的2.5%。
附件
一、新产品研制的国内外行业背景 (节选)
本项目产品间冷器由换热芯体等关键部件组成,主要材料为有色金属材料铜镍合金等,其应用于新一代燃气轮机,是采用先进间冷回热循环方式燃气轮机的重要部件,间冷回热循环(ICR-Intercooling Recuperated)是在简单循环的基础上,增加压缩空气中间冷却器(简称间冷器)和排气回热器组成的燃气轮机复杂循环方式。间冷器的应用可以增加燃气轮机进气压力,通过加大单循环空气进气量,在不改变原有燃气轮机的基本结构的情况下,大幅提高燃气轮机的总功率,在军用、民用方面具有重大意义。
二、新产品研制的意义
燃气轮机是一个涉及国家能源和国防安全的战略性产业,是能源动力装备领域的最高端产品,代表了装备制造业的最高技术水平,被誉为动力机械装备领域“皇冠上的明珠”。是否掌握制造燃气轮机关键技术直接关系到各国的国际地位。发达国家都把燃气轮机作为国家最重要的产业长期支持。燃气轮机相关技术是关系国家能源及国防安全的战略性新兴产业。
采用先进复杂循环是提高燃气轮机性能的主要途径之一,在间冷回热(ICR)循环和间冷(IC)循环中,间冷器是对燃气轮机性能有重要影响的关键部件。空气经低压压气机压缩后,通过间冷器进入高压压气机,从而降低了进入高压压气机的空气温度,高压压气机的压缩耗功显著减少,整个机组功率得到明显提高。我国燃气轮机间冷器技术的发展起步较晚,因此,对舰船用燃气轮机间冷器的设计和优化展开研究具有重要的现实意义。
项目的实施,可以有效填补国内燃气轮机间冷器产品的空白,实现燃气轮机间冷回热复杂循环,大幅提高燃气轮机的总功率,打破新一代燃气轮机研发的重要瓶颈,从而有助于国内新一代舰用燃气轮机早日赶上世界先进技术水平,解决国内困扰海军装备、大型商用轮船多年的“心脏病”问题,保障我国能源安全和发展,实现能源的高效、清洁利用,为国民经济建设和国防工业做出贡献。
振奋!就是这两个字!振奋!
2台5.44万马力的QC280IC主机加辅机总功率14万马力,推动055舰已经没有问题,要知道伯克级也不过将将10万马力。加上055优秀的线性,航速肯定高于32海里每小时。
要知道英国的伊丽莎白航母,两台主机也不过单台4万8千马力。
动力方面,伊丽莎白女王级采用IFEP整合式
电力推进系统以两具单机功率36MW级(48000马力)的罗尔斯·罗伊斯MT-30燃气涡轮、两具单机功率11MW级(15000马力)的Wartsila 16V38B柴油机以及两具单机功率9MW级(12000马力)的Wartsila 12V38B柴油机作为发电机动力来源,总输出功率在108MW(约145000马力)以上,其中80MW用于驱动四具法国Converteam生产的先进感应电动机(单机功率20MW),带动双轴螺旋桨(桨叶直径6.7m);每轴由两个电动机驱动,两机可单独分割操作,需要高功率输出时则串联使用。先前皇家海军45型驱逐舰与美国朱姆沃尔特级驱逐舰的电力推进系统,也都采用Converteam的先进感应电动机。
另外,055舰也是采用电力推进系统,主机与辅机加柴油机总输出功率不会小于14万马力,比俄罗斯的光荣级巡洋舰还大2万马力!
055舰燃气轮机功率如此大,堪比伊丽莎白航母。为什么会如此接近英国航母的功率?主要是伊丽莎白不追求高航速,伊丽莎白航母最高航速是27海里。而055至少应该达到32海里,考虑到将来要跟上中国的核动力航母的35海里,055最高航速应该是35海里每小时(甚至更高)。太厉害了。
也怨不得701所急而把火的把055一比一的模型推出来。
目标舰,目标舰,目标舰!
