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《中國航空報(bào)》近日報(bào)道，中航工業(yè)動力所研制的兩款燃?xì)廨啓C(jī)近日都取得階段性進(jìn)展，這說明中國在裝備自主研制生產(chǎn)的艦用燃?xì)廨啓C(jī)道路上邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。而且從新型國產(chǎn)驅(qū)逐艦已經(jīng)開工的情況來判斷，國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)基本解決問題，中國海軍將展開新一波的造艦高潮。
國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)取得階段性進(jìn)展
據(jù)新華網(wǎng)9月7日轉(zhuǎn)發(fā)《中國航空報(bào)》的報(bào)道，中航工業(yè)動力所研制的兩款燃?xì)廨啓C(jī)近日都取得階段性進(jìn)展，其中一款是中檔功率燃?xì)廨啓C(jī)、另外一款是小功率燃?xì)廨啓C(jī)。而根據(jù)《航空發(fā)動機(jī)》雜志的公開報(bào)道，中航工業(yè)動力所近年來在發(fā)展QD128、QC185、QC70、R010四款燃?xì)廨啓C(jī)，其中R010為重型燃?xì)廨啓C(jī)、QD128和QC185是中檔功率燃?xì)廨啓C(jī)，QC70是小功率燃?xì)廨啓C(jī)。R010因?yàn)轶w積、重量過大，只適合用于陸上發(fā)電用途；QC128則已經(jīng)通過新品鑒定，并實(shí)現(xiàn)了兩套發(fā)電機(jī)組銷售，可以說已研制成功。所以，這次取得進(jìn)展的，應(yīng)該是QC185和QC70兩個型號。
按照《中國航空報(bào)》的報(bào)道，QC185中等功率燃?xì)廨啓C(jī)在8月29日實(shí)現(xiàn)了首次點(diǎn)火，并在慢車狀態(tài)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。而QC70小功率燃?xì)廨啓C(jī)則在8月22日完成第一階段可靠性測試，即歷時(shí)13個月的長期試車任務(wù)。從兩者的體積、功率來看，兩者都可以用于軍艦動力，QC185可用于大型驅(qū)逐艦，QC70則可用于氣墊船。這標(biāo)志著我國在裝備自主研制生產(chǎn)的艦用燃?xì)廨啓C(jī)道路上邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。
目前，中國海軍僅有6艘驅(qū)逐艦采用了燃?xì)廨啓C(jī)作為動力。根據(jù)外媒報(bào)道，其中052型驅(qū)逐艦112、113號裝備了美制LM2500燃?xì)廨啓C(jī)，052B、052C型驅(qū)逐艦168、169、170、171號裝備了烏克蘭制的GT25000或國內(nèi)仿制型號。為什么燃?xì)廨啓C(jī)對于海軍建設(shè)如此重要？網(wǎng)易軍事為您作出獨(dú)家分析。
艦用燃?xì)廨啓C(jī)：舍我其誰
艦船動力裝置主要有:蒸汽動力裝置、柴油機(jī)動力裝置、核動力裝置、燃?xì)鈩恿ρb置和聯(lián)合動力裝置。前兩種裝置發(fā)展得比較早，廣泛應(yīng)用于各類艦船，后面三種，系近十多年來迅速發(fā)展起來的新型動力裝置。艦船燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置是指以燃?xì)廨啓C(jī)為主機(jī)的全燃化動力裝置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以來，已得到了極其廣泛的應(yīng)用。功率總數(shù)日益增長，裝艦使用范圍日益擴(kuò)大，已由快艇發(fā)展到了護(hù)衛(wèi)艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、巡洋艦和直升機(jī)航空母艦等，可謂是舍我其誰。
