艦船動(dòng)力裝置主要有:蒸汽動(dòng)力裝置、柴油機動(dòng)力裝置、核動(dòng)力裝置、燃氣動(dòng)力裝置和聯(lián)合動(dòng)力裝置。前兩種裝置發(fā)展得比較早，廣泛應用于各類(lèi)艦船，后面三種，系近十多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型動(dòng)力裝置。艦船燃氣輪機動(dòng)力裝置是指以燃氣輪機為主機的全燃化動(dòng)力裝置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以來(lái)，已得到了極其廣泛的應用。功率總數日益增長(cháng)，裝艦使用范圍日益擴大，已由快艇發(fā)展到了護衛艦、導彈驅逐艦、巡洋艦和直升機航空母艦等，可謂是舍我其誰(shuí)。

　　燃氣輪機是以空氣為介質(zhì)，靠高溫燃氣推動(dòng)渦輪機械連續做功的大功率、高性能動(dòng)力機械。它主要是由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成，再配以進(jìn)氣、排氣、控制、傳動(dòng)和其他輔助系統。當燃氣輪機機組起動(dòng)成功后，燃氣輪機就會(huì )開(kāi)始進(jìn)入穩定的熱力學(xué)循環(huán)過(guò)程。壓氣機連續不斷地從外界大氣中吸入空氣并增壓，勢能的轉換，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（化學(xué)反應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。壓縮空氣從壓氣機出來(lái)后即進(jìn)入燃燒室，首先會(huì )在燃燒室進(jìn)口被噴入燃料進(jìn)行摻混，然后就會(huì )點(diǎn)火燃燒。這個(gè)過(guò)程可以認為是燃料化學(xué)能向空氣熱能和勢能的轉換，在短短幾十厘米的距離內空氣的溫度上升數百甚至上千度，壓力也會(huì )激增。高溫高壓的燃氣從燃燒室出口噴出，就開(kāi)始膨脹，在膨脹的同時(shí)推動(dòng)渦輪葉片做功。這個(gè)過(guò)程就是燃氣熱能和勢能向動(dòng)能的轉化。渦輪將燃氣的能量轉化為動(dòng)能后，一方面用于壓氣機壓縮空氣持續進(jìn)行熱力學(xué)循環(huán)，另外一方面由主軸將轉子的扭矩輸出，經(jīng)過(guò)減速器減速以后用于推動(dòng)軍艦。整個(gè)熱力學(xué)循環(huán)完成使得燃氣輪機實(shí)現了燃料化學(xué)能向機械能轉換的終目的。

　　在軍艦動(dòng)力方案選擇上，燃機輪機的主要競爭對手是艦用柴油機和艦用蒸汽輪機，但是由于燃氣輪機先天優(yōu)勢與軍艦動(dòng)力系統性能要求更為吻合，燃氣輪機成為了各國軍艦動(dòng)力系統發(fā)展的選擇。老牌海軍強國如美國海軍、英國海軍、日本海上自衛隊的主力水面作戰艦只早已完成動(dòng)力燃氣輪機化。

　　燃氣輪機個(gè)優(yōu)勢是功率密度極大。一般情況下，同等功率的燃機體積是柴油機的三分之一到五分之一，是蒸汽輪機的五分之一到十分之一左右。這是由于燃氣輪機本身精巧的連續轉動(dòng)熱力學(xué)循環(huán)結構造成的，體積小、功率大，非常適合軍艦分艙小、航速要求高的特點(diǎn)。

　　燃氣輪機的第二個(gè)優(yōu)勢是啟動(dòng)速度快。雖然燃機的轉速是三種動(dòng)力系統中的，但是由于整個(gè)轉子十分輕巧，在啟動(dòng)機幫助下在1-2分鐘就可以達到轉速。而柴油機由于轉子運動(dòng)源于活塞的往復，加速較慢，蒸汽輪機更是“反應遲鈍”，整個(gè)系統達到功率輸出可能需要長(cháng)達一小時(shí)的時(shí)間。而啟動(dòng)速度，對于軍艦的戰時(shí)出動(dòng)和反潛作戰時(shí)加減速性能有著(zhù)直接的影響。

　　燃氣輪機第三個(gè)優(yōu)勢是噪聲低頻分量很低。由于燃氣輪機本身處于高速穩定轉動(dòng)當中，產(chǎn)生的噪聲更多是高頻嘯聲。而柴油機的活塞往復產(chǎn)生了大量低頻機械振動(dòng)噪聲，恰好迎合了海洋容易傳播低頻噪聲的特點(diǎn)，導致軍艦容易被敵方聲納探測。所以柴油機動(dòng)力尤為不適合給反潛軍艦作動(dòng)力系統。

　　發(fā)達國家尤其是美國早就認識到艦用燃氣輪機的巨大優(yōu)勢，研制大量燃氣輪機型號為自己的海軍提供充裕的動(dòng)力，其中LM2500燃機基本統一了美國海軍大中型作戰艦艇的動(dòng)力系統，還裝備了24個(gè)國家海軍、350艘軍艦，號稱(chēng)“驅動(dòng)半個(gè)地球的海軍”。LM2500燃氣輪機是美國GE于20世紀60年代末研制的高效大功率船用燃氣輪機， 由TF39航空渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(民用型為CF6)改裝而成，是型第二代船用燃氣輪機。初的 LM2500燃氣輪機的輸出動(dòng)力為25500馬力。