长期以来,我军在现代化装备领域一直大大的落后于世界先进海军强国,这是不争的事实。刚刚解放,中国是一个连钉子都要进口的国家,一穷二白,百废待兴。
整整50年代、60年代、70年代甚至80年代,发愤图强的中国人民勒紧裤腰带建设起了一个基本完整的重工业体系(别忘了父辈们在挨饿的日子里,度过的那个激情燃烧的岁月)。
艰苦的日子我们是数着天数熬过来的。
那时候我们的目标就是把一个旧中国没有的工业基础补起来,把吃不饱的肚子填起来。
军事战略方面,我们可以做到将敌人放进来打,可以保证它有来无回,但是打出去,包括解放台湾我们的实力还远远不够,我们手中的先进武器太少,即便我们有了两弹一星,总不能上来就打核战争,许多方面特别是技术上我们还受制于人。
积累终于爆发了!
自从苏联解体,中国的军事技术水平就的到了跨越式的发展。老一辈军工和长时间的基础积累终于在千禧年之后迎来的军事武器爆炸式的发展,从开始的歼十,到167舰,168舰,然后是中华神盾舰的170舰171舰,到现在的歼二十,055万吨大驱,技术发展速度是难以令人置信的。十几年前,论坛里讨论的最多的就是如何用歼七歼八打F22,如何用江湖级打阿利伯克。
但是现在不用了。别说印度、越南这些国家,就是美国和西方还有日本也很难接受中国如此跨越式的发展。
过去出个新装备大家可是跟打鸡血似得要讨论好几年的,那个兴奋劲儿就别提了,比如歼十,比如中华神盾,比如辽宁舰。
渐渐的我们发现我们不能满足了,我们在补齐了“有没有”这个短板后,又开始了补齐“好不好”这个短板。我们已经不能满足把没有的补齐,还要把好的补齐。
这个好的,就是通常所说的“目标”。
这就是传说中的“目标舰”“目标机”“目标艇”“目标弹”“目标车”“目标炮”“目标枪”等等,这个目标就是赶超世界最先进水平这个目标,不达目的誓不罢休!
现在看来,055万吨大驱已经是我们要达到的目标舰,她的各项性能都是目前世界上同类舰种中最大的、最好的、最先进的,没有之一。
中国海军彻底解决了动力问题,意味着将从此大踏步的从黄水走向深蓝,相信055充沛的动力还为未来更先进武器的上舰打下了坚实的基础。
随着全电舰、全能舰概念在中国海军的不断成熟,电磁推进、电磁炮、激光炮、射线武器等领先军事科技也会逐渐走上055这个有充沛动力的平台,正所谓“有了梧桐树,不愁凤凰来”,这就是动力先行的意义。
更为令人鼓舞的是,中国的国产航母也将发动机换为国产燃气轮机,央视1还有专题报道了为国产航母研制的燃气轮机部件在国产大型锻压机机上进行锻件材料及热处理镜头,这意味着中国8-9万吨的航母也将使用国产先进的燃气轮机。
国产航母使用国产燃气轮机做动力,这再次证明了大功率国产燃气轮机取得的巨大成就!
记得上世纪八九十年代美军公然叫嚣,称以后美军所有的装备——包括服役和在研——要领先全球其它国家军队至少一个代差。进入21世纪第二个十年,随着中国各种“目标装备”的不断涌现,美国的牛皮一个个被戳破,单就海军装备而言,055的出现无疑是我们反超美帝并领先一代的里程碑标志!
有实力,才有尊严!
厉害了,我的国!