燃?xì)廨啓C(jī)基本工作原理
燃?xì)廨啓C(jī)是以空氣為介質(zhì)，靠高溫燃?xì)馔苿訙u輪機(jī)械連續(xù)做功的大功率、高性能動力機(jī)械。它主要是由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件組成，再配以進(jìn)氣、排氣、控制、傳動和其他輔助系統(tǒng)。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組起動成功后，燃?xì)廨啓C(jī)就會開始進(jìn)入穩(wěn)定的熱力學(xué)循環(huán)過程。壓氣機(jī)連續(xù)不斷地從外界大氣中吸入空氣并增壓，這個過程可以認(rèn)為是壓氣機(jī)動能向空氣熱能和勢能的轉(zhuǎn)換，被壓縮后的空氣溫度升高有利于與燃料進(jìn)行更猛烈的化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)速度和程度與溫度成正比），更大的膨脹比也有利于壓縮空氣燃燒后釋放更大的能量。壓縮空氣從壓氣機(jī)出來后即進(jìn)入燃燒室，首先會在燃燒室進(jìn)口被噴入燃料進(jìn)行摻混，然后就會點(diǎn)火燃燒。這個過程可以認(rèn)為是燃料化學(xué)能向空氣熱能和勢能的轉(zhuǎn)換，在短短幾十厘米的距離內(nèi)空氣的溫度上升數(shù)百甚至上千度，壓力也會激增。高溫高壓的燃?xì)鈴娜紵页隹趪姵�，就開始膨脹，在膨脹的同時(shí)推動渦輪葉片做功。這個過程就是燃?xì)鉄崮芎蛣菽芟騽幽艿霓D(zhuǎn)化。渦輪將燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)化為動能后，一方面用于壓氣機(jī)壓縮空氣持續(xù)進(jìn)行熱力學(xué)循環(huán)，另外一方面由主軸將轉(zhuǎn)子的扭矩輸出，經(jīng)過減速器減速以后用于推動軍艦。整個熱力學(xué)循環(huán)完成使得燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)了燃料化學(xué)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的最終目的。
燃?xì)廨啓C(jī)作為軍艦動力的優(yōu)勢
在軍艦動力方案選擇上，燃機(jī)輪機(jī)的主要競爭對手是艦用柴油機(jī)和艦用蒸汽輪機(jī)，但是由于燃?xì)廨啓C(jī)先天優(yōu)勢與軍艦動力系統(tǒng)性能要求更為吻合，燃?xì)廨啓C(jī)成為了各國軍艦動力系統(tǒng)發(fā)展的唯一選擇。老牌海軍強(qiáng)國如美國海軍、英國海軍、日本海上自衛(wèi)隊(duì)的主力水面作戰(zhàn)艦只早已完成動力燃?xì)廨啓C(jī)化。
燃?xì)廨啓C(jī)第一個優(yōu)勢是功率密度極大。一般情況下，同等功率的燃機(jī)體積是柴油機(jī)的三分之一到五分之一，是蒸汽輪機(jī)的五分之一到十分之一左右。這是由于燃?xì)廨啓C(jī)本身精巧的連續(xù)轉(zhuǎn)動熱力學(xué)循環(huán)結(jié)構(gòu)造成的，體積小、功率大，非常適合軍艦分艙小、航速要求高的特點(diǎn)。
燃?xì)廨啓C(jī)的第二個優(yōu)勢是啟動速度快。雖然燃機(jī)的轉(zhuǎn)速是三種動力系統(tǒng)中最高的，但是由于整個轉(zhuǎn)子十分輕巧，在啟動機(jī)幫助下在1-2分鐘就可以達(dá)到最高轉(zhuǎn)速。而柴油機(jī)由于轉(zhuǎn)子運(yùn)動源于活塞的往復(fù)，加速較慢，蒸汽輪機(jī)更是“反應(yīng)遲鈍”，整個系統(tǒng)達(dá)到最高功率輸出可能需要長達(dá)一小時(shí)的時(shí)間。而啟動速度，對于軍艦的戰(zhàn)時(shí)出動和反潛作戰(zhàn)時(shí)加減速性能有著直接的影響。
