近日,一則有關船舶集團第703研究所的新聞引起外界高度關注,在這條報道中,包括CGT-25(UGT25000/GT25000 額定功率28兆瓦)、CGT-30、CGT-40以及CGT-50等多款國產燃氣輪機公開兩項,特別是當今世界上最先進的50兆瓦級艦用燃氣輪機CGT-50M首次在官方媒體中公開展示,立即“引爆”國際媒體,標志著我國在現代大型水面艦艇動力領域實現彎道超車,部分艦用動力技術領域已逐步領先全球,我國全工況燃機等新一代艦艇動力自此進入“自由王國”。
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CGT-50M曝光
綜合近期外媒評論,CGT-50M作為我國下一代大功率艦用燃氣輪機,不僅在燃機熱效率、總輸出功率、可靠性和使用壽命等硬指標上,與英美下一代艦船用燃氣輪機選型型號LM-2500+G5(額定功率42兆瓦左右)、LM-6000PC(額定功率46.12兆瓦)、LM-6000PG(額定功率52.69兆瓦)和MT-50(額定功率約50兆瓦)旗鼓相當,而且后續60兆瓦發展型號還將超越外軍燃機。
不過,需要特別注意的是,無論是LM-2500+G5、LM-6000燃氣輪機,還是英國羅羅公司研制生產的MT-50均沒有明確獲得大型水面艦艇青睞,前兩者甚至并未發展船用動力型號,這就使得CGT-50M艦用燃氣輪機“一騎絕塵”,甚至“后來者居上”。
美國海軍學院網在相關評論中認為,在美國海軍遭遇多個大型水面艦艇項目發展遲緩問題的情況下,中方卻“不按常理出牌”,并沒有在原有上艦動力型號上修修補補,而是多渠道、多技術方案、多研制單位參與,不惜余力發展新一代艦用燃氣輪機動力,這已經在雙方未來海上力量對決博弈中占據優勢。
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下一代燃機
分析人士指出,盡管LM6000PC/PG等新一代艦船燃氣輪機先后通過了勞埃德船級社NVR和RINA認證,已經具備上艦條件,但由于近年來西方國家海上力量發展遲緩,特別是美國海軍DDG(X)和CG(X)等新一代大型水面艦艇型號項目先后夭折,美方下一代艦用燃氣輪機動力技術獲得上艦應用的場景逐漸收窄,而CGT-50M艦用燃氣輪機的快速進步,反而凸顯出美方在艦艇實際應用領域出現技術落后局面。
而且,CGT-50M艦用燃氣輪機采用新型間冷循環技術,其回熱收益比明顯高于英國美MT-30和LM-2500+G4等艦用動力,已經形成代差。尤其是在采用新型核心機、先進綜合控制技術、關鍵部件與整機壽命預測技術,以及高效先進氣動與冷卻技術等改進措施的情況下,其43%以上的熱效率明顯優于英美現役和下一代燃氣輪機型號。
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LM-6000燃機
一、燃氣輪機是現代化大型水面艦艇動力的核心關鍵
正所謂“一代動力一代艦艇”,艦艇動力是軍用水面作戰艦艇實現其性能的關鍵核心系統,特別是自上世紀70年代以來,隨著艦用燃氣輪機技術的快速迭代進步,通過在設計領域、材料技術和制造工藝的一系列突破,將航空領域獲得巨大成功的燃氣輪機改裝為水面艦艇動力,實現艦船動力的“燃氣渦輪化”成為發展趨勢。
2003年以來,以英國羅爾斯·羅伊斯公司研發的WR-21、MT-30,以及美國通用動力公司LM-2500+G4為代表的新一代艦用燃氣輪機開始嶄露頭角昂,逐漸成為各海軍強國的主要艦艇動力。
有別于船用柴油機和汽輪機,艦用燃氣輪機不僅系工業高精尖端產品,而且其技術復雜和制造難度較大,目前僅中、美、英三國具備研發高性能大功率艦用燃氣輪機的能力,尤其是艦用燃氣輪機技術快速發展,外軍大、中型水面艦艇主要動力裝置逐步向以高性能燃氣輪機為主的聯合動力裝置過渡,新型燃氣輪機技術實力也成為常規動力水面艦艇最基礎的性能標桿和衡量標準。
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新一代燃機正在發展中
眾所周知,燃氣渦輪發動機是一種使高壓高溫的空氣快速燃燒而膨脹作功的熱機,近年來成為大型水面艦艇首選動力的核心原因主要包括:
1、燃氣輪機適宜與其他動力裝置組成聯合單元,因此可塑性和適應能力更強;
2、艦用燃氣輪機結構重量小,整機體積小,動力包簡潔可靠性高,而且燃機不僅單機組功率大,功重比大,而且啟動反應快速靈敏,艦艇機動性能十分優良,大大提高了大噸位水面艦艇的航速、航程和機動能力,特別是其高速性能優秀,這對于大型水面艦船高速奔赴敵情海區域,迅速占據有利發射陣位或追擊敵作戰艦艇,具有十分重要的實戰意義;
3、艦用燃氣輪機熱部件運轉平穩(大修時間間隔增大、無故障時間大幅延長)、操縱簡易,維護保養簡便,維護人員和操縱人員相對較少,在保持較高工作可靠性的情況下可保持較長使用壽命,全艦全壽命使用成本較低。
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MT-30燃機
二、CGT-50M艦用燃氣輪機即將上艦的重要戰略意義
外國媒體認為,CGT-50M艦用燃氣輪機可謂我國先進艦船發動機技術的集大成者,該機采用了最新的壓氣機多級可調葉片、先進復雜循環(間冷循環)、多孔層板冷卻、熱障涂層技術和主動葉片冷卻技術,針對特殊海洋環境以及海上工況對關鍵部件進行保護性涂層(電子束物理氣相沉積熱障涂層),不僅大幅提高了燃氣輪機的可靠性,減少維護成本和極大延長燃機使用壽命。
與此同時,CGT-50M艦用燃氣輪機在材料應用和制造工藝領域取重大進展,或首次利用先進定向結晶及單晶制備工藝進行渦輪葉片生產,得益于先進航空發動機材料技術的進步,CGT-50M艦用燃氣輪機應用了多種高性能高溫合金,在技術特征上已經達到MT-30和MT-50技術標準。
1、隨著CGT-40M(40兆瓦級)和CGT-50M等新型和新一代艦用燃氣輪機逐步投入使用,我軍大型水面艦艇動力選型的選擇范圍將大幅增加,包括多種大噸位作戰艦艇動力將徹底解決;
2、CGT-50M艦用燃氣輪機在綜合全電推進系統、柴電燃聯合和柴電燃交替等聯合動力裝置中具有重要優勢;
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新型航母動力已經準備得當
3、以CGT-40M和CGT-50M艦用燃氣輪機為裝機對象的新一代作戰艦艇將擁有更大的續航能力和綜合機動能力,其航速更大有利于規避攻擊態勢和危險場景,可迅速轉向和立即制動,還可以快速自冷啟動狀態和巡航速度快速進入到全速航行狀態;
4、CGT-40M和CGT-50M艦用燃氣輪機為我軍發展超大型常規動力航母、大型巡洋艦和大型制海型兩棲攻擊艦提供了充沛動力基礎,想象空間無限。
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