由中船重工703所自主研发的GT30和CGT40系列燃气轮机,近期在黑龙江哈尔滨正式发布。这两款整机的功率分别为33.5兆瓦和44兆瓦,其核心指标已达到国际一流产品水平。尽管官方通稿提到了“舰用”这一字眼,但巧合的是,几乎同时,有消息在社交媒体上曝光了国产大功率舰用燃气轮机的信息,并称其性能指标全面对标全球最强的英国MT30舰用燃气轮机,这真是一件双喜临门的好事。
舰用燃气轮机具有高功率、紧凑尺寸、轻质和快速启动等优点,能够显著提升舰船的战术技术性能,大幅度提高其航速。因此,各国海军普遍在现役舰艇上使用全燃动力或柴燃联合动力系统,涵盖的类型包括航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫艦、登陆艇及导弹快艇等。
截至目前,舰用燃气轮机已成为大中型水面舰艇的主流技术,同时也成为评估一个国家海军现代化水平的重要标志。需要强调的是,我国在这方面并不落后,早在1958年就将其纳入国家发展规划。随后,通过引进苏联M-1型燃气轮机,我们成功制造了第一款舰用燃气轮机。
中苏关系恶化后,我国被迫在舰用燃气轮机领域走上自主研发的道路,产品为4.4兆瓦舰用燃气轮机。尽管该型舰用燃气轮机未能最终装备部队,但为我国后来在此领域的发展奠定了坚实的基础。同时,我国经过仿制和专用化设计两个阶段后,开始借鉴西方国家通过改进航空发动机来研制舰用燃气轮机的技术路径,也即航机舰改。
以涡桨-6航空发动机为基础研发的409型舰用燃气轮机,是722型气垫船的主要动力装置。此外,基于涡扇-9发动机开发的GT-1000型,标志着我国已掌握新一代舰用燃气轮机技术。随后,我国又在“太行”涡扇发动机基础上,推出了功率达到7兆瓦的QC-70和提高到18兆瓦的QC-185,因此,在艦機改装方面的发展前景非常可观。
(美国通用电气公司的LM-2500舰用燃气涡轮机)
在依托现有技术进行自主开发的同时,国际形势的快速变化使我国在上世纪80至90年代期间相继接触到来自美国的LM-2500舰用燃气轮机、英国的“斯贝”SM1A舰用燃气轮机以及乌克兰的UGT-25000燃气轮机。其中,“斯贝”SM1A不敌LM-2500,而LM-2500在小规模应用后缺乏后续成果,最终只有UGT-25000被中国海军所青睐。
UGT-25000的国产化工作主要由西安航空发动机集团、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司以及中船重工703所这三家单位负责。其中,703所承担总成套的协调,西安航发专注于燃气发生器,而哈尔滨汽轮机厂则负责动力涡轮的生产。因此,可以看出,在UGT-25000的国产化过程中,中船重工703所始终占据主导地位。
外界普遍认为,西安航发在这个过程中基于UGT-25000独立研发了现在的QC-280,其目的是为了与中船重工703所开发的GT-25000竞争市场。因此,UGT-25000的国产化产品有了这两个名称。然而,中国海军并未采纳QC-280,而是选择了GT-25000。
目前全球最先进的舰用燃气轮机是英国的MT30。这款40兆瓦级的大功率简单循环舰用燃气轮机由罗-罗公司在Trent三轴航空发动机基础上改进而成,其额定功率为36兆瓦或40兆瓦,热效率可高达40%。除了在热效率方面取得显著进展外,MT30在可靠性和维修性方面也得到了大幅提升。普遍预期其热端部件的大修周期为12500小时,整机大修周期为24000小时,平均无故障运行时间达到20000小时,而平均修理时间(不包括冷却状态下)则为4小时。
我国新一代40兆瓦级舰用燃气轮机在热效率方面达到了超过40%的显著成就。在关注功率和热效率的同时,可靠性、维护性和可用性等核心指标也需给予高度重视。
鉴于我国在舰用燃气轮机领域起步时间不算太晚,并且在通过航机舰改这一阶段后,经历了技术引进、消化吸收及自主创新等多项发展过程,因此我们有充足的理由相信,我国在舰用燃机方面能够取得更好的成绩。国产40兆瓦级的舰用燃气轮机会为网友所称的“全能舰”提供难以想象的支持。
(图片来源:微博勤劳朴实罗素历)
055型大型导弹驱逐舰的后续改进版本,若装配4台CGT40燃气轮机,其吨位可提升至接近2万吨,并且能够轻松达到30节的高速。此外,如076两栖攻击舰的后续型号,以及随航母战斗群行动的大型综合补给舰,也可以考虑采用CGT40M类燃气轮机。