这一年,中国的第一艘国产航母下水,这一年中国的第一艘055型万吨大型驱逐舰下水,这一年江南造船厂一个厂的船坞就里里外外摆满了可以武装一个中等军事强国海军的舰队,中国海军渐渐显示出只有王者才有的荣耀。
不过,在笔者看来,2017年的中国海军最耀眼的明星还是055万吨大驱。052D已经被称为“过气网红”虽然这样的说法有点不公道,有点外行话,有点调侃,但是在万吨大驱万丈光芒的映照下,只是没有更强的光照度而已。
002国产航母当然也是光芒万丈,一直到今天仍然是中国海军最耀眼的一颗明星。不过,在内行看来相比较即将到来的003型电磁弹射型航母就相形见绌了。
002航母在比先进技术应用,比追赶,比超越上仍然不如055万吨大驱那么有超越感。

055万吨大驱给所有人(包括外军)的感觉就是具有极为犀利、无可辩驳的超越感。它的横空出世将曾经显赫一时的老牌海上王牌的美国伯克级、英国的45型、日本的爱宕级、韩国的世宗大王级甩出了几条街,锋芒所向直逼美国的DDG1000朱姆沃尔特15000吨隐身大驱。
比较容易引人发笑的是,人们一想起朱姆沃尔特就不免想起它倒霉的频出事故和故障,想起它失去动力的“漂流瓶”史,想起它吹嘘的电磁炮研发失败,不得不换成常规火炮的龌龊史,想起它原本要造30艘结果只让造3艘的尴尬境地。
055大舰下水引来媒体、自媒体和军迷以及全国人民的欢呼,接着就是112对和128坑的大讨论(笔者还引发了是不是安排了反舰弹道导弹上055的讨论,那块基本等于48坑面积的空地不会是055舰上的官兵留着种菜的自留地吧?这个悬念还在哦),还有就是对携带的各种导弹、一体式桅杆,以及双体制雷达(这绝对先进,就连美国还没有在所有的伯克舰上用上,美海军已经宣布将在伯克III上装有源相控阵雷达,现在的还基本都是无源相控阵雷达,比055落后一代),讨论的非常热烈。但是唯独对055大舰发动机谈论的少,特别是官方,三缄其口,问也问不出来。
“有一说一”(笑),其实长期阻碍中国海军发展壮大的根本原因主要是发动机
航空发动机,特别是涡扇发动机,尤其是大推力涡扇发动机是后工业时代王冠上最大的那块钻石,是当代制造业最璀璨的那颗明珠,集中体现了工业之美,是制造业最大的质感之美。
世界上的老牌航空发动机国家不但能研发和制造大推力的涡扇发动机,还能将涡扇发动机技术用于舰船动力用的燃气轮机。所谓“一招鲜吃遍天”,不但如此,还发挥成“一招鲜吃遍海”。有军备专家统计过,世界半数以上的西方以及发展中国家的舰船用的都是美国研发和生产的LM2500燃气轮机,被传为“动力神器”,国内的不少人(主要是跪舔派人士)一说起来,敬仰之情溢于言表,都能喷的唾沫星子乱飞、翻白眼口吐白沫,呵呵。
用航空发动机改燃气轮机叫“航改燃”,不过因为技术上实现太难,世界上能用喷气式发动机改燃气轮机的国家,五个指头伸不齐。有人说日本生产大功率燃气轮机,不错,但是日本生产的燃气轮机的核心机是英国罗罗公司的,日本自研的“心神”用的XF5-1涡扇发动机,加力推力才5吨,几乎是太行发动机的三分之一,航改燃则根本不会。最近日本正式宣布“心神”下马,究其原因其实还是高推比的涡扇发动机研制不出来,按照一般规律,日本要研制出12吨推力级的军用“大推”,牟足了劲也要到本世纪中叶,只能“呵呵”了。
美国自己的伯克级驱逐舰,甚至跟随航母,被称为航母奶妈的5万吨的“供应”级快速战斗支援舰,用的都是LM2500。韩国的世宗大王和日本的爱宕级大型驱逐舰看上去神气活现,动力都是美国造的LM2500,都说日韩是栓在美国战车上的,其实主要是狗腿是栓在美国战车上的,美国栓它们的绳子里就包括舰船动力。没有美国的动力,日韩的军舰不过是一堆不能动的废铁。日本号称先进国家,但是舰用燃气轮机一项始终不能自己研发和生产。
一台小小的燃气轮机可以推动几万吨的大船在海上叱咤风云,的确是后工业时代制造业的“妖孽”。但是,这项技术和涡扇发动机一样,只有极少数国家垄断,限制了大部分国家发展海军,更谈不上强大的海军。
英国是老牌的航空发动机制造大国,同时也是老牌的燃气轮机制造大国,就连英国历史上最大的战舰7万吨的“伊丽莎白女王”级航母也用的是英国自产的TM-30燃气轮机,而且主机只有2台TM-30。

图 正在吊装的伊丽莎白航母的TM30燃气轮机
总之,有没有合格的燃气轮机实际上成了衡量一个大国海军的标准。
从某种意义上说,核动力虽然说起来极其高大上,但是研制难度还不如燃气轮机,这也不是乱讲,全世界能造核反应堆发电的国家有十几个,但是能造燃气轮机的,特别是完全自主知识产权燃气轮机的国家,只有几个(美、英、法、中,乌克兰算半个,其他都不行)。
燃气轮机,中国海军发展曾经的最大瓶颈
中国海军曾几何时一直受制于没有合适的燃气轮机可用,以前曾经说我们建设一支强大的海军采取的是“小步快跑”建设方针,如果没有可用的燃气轮机,这小步快跑也快不起来,这一点也不夸大。
突变来自21世纪初,052C大型驱逐舰横空出世,懂行的人明白,052C的出现预示着中国已经开始向彻底解决舰船动力这个龙门冲击。特别是052C之后下饺子般不断下水的052D,每次下水都引来一片由衷的赞叹,虽然人们赞叹052D上面的一块快如同小火山般喷发的各型导弹垂发装置,赞叹舰桥四周先进的平板有源相控阵雷达,但是真正能够让052D取得出生证的恰恰是她的动力,也就是中国真正解决了舰船用的燃气轮机问题,这才是根本。
不过,人们在惊喜的同时也不断心存疑惑,难道中国的大型驱逐舰就停在052D这样的六七千吨的水平上了吗?