燃?xì)廨啓C(jī)第三個優(yōu)勢是噪聲低頻分量很低。由于燃?xì)廨啓C(jī)本身處于高速穩(wěn)定轉(zhuǎn)動當(dāng)中，產(chǎn)生的噪聲更多是高頻嘯聲。而柴油機(jī)的活塞往復(fù)產(chǎn)生了大量低頻機(jī)械振動噪聲，恰好迎合了海洋容易傳播低頻噪聲的特點(diǎn)，導(dǎo)致軍艦容易被敵方聲納探測。所以柴油機(jī)動力尤為不適合給反潛軍艦作動力系統(tǒng)。
“心臟病”困擾著中國海軍
自研燃機(jī)尚未裝備
我國艦用燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)的起步并不算晚。根據(jù)“中國艦用燃?xì)廨啓C(jī)總師訪談錄”的介紹，1958年我國開始著手研發(fā)計(jì)劃的具體組織實(shí)施，決定成立南、北方兩個聯(lián)合設(shè)計(jì)組，先開展大、中、小三型機(jī)組的可行性論證和方案設(shè)計(jì)。1959年底，前蘇聯(lián)向我國轉(zhuǎn)讓了M-1艦用燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，我國對該機(jī)組進(jìn)行了以技術(shù)練兵為目的的仿制工作。僅用了11個月，上海輪機(jī)廠就完成了該型燃機(jī)的首臺樣機(jī)制造。不過由于各種原因，仿制樣機(jī)經(jīng)過3年才排除大量故障通過驗(yàn)收試驗(yàn)。后來該型燃機(jī)在一艘高速炮艇上進(jìn)行了試驗(yàn)并且裝備了部隊(duì)。1964年完成設(shè)計(jì)的6000馬力燃機(jī)組是我國第一次自行設(shè)計(jì)研制的艦用燃機(jī)，但是由于研制周期過長加之原裝配對象計(jì)劃調(diào)整未能裝備部隊(duì)。與世界上其他國家主要依靠航空發(fā)動機(jī)改燃機(jī)不同，我國由于航空發(fā)動機(jī)水平落后，采取的是改進(jìn)和專用研制并舉的道路。
1967年我國決定將轟六轟炸機(jī)上的渦噴8發(fā)動機(jī)改進(jìn)為大功率艦載燃?xì)廨啓C(jī)，這是我國首次進(jìn)行“航改燃”實(shí)踐，但是最終因?yàn)榘l(fā)達(dá)國家同意進(jìn)口相應(yīng)型號受到?jīng)_擊無果而終。后來我國一直在艦用燃機(jī)方面不斷嘗試，但是一直沒能拿出一款成熟可靠性能優(yōu)良的艦載燃?xì)廨啓C(jī)。這就是中國6艘裝備燃?xì)廨啓C(jī)的驅(qū)逐艦都采用外國產(chǎn)品的原因，其中112、113兩艘驅(qū)逐艦因?yàn)槭艿矫绹\(yùn)影響，其裝備的LM2500燃?xì)廨啓C(jī)到了使用時(shí)限也難以獲得大修。
航空動力工業(yè)發(fā)展拖累艦用燃機(jī)
我國在艦載燃?xì)廨啓C(jī)方面一直沒能突破技術(shù)瓶頸的主要原因有很多，既有航空動力方面的問題也有艦用燃機(jī)工業(yè)本身的體制問題。其中最主要的一個原因是我國航空動力工業(yè)缺乏長期發(fā)展規(guī)劃。我國航空動力工業(yè)像很多落后國家一樣是從仿制和修理開始的。在老大哥的幫助下，我國迅速建立起一個能夠和世界一流水平比肩的航空工業(yè)體系，但是我國并沒有為航空工業(yè)以及航空動力工業(yè)制定一個從仿制到研制的長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃，而是將航空工業(yè)本身的任務(wù)局限于仿制、生產(chǎn)和修理，確定了以生產(chǎn)為主的“遍地批量廠”發(fā)展方針。我國航空工業(yè)的運(yùn)行狀態(tài)就是，仿制生產(chǎn)再仿制再生產(chǎn)，長期處于這種發(fā)展?fàn)顟B(tài)下，我國航空動力工業(yè)對于現(xiàn)代航空動力系統(tǒng)的研究發(fā)展客觀規(guī)律認(rèn)識極為不足。