　　LM2500燃氣輪機為雙轉子結構，由單轉子燃氣發(fā)生器和自由動(dòng)力渦輪轉子組成。燃氣發(fā)生器由壓氣機、燃燒室和壓氣機渦輪組成；壓氣機共16級，進(jìn)口導葉和1-6級靜葉可調，壓氣機轉子為鼓形結構；燃燒室為單環(huán)燃燒室，裝有30個(gè)燃油噴嘴和2個(gè)點(diǎn)火器，內、外壁采用氣膜冷卻；壓氣機渦輪為二級軸流式，兩級動(dòng)葉和靜葉均采用空氣冷卻，級和第二級靜葉為沖擊和氣膜冷卻，第二級動(dòng)葉為沖擊和對流冷卻，由于采用了先進(jìn)冷卻技術(shù)，雖然燃燒室出口溫度為1170℃，但渦輪葉片金屬表面的溫度仍不超過(guò)846℃；動(dòng)力渦輪原為T(mén)F39中驅動(dòng)風(fēng)扇的渦輪，采用了低負荷設計，級數多達6級。

　　LM2500在不斷發(fā)展改進(jìn)，實(shí)現了功率級別的跨越式發(fā)展。LM2500+是給LM2500增加零級壓氣機的功率加大的改進(jìn)型機組，燃燒室出口溫度從1170℃增加到1205℃，壓比從18.8增加到23.3，空氣流量從70.3 kg/s增加到85.7 kg/s；額定連續功率29788kW;在上述功率下的熱效率37.8%。美國海軍的LHD1“黃蜂”級大型兩棲攻擊艦的動(dòng)力裝置，本來(lái)采用的是兩臺共7萬(wàn)馬力的蒸汽輪機，從第8艘“馬金島”號（LHD8）起，已經(jīng)改為使用兩臺LM2500＋燃氣輪機推進(jìn)。

　　2005年GE開(kāi)始對一代的LM2500＋G4燃氣輪機進(jìn)行試驗，LM2500+G4是具有增加壓氣機、壓氣機渦輪和動(dòng)力渦輪流動(dòng)能力的LM2500+，升級改進(jìn)基于適度的增加燃氣初溫和壓比，空氣質(zhì)量流量增加5%，其功率達到了47370馬力，效率進(jìn)一步提高到39.3％。從初的25500馬力到G4的47370馬力，LM2500連續跨越了兩個(gè)功率等級的臺階，充分顯示美國在復雜工業(yè)產(chǎn)品研制上強大的預研和工程能力。

　　中國艦用燃氣輪機研發(fā)的起步并不算晚。根據“中國艦用燃氣輪機總師訪(fǎng)談錄”的介紹，1958年中國開(kāi)始著(zhù)手研發(fā)計劃的具體組織實(shí)施，決定成立南、北方兩個(gè)聯(lián)合設計組，先開(kāi)展大、中、小三型機組的可行性論證和方案設計。1959年底，前蘇聯(lián)向中國轉讓了M-1艦用燃氣輪機技術(shù)，中國對該機組進(jìn)行了以技術(shù)練兵為目的的仿制工作。僅用了11個(gè)月，輪機廠(chǎng)就完成了該型燃機的首臺樣機制造。不過(guò)由于各種原因，仿制樣機經(jīng)過(guò)3年才排除大量故障通過(guò)驗收試驗。后來(lái)該型燃機在一艘高速炮艇上進(jìn)行了試驗并且裝備了部隊。1964年完成設計的6000馬力燃機組是中國次自行設計研制的艦用燃機，但是由于研制周期過(guò)長(cháng)加之原裝配對象計劃調整未能裝備部隊。與世界上其他國家主要依靠航空發(fā)動(dòng)機改燃機不同，中國由于航空發(fā)動(dòng)機水平落后，采取的是改進(jìn)和專(zhuān)用研制并舉的道路。

　　1967年中國決定將轟六轟炸機上的渦噴8發(fā)動(dòng)機改進(jìn)為大功率艦載燃氣輪機，這是中國首次進(jìn)行“航改燃”實(shí)踐，但是終因為發(fā)達國家同意進(jìn)口相應型號受到?jīng)_擊無(wú)果而終。后來(lái)中國一直在艦用燃機方面不斷嘗試，但是一直沒(méi)能拿出一款成熟可靠性能優(yōu)良的艦載燃氣輪機。這就是中國6艘裝備燃氣輪機的驅逐艦都采用外國產(chǎn)品的原因，其中112、113兩艘驅逐艦因為受到美國禁運影響，其裝備的LM2500燃氣輪機到了使用時(shí)限也難以獲得大修。這同時(shí)也使得052型驅逐艦在建造完成2艘以后，就不得不停止建造。

