40年之爭,艦船用燃氣輪機是用航空發動機改型還是重新設計呢?

航空 設計 技術 普惠公司 英國 經濟 小船人的夢想 2019-06-12

關於燃氣輪機相對於傳統熱機的優越性,想必已不用筆者再多介紹了吧?而就燃氣輪在當下先進水面艦艇上的地位,估計大家也不言而喻了吧?但是自1947年燃氣輪機被首次被應用在艦船上開始,關於艦船燃氣輪機的未來發展路線,即艦用燃氣輪機是用航機改型還是重新設計,這兩條技術發展道路之間的爭論長達40多年。後經過實踐、幾經反覆,最終才走上了航機艦用化改型的道路。也正如此,船用燃氣輪機迅速發展起來,才有了今天的“高度”。

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水面艦艇

艦船燃氣輪機發展思路之爭

作為燃氣輪機艦用化的先驅——英國,自1947年,研製的G1燃氣輪機在英國皇家海軍MGB2009高速炮艇上試裝成功,揭開了艦船燃氣輪機發展的序幕。後來英國又在1948年、1951年和1954年分別設計了專門用於艦船使用的燃氣輪機G2(2.3MW)、RM—60(3.9MW)和G6(5.52MW),但使用結果都不理想。而在同一時期,由成熟的航空燃氣輪機“海神”艦用化改型的艦船用燃氣輪機比G6早4年,在勇敢號快艇上試驗獲得成功,且表現的還不差。也正因此,在英國誕生了艦用燃氣輪機是用航機改型還是重新設計的爭論。這個爭論後來迅速擴撒到了整個艦船燃氣輪機領域,且爭論長達近半個世紀。

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航空發動機

航空燃氣輪機艦用化改型的優勢

航空發動機技術的發展勢頭強勁,且有很大的潛力可挖掘。長壽命、低油耗、大功率的航空發動機不斷湧現,其技術也相繼成熟並批量生產和長期使用,這些都為艦用化改裝創造了良好的基礎。也正因此,航空燃氣輪機艦用化改型有著得天獨厚的優勢。總的來說,航空燃氣輪機艦用化改型有以下優勢:

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航空業的發展,極大的促進了燃氣輪機的發展

技術思路符合艦船動力需求:

從分類上來看,其實航空燃氣輪機和艦船燃氣輪機同屬於燃氣輪機大家族。但是在整個燃氣輪機的大家族中,因為高性能的航空燃氣輪機在軍事、政治和經濟中具有極大的意義,因而,各國都投入大量人力物力優先發展航空工業,因此,航空燃氣輪機技術獲得了高速發展。航空燃氣輪機發展的技術思路,主要以增大功率、提高效率、降低燃油消耗量、簡化結構、減輕重量、延長使用壽命長等為主。其實這些技術思路,也是艦船動力所需要的,因為也奠定了航機改型優越性的基礎。

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航空發動機

研製週期短:

據燃氣輪機相關機構估算,航空發動機的艦用化改裝設計的週期一般為2~4年,而船舶專門型的研製週期一般長達5~7年。因為艦用化改裝可以充分地利用航空發動機現成的科研成果、實驗條件和生產設施,因而研製週期短,成功率還高。

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大名鼎鼎的LM2500系列既是典型的航改艦發動機

研製經費少:

據燃氣輪機相關機構估算,研製艦船型專用機組的投資費用通常是航空發動機艦用化改型投資費用的幾倍,甚至十幾倍。以普拉特—惠特尼公司的FT9型艦船燃氣輪機為例,若從頭全新設計研製,需要投資7.5億美元,而利用JT9D型航空發動機艦用化改型,則僅需要2億美元的費用。

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JT9D-7A航空發動機

總結

經過幾十年的航空發動機艦用化改型,人們在改型設計上積累了越來越多的成功經驗。同時,在“航改艦機”的防腐蝕技術,抗衝擊技術、通流清洗技術、進氣濾清技術等基本技術上取得了長足的發展,使得航空燃氣輪機的艦用化改型可以很好地滿足現代艦艇對燃氣輪機動力的各項要求。由此,人們普遍認為.航空發動機的艦用化改型,無論是從節約時間上來看,還是從節約經費上來看,再或者是從技術可靠性上來看,都是成熟和切實可行的。 因而,西方工業國家,後來幾乎無例外地採用由航空發動機改型的輕型燃氣輪機為艦艇動力。

40年之爭,艦船用燃氣輪機是用航空發動機改型還是重新設計呢?

當下大量應用在先進水面艦艇上的MT30型燃氣輪機也是航改艦機

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作者:小船人的夢想 2019年5月25號

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