中国是个海洋大国,环顾我们四周的海洋,游弋着的美、日、韩军舰,要么是9500吨的伯克,要么是10000吨以上的“大王”和“爱荡”。
有人说,我们造不了这样的大舰还是老问题,说来说去还是动力,或者说根本问题还是动力,其实没有说错。
有时候我们也常常自我安慰。
比如军迷圈里常常泛起这样一种议论:052D这样的大型驱逐舰已经很不错了,即便不如美国的伯克型驱逐舰,也能完成远洋航行的任务,有人甚至将052D定性为未来中国航母的“带刀护卫”,但是谁心里都明白,052D在适航性和自持力上仍然偏小,中国航母要走出去,需要更适配的大型舰船,包括更加大型的远洋型多用途战舰。
052D的动力系统换装了两台乌克兰DN-80型的国产改进型QC-280型燃气涡轮机、资料显示国产QC-280单台功率达到30兆瓦级别折合40800马力、比美军伯克级的LM-250单台功率25000马力还要强劲百分之30!(体积也相应较大)两台共81600马力作为高速航行动力、与两台国产V1163TB83柴油发动机(单台9800马力)共19600马力作为低速巡航动力。相较052C、052D的动力已经大幅度跃升!
然而,更大型的战舰就要有更加强劲的动力,中国海军要真正驶向蓝色大洋,这个门槛必须迈过去。
石破天惊,就在人们还在为中国海军更大的舰艇动力怎么解决发愁时,武汉701所几乎是一夜间建筑起055大舰的陆地模型,那巨大的舰体预示着将要建造的大舰排水量惊人,让密切关注的人们齐声欢呼起来。
有关055动力先看看国防部发言人权威说法
记者:昨天海军新型驱逐舰首舰下水仪式在上海举行,外界称之为“055”型,有分析认为,该型舰将在中国航母编队及“蓝水海军”建设中扮演重要角色。请介绍具体情况。
吴谦:该新型驱逐舰由我国自主开展设计,排水量万吨级,采用全燃动力和射频综合集成技术,采用通用垂直发射,舰上作战、平台和通信网络一体化集成。
我再强调一下,武器装备建设服从和服务于国防政策和国家安全战略。发展远海护卫装备,有利于中国在护航等国际行动中承担更多责任、发挥更大作用,有利于维护世界和平稳定。中国防御性的国防政策、积极防御的军事战略是明确的,决不会因为发展先进武器而改变。
大国海军必须有大国动力,国产超越型大功率燃气轮机横空出世
先进不是从天上掉下来的。
2015年美国的航空发动机与燃气轮机厂家GE公司、普惠公司和英国的罗罗公司(全球资本主义国家最大的三家飞机和燃气机生产厂家)都与中国的叶片制造厂签订了低压叶片的合同,一订就是十年,这是了不得的大事。要知道现在在全世界飞的客机发动机上的低压涡轮叶片基本上都属于这三家,寿命都在20万小时以上。
比如无锡航亚科技,17年向赛峰交付压气机叶片20万件,其中包括LEAP发动机(配装新一代空客A320neo,波音737MAX,C919等飞机)叶片15万件,大概占总份额的30%。未来几年会提高到55万件。而且还和GE、罗罗合作,类似CF6等航空发动机和燃气轮机压气机叶片他都参与研制和交付。国内的CJ-1000发动机的精锻压气机叶片、整机叶盘等零组件也是无锡航亚科技供应的。
另外像江苏隆达、江苏永瀚、无锡润和在高温合金材料制备、精密铸造、叶片机加等方面的研制和制造都有相当的实力。
无锡地区已初步形成了“两机”领域铸造和锻造叶片较完整的产业链条,未来一片光明。
这预示着中国航空发动机和燃气轮机(两机)技术已经得到世界上最好的发动机和燃气轮机厂家的承认,据国内媒体报道,有的叶片每片售价3000美元(发动机的叶片),可见叶片的可靠性和质量的先进性。