航空發(fā)動機(jī)研制沒能突破相關(guān)技術(shù)瓶頸，與航空發(fā)動機(jī)技術(shù)相通的艦用燃機(jī)更是無從談起。在2004年，中國一航開發(fā)研制的國產(chǎn)新型燃?xì)廨啓C(jī)QC185在珠海航展上首次面世。而該機(jī)就是以太行核心機(jī)為基礎(chǔ)改進(jìn)的輕型燃機(jī)，不過輸出功率17兆瓦的水平也不足于我國目前發(fā)展大型水面艦艇的需要。另外，我國艦用燃機(jī)輪機(jī)主要研制和生產(chǎn)單位存在于航空工業(yè)之外，在體制方面非常不利于航空發(fā)動機(jī)向燃?xì)廨啓C(jī)的改進(jìn)工程。
美國經(jīng)驗(yàn)：核心機(jī)預(yù)研是關(guān)鍵
航空強(qiáng)國的動力發(fā)展經(jīng)驗(yàn)是進(jìn)行核心機(jī)預(yù)研，然后在同一個核心機(jī)上再衍生出航空發(fā)動機(jī)和艦用燃?xì)廨啓C(jī)。世界著名的艦用燃機(jī)LM2500就是核心機(jī)預(yù)研工程的衍生產(chǎn)品。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)衍生自美國GE公司的GE9核心機(jī)。GE9核心機(jī)衍生出F101大涵道比軍用加力渦扇發(fā)動機(jī)用于B1B超音速戰(zhàn)略轟炸機(jī)，將GE9的換算流量進(jìn)一步減小發(fā)展出了GE15核心機(jī)。GE15核心機(jī)衍生出的渦噴型號YJ101參與競爭F-15和輕型戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃（F-16研制計(jì)劃）但是輸給了普惠的F100發(fā)動機(jī)。后來競爭YF-17也就是今天的F/A-18艦載機(jī)項(xiàng)目時(shí)，GE將YJ101的低壓壓氣機(jī)放大成為風(fēng)扇研制出了F404中推渦扇發(fā)動機(jī)。而將F404的風(fēng)扇放大并與F101的小涵道比型號結(jié)合，就是F-15和F-16的著名動力F110。
在GE9核心機(jī)基礎(chǔ)上衍生的艦用燃?xì)廨啓C(jī)LM2500是世界上最成功的艦用燃?xì)廨啓C(jī)，裝備了美國阿里伯克級等多個國家的軍艦。而通用電氣與法國斯奈克瑪公司聯(lián)合研制的CMF56大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)也是以GE9核心機(jī)為基礎(chǔ)的，CMF56發(fā)動機(jī)裝備了空客A320等多種民航發(fā)動機(jī)，也是第三帶民用渦扇發(fā)動機(jī)的典型代表。這就是說，GE9一個核心機(jī)解決了F-15，F(xiàn)-16，F(xiàn)-18這些世界知名戰(zhàn)斗機(jī)、以伯克級驅(qū)逐艦為代表的各類艦艇乃至民航客機(jī)所有動力問題，這不得不說是核心機(jī)預(yù)研的巨大效益�？梢哉f，一型核心機(jī)的研制成功，意味著整個國家從天空到海洋的全面突破。美國從上世紀(jì)五十年代末就開始核心機(jī)預(yù)研計(jì)劃，而我國晚了大概30年，由于起步晚，經(jīng)驗(yàn)和工業(yè)基礎(chǔ)不足，至今未能拿出一款大規(guī)模實(shí)用的核心機(jī)型號。
新型驅(qū)逐艦可能仍采用仿制動力
最近網(wǎng)絡(luò)上開始流傳所謂我國新驅(qū)逐艦分段開始建造的照片，網(wǎng)友和軍迷們對于我國驅(qū)逐艦發(fā)展的熱情隨之更加高漲起來。后來出現(xiàn)了很多我國未來驅(qū)逐艦的想象圖和技術(shù)分析，還有的朋友認(rèn)為我國將來會建造滿載排水量9000噸的防空驅(qū)逐艦，并且給它起了一個親切的名字叫“九千歲”。
GT25000仿制品已通過亞丁灣實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)