2015年第三届冯如奖航空精英奖获得者之一李孝堂事迹2.先进间冷热力循环40MW功率级舰船用燃机性能达世界领先水平 。
他主持突破了先进间冷循环燃机总体气动热力与结构设计、机上紧凑型高效低损失间冷系统、高性能压气机与动力涡轮、高温高效燃烧室、全权限数字式控制系统等关键技术,实现ISO条件下,热效率为42.2%,超过同档功率世界最先进的英国船用燃机MT30。
前面说过MT30当初用在英国的伊丽莎白航母上时,国内崇洋军迷大呼神器,惊叫是“妖孽”!
MT30一台小小的发动机居然有4万千瓦的功率,五万四千马力!!!当然是妖孽,伊丽莎白航母只需要2台MT30(还有2台小燃气轮机和2台柴油机)就可以全电推动六万五千吨的巨大舰体达到28海里的时速,的确是妖孽。
更为妖孽的是,美国的DDG1000朱姆沃尔特驱逐舰一万五千吨世界上最大的驱逐舰也用的是2台MT30,航速达到35海里,而美国的濒海战斗舰只用一台,航速竟然可以达到35-45海里,其热效率为42.2%,大大超过已经很强劲的其他燃气轮机的35%左右。
中国引进乌克兰的GT25000其额定功率为25000~29000kW,效率为35.8%~37.5%.
现在我们来看看中国引进GT25000后升级改进的QC280,也基本是这个数值,略有提高。
但是,但是,但是。。。。。。
但是703所突破了间冷回热技术后的QC280ICR(IC是中冷,R是回热),功率已经超过4万千瓦,热效率超过MT30达到42.2%,接近6万马力!
QC280ICR的的确确已经是中冷回热全有的新型燃气轮机,绝对是逆天之作。
读者看到这里恐怕是有点不耐烦了,这样眼花缭乱的数据,这样多的国家这样多的型号谁记得住呀?
那你就记得一句话就行,中国至少有2型国产燃气轮机超过了被称为“妖孽”的美国和英国同类型的燃气轮机。其中还有他们航母用的燃气轮机哦(仔细参考上图,注意红圈里的数据,进行简单的对比)。
还要说的是,国产的这2型燃气轮机,一型代号叫QC280ICR,一型我们干脆就叫它李孝堂型算了。
QC280ICR是引进乌克兰GT25000型燃气轮机技术,经过近20年的升级改造已经脱胎换骨的国产燃气轮机,这型燃气轮机的最大特点是当初是乌克兰研发的一型专门为舰船动力设计的燃气轮机,国产化后又在原型机的基础上加上了中国自己的中冷间热技术,使原型机的功率几乎提高了近40%,因为加入的是我们自己的先进技术,即便是乌克兰也不再好意思说这就是乌克兰的燃气轮机了。这事儿必须说明白,否则有人不承认这是国产燃气轮机。
第2型(李孝堂型)就完全是中国自己知识产权的燃气轮机了,因为它是在著名的WS10太行航空发动机“航改燃”改成的舰船用燃气轮机。

图 国产先进燃气轮机(替代图)
QC-280 的功率是28.67MW,增加间冷循环之后,通常能提高功率40%,达到40MW(54400马力)。源自WR-21的TM-30的功率是48000马力。
5.44万马力的QC-280IC 间冷循环燃气轮机已完成中试。
技术先进性说明:项目的实施,可以有效填补国内空白,实现燃气轮机间冷回热复杂循环,大幅提高燃气轮机的总功率,打破新一代燃气轮机研发的重要瓶颈,从而有助于国内新一代舰用燃气轮机早日赶上世界先进技术水平。
读者看到这里可能已经看的眼花缭乱了,笔者请读者再坚持一下,毛主席说过,胜利往往就是再坚持一下的努力之中。