目前本國唯一可以立刻使用的艦載燃機(jī)是烏克蘭GT25000艦用燃?xì)廨啓C(jī)的仿制品，額定功率29兆瓦，實(shí)際輸出功率在23兆瓦左右。據(jù)加拿大《漢和》雜志介紹，該國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)已裝在052B型驅(qū)逐艦上。四臺GT25000燃機(jī)實(shí)際總功率在90兆瓦左右，而日本愛宕級防空驅(qū)逐艦和韓國KDX3級驅(qū)逐艦雖然都是萬噸的滿排，但也不過是70兆瓦的總功率水平。最近，我國海軍編隊(duì)長期在非洲亞丁灣執(zhí)行護(hù)航任務(wù)，每批艦艇都要在海外連續(xù)執(zhí)行任務(wù)數(shù)月之久，從未聽說過052B型驅(qū)逐艦在護(hù)航過程中出現(xiàn)過動力問題。這說明國產(chǎn)GT25000燃機(jī)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性都是適合我國國情的�，F(xiàn)階段，立足于GT25000的動力系統(tǒng)一方面應(yīng)該繼續(xù)改進(jìn)其工藝和性能上不足之處，一方面完全可以通過對動力方案的調(diào)整做到我國將來各類主力艦只都有適合的動力可用�？梢哉J(rèn)為制約我國水面艦艇的中型艦用燃?xì)廨啓C(jī)瓶頸已經(jīng)突破。但是需要看到的是，我國主力艦只也僅僅是可以放心使用國外燃?xì)廨啓C(jī)的仿制改進(jìn)型號。
萬噸級大型驅(qū)逐艦不是夢想
在驅(qū)逐艦方面，繼續(xù)深挖GT25000燃機(jī)的功率潛力，采用兩臺GT25000和兩臺艦用柴油交替工作的方式可以為滿排在7000噸左右的驅(qū)逐艦使用，這很可能就是最近網(wǎng)絡(luò)盛傳的052C+防空驅(qū)逐艦，也就是分段照片流出的艦型。將QC280功率降低從而增加壽命和經(jīng)濟(jì)性，然后采用四臺方案為9000噸滿排驅(qū)逐艦提供動力，這就可以突破以往限制達(dá)到網(wǎng)友心目中“九千歲”大驅(qū)的境界，這個水平也和阿里伯克級驅(qū)逐艦相當(dāng)，意味著我國主力防空艦綜合性能達(dá)到美國主力艦的基本水平。9000噸的防空驅(qū)逐艦和同級別反潛通用驅(qū)逐艦已經(jīng)完全能夠支撐起一個航母編隊(duì)的防空反潛反艦等綜合任務(wù)。
另外考慮將來海軍對陸遠(yuǎn)程精確打擊和驅(qū)逐艦單艦獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)的需求，直接采用四臺GT25000燃機(jī)驅(qū)動滿排在11000-13000噸的大型綜合驅(qū)逐艦。該艦采用大容量垂直發(fā)射系統(tǒng)容納獨(dú)立作戰(zhàn)自衛(wèi)所需的遠(yuǎn)中近防空導(dǎo)彈和用于攻擊的反艦導(dǎo)彈對陸巡航導(dǎo)彈，并在綜合完善雷達(dá)電子設(shè)備支持下，在一定海域執(zhí)行綜合性任務(wù)具有相當(dāng)高效費(fèi)比。該級別驅(qū)逐艦參與艦隊(duì)作戰(zhàn)時(shí)該艦可以作為火力加強(qiáng)性節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)艦隊(duì)中需要強(qiáng)火力支援作戰(zhàn)任務(wù)。
結(jié)語
根據(jù)目前情況來看，雖然我國一定時(shí)期內(nèi)海軍主力艦只采用仿制GT25000燃機(jī)作為動力，但是這次新聞表明我國自研中等功率燃機(jī)項(xiàng)目正在穩(wěn)定推進(jìn)。為了避免以往航空發(fā)動機(jī)和燃機(jī)可靠性和持久性不足的問題，我國特別在小功率燃機(jī)試車中增加了長久試驗(yàn)特殊項(xiàng)目。而中等功率燃機(jī)QC185也完成了試制并且第一次點(diǎn)火開始試車工作，預(yù)計(jì)數(shù)年之內(nèi)就能設(shè)計(jì)定型。從國產(chǎn)驅(qū)逐艦已經(jīng)開工的情況來判斷，國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)基本解決問題，中國海軍將展開新一波的造艦高潮。
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