有关的文献八股如下:
主要技术参数:单台间冷器出气温度55°C,散热量≥880Kw;在0.5MPa压力下,无渗漏点;整机无变形和渗漏;中性盐雾腐蚀后,腐蚀面积不超过表面积的2.5%。
附件
一、新产品研制的国内外行业背景 (节选)
本项目产品间冷器由换热芯体等关键部件组成,主要材料为有色金属材料铜镍合金等,其应用于新一代燃气轮机,是采用先进间冷回热循环方式燃气轮机的重要部件,间冷回热循环(ICR-Intercooling Recuperated)是在简单循环的基础上,增加压缩空气中间冷却器(简称间冷器)和排气回热器组成的燃气轮机复杂循环方式。间冷器的应用可以增加燃气轮机进气压力,通过加大单循环空气进气量,在不改变原有燃气轮机的基本结构的情况下,大幅提高燃气轮机的总功率,在军用、民用方面具有重大意义。
二、新产品研制的意义
燃气轮机是一个涉及国家能源和国防安全的战略性产业,是能源动力装备领域的最高端产品,代表了装备制造业的最高技术水平,被誉为动力机械装备领域“皇冠上的明珠”。是否掌握制造燃气轮机关键技术直接关系到各国的国际地位。发达国家都把燃气轮机作为国家最重要的产业长期支持。燃气轮机相关技术是关系国家能源及国防安全的战略性新兴产业。
采用先进复杂循环是提高燃气轮机性能的主要途径之一,在间冷回热(ICR)循环和间冷(IC)循环中,间冷器是对燃气轮机性能有重要影响的关键部件。空气经低压压气机压缩后,通过间冷器进入高压压气机,从而降低了进入高压压气机的空气温度,高压压气机的压缩耗功显著减少,整个机组功率得到明显提高。我国燃气轮机间冷器技术的发展起步较晚,因此,对舰船用燃气轮机间冷器的设计和优化展开研究具有重要的现实意义。
项目的实施,可以有效填补国内燃气轮机间冷器产品的空白,实现燃气轮机间冷回热复杂循环,大幅提高燃气轮机的总功率,打破新一代燃气轮机研发的重要瓶颈,从而有助于国内新一代舰用燃气轮机早日赶上世界先进技术水平,解决国内困扰海军装备、大型商用轮船多年的“心脏病”问题,保障我国能源安全和发展,实现能源的高效、清洁利用,为国民经济建设和国防工业做出贡献。
振奋!就是这两个字!振奋!
2台5.44万马力的QC280IC主机加辅机总功率14万马力,推动055舰已经没有问题,要知道伯克级也不过将将10万马力。加上055优秀的线性,航速肯定高于32海里每小时。
要知道英国的伊丽莎白航母,两台主机也不过单台4万8千马力。
动力方面,伊丽莎白女王级采用IFEP整合式
电力推进系统以两具单机功率36MW级(48000马力)的罗尔斯·罗伊斯MT-30燃气涡轮、两具单机功率11MW级(15000马力)的Wartsila 16V38B柴油机以及两具单机功率9MW级(12000马力)的Wartsila 12V38B柴油机作为发电机动力来源,总输出功率在108MW(约145000马力)以上,其中80MW用于驱动四具法国Converteam生产的先进感应电动机(单机功率20MW),带动双轴螺旋桨(桨叶直径6.7m);每轴由两个电动机驱动,两机可单独分割操作,需要高功率输出时则串联使用。先前皇家海军45型驱逐舰与美国朱姆沃尔特级驱逐舰的电力推进系统,也都采用Converteam的先进感应电动机。
另外,055舰也是采用电力推进系统,主机与辅机加柴油机总输出功率不会小于14万马力,比俄罗斯的光荣级巡洋舰还大2万马力!
055舰燃气轮机功率如此大,堪比伊丽莎白航母。为什么会如此接近英国航母的功率?主要是伊丽莎白不追求高航速,伊丽莎白航母最高航速是27海里。而055至少应该达到32海里,考虑到将来要跟上中国的核动力航母的35海里,055最高航速应该是35海里每小时(甚至更高)。太厉害了。
也怨不得701所急而把火的把055一比一的模型推出来。
目标舰,目标舰,目标舰!
长期以来,我军在现代化装备领域一直大大的落后于世界先进海军强国,这是不争的事实。刚刚解放,中国是一个连钉子都要进口的国家,一穷二白,百废待兴。
整整50年代、60年代、70年代甚至80年代,发愤图强的中国人民勒紧裤腰带建设起了一个基本完整的重工业体系(别忘了父辈们在挨饿的日子里,度过的那个激情燃烧的岁月)。
艰苦的日子我们是数着天数熬过来的。
那时候我们的目标就是把一个旧中国没有的工业基础补起来,把吃不饱的肚子填起来。
军事战略方面,我们可以做到将敌人放进来打,可以保证它有来无回,但是打出去,包括解放台湾我们的实力还远远不够,我们手中的先进武器太少,即便我们有了两弹一星,总不能上来就打核战争,许多方面特别是技术上我们还受制于人。
积累终于爆发了!
自从苏联解体,中国的军事技术水平就的到了跨越式的发展。老一辈军工和长时间的基础积累终于在千禧年之后迎来的军事武器爆炸式的发展,从开始的歼十,到167舰,168舰,然后是中华神盾舰的170舰171舰,到现在的歼二十,055万吨大驱,技术发展速度是难以令人置信的。十几年前,论坛里讨论的最多的就是如何用歼七歼八打F22,如何用江湖级打阿利伯克。
但是现在不用了。别说印度、越南这些国家,就是美国和西方还有日本也很难接受中国如此跨越式的发展。
过去出个新装备大家可是跟打鸡血似得要讨论好几年的,那个兴奋劲儿就别提了,比如歼十,比如中华神盾,比如辽宁舰。
渐渐的我们发现我们不能满足了,我们在补齐了“有没有”这个短板后,又开始了补齐“好不好”这个短板。我们已经不能满足把没有的补齐,还要把好的补齐。
这个好的,就是通常所说的“目标”。
这就是传说中的“目标舰”“目标机”“目标艇”“目标弹”“目标车”“目标炮”“目标枪”等等,这个目标就是赶超世界最先进水平这个目标,不达目的誓不罢休!
现在看来,055万吨大驱已经是我们要达到的目标舰,她的各项性能都是目前世界上同类舰种中最大的、最好的、最先进的,没有之一。
中国海军彻底解决了动力问题,意味着将从此大踏步的从黄水走向深蓝,相信055充沛的动力还为未来更先进武器的上舰打下了坚实的基础。
随着全电舰、全能舰概念在中国海军的不断成熟,电磁推进、电磁炮、激光炮、射线武器等领先军事科技也会逐渐走上055这个有充沛动力的平台,正所谓“有了梧桐树,不愁凤凰来”,这就是动力先行的意义。
更为令人鼓舞的是,中国的国产航母也将发动机换为国产燃气轮机,央视1还有专题报道了为国产航母研制的燃气轮机部件在国产大型锻压机机上进行锻件材料及热处理镜头,这意味着中国8-9万吨的航母也将使用国产先进的燃气轮机。
图 央视1报道的大型锻压机压制国产燃气轮机部件的镜头
图 重船开会三航母同框,其中一条是弹射型航母令人鼓舞!
国产航母使用国产燃气轮机做动力,这再次证明了大功率国产燃气轮机取得的巨大成就!
记得上世纪八九十年代美军公然叫嚣,称以后美军所有的装备——包括服役和在研——要领先全球其它国家军队至少一个代差。进入21世纪第二个十年,随着中国各种“目标装备”的不断涌现,美国的牛皮一个个被戳破,单就海军装备而言,055的出现无疑是我们反超美帝并领先一代的里程碑标志!
有实力,才有尊严!
厉害了,我的国!