　　中國在艦載燃氣輪機方面一直沒(méi)能突破技術(shù)瓶頸的主要原因有很多，既有航空動(dòng)力方面的問(wèn)題也有艦用燃機工業(yè)本身的體制問(wèn)題。其中主要的一個(gè)原因是中國航空動(dòng)力工業(yè)缺乏長(cháng)期發(fā)展規劃。中國航空動(dòng)力工業(yè)像很多落后國家一樣是從仿制和修理開(kāi)始的。在老大哥的幫助下，中國迅速建立起一個(gè)能夠和世界水平比肩的航空工業(yè)體系，但是中國并沒(méi)有為航空工業(yè)以及航空動(dòng)力工業(yè)制定一個(gè)從仿制到研制的長(cháng)遠發(fā)展規劃，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(chǎng)”發(fā)展方針。中國航空工業(yè)的運行狀態(tài)就是，仿制生產(chǎn)再仿制再生產(chǎn)，長(cháng)期處于這種發(fā)展狀態(tài)下，中國航空動(dòng)力工業(yè)對于現代航空動(dòng)力系統的研究發(fā)展客觀(guān)規律認識極為不足。

　　航空發(fā)動(dòng)機研制沒(méi)能突破相關(guān)技術(shù)瓶頸，與航空發(fā)動(dòng)機技術(shù)相通的艦用燃機更是無(wú)從談起。在2004年，中國一航開(kāi)發(fā)研制的國產(chǎn)新型燃氣輪機QC185在珠海航展上首次面世。而該機就是以太行核心機為基礎改進(jìn)的輕型燃機，不過(guò)輸出功率17兆瓦的水平也不足于中國目前發(fā)展大型水面艦艇的需要。另外，中國艦用燃機輪機主要研制和生產(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(dòng)機向燃氣輪機的改進(jìn)工程。

　　航空強國的動(dòng)力發(fā)展經(jīng)驗是進(jìn)行核心機預研，然后在同一個(gè)核心機上再衍生出航空發(fā)動(dòng)機和艦用燃氣輪機。世界著(zhù)名的艦用燃機LM2500就是核心機預研工程的衍生產(chǎn)品。LM2500燃氣輪機衍生自美國GE的GE9核心機。GE9核心機衍生出F101大涵道比軍用加力渦扇發(fā)動(dòng)機用于B1B超音速戰略轟炸機，將GE9的換算流量進(jìn)一步減小發(fā)展出了GE15核心機。GE15核心機衍生出的渦噴型號YJ101參與競爭F-15和輕型戰斗機計劃（F-16研制計劃）但是輸給了普惠的F100發(fā)動(dòng)機。后來(lái)競爭YF-17也就是今天的F/A-18艦載機項目時(shí)，GE將YJ101的低壓壓氣機放大成為風(fēng)扇研制出了F404中推渦扇發(fā)動(dòng)機。而將F404的風(fēng)扇放大并與F101的小涵道比型號結合，就是F-15和F-16的著(zhù)名動(dòng)力F110。

　　在GE9核心機基礎上衍生的艦用燃氣輪機LM2500是世界上成功的艦用燃氣輪機，裝備了美國阿里伯克級等多個(gè)國家的軍艦。而通用電氣與法國斯奈克瑪聯(lián)合研制的CMF56大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機也是以GE9核心機為基礎的，CMF56發(fā)動(dòng)機裝備了空客A320等多種民航發(fā)動(dòng)機，也是第三帶民用渦扇發(fā)動(dòng)機的典型代表。這就是說(shuō)，GE9一個(gè)核心機解決了F-15，F-16，F-18這些世界知名戰斗機、以伯克級驅逐艦為代表的各類(lèi)艦艇乃至民航客機所有動(dòng)力問(wèn)題，這不得不說(shuō)是核心機預研的巨大效益?？梢哉f(shuō)，一型核心機的研制成功，意味著(zhù)整個(gè)國家從天空到海洋的全面突破。美國從上世紀五十年代末就開(kāi)始核心機預研計劃，而我國晚了大概30年，由于起步晚，經(jīng)驗和工業(yè)基礎不足，至今未能拿出一款大規模實(shí)用的核心機型號。

　　在國產(chǎn)燃氣輪機短時(shí)間難以成熟量產(chǎn)的情況下，中國不得不尋找新的艦艇動(dòng)力系統，烏克蘭在解體前是前蘇聯(lián)的燃氣輪機研制、生產(chǎn)基地，當時(shí)其剛剛完成第四代GT-25000型燃氣輪機的研制工作，該機功率為33000馬力，除了重量和體積略大于LM-2500以外，在油耗、效率等方面都與LM-2500相當，是一型性能較好的艦用燃氣輪機，中國除引進(jìn)成品外用于建造052B/C兩型驅艦外，還從艦用動(dòng)力立足國內的角度考慮，與烏克蘭簽署了技術(shù)引進(jìn)協(xié)議，引進(jìn)技術(shù)自行生產(chǎn)。

　　根據國外媒體報道，中國船舶工業(yè)集團從烏克蘭進(jìn)口了4臺GT25000型25MW船舶燃氣輪機。這四臺燃氣輪機于2001年6月(對)和2001年12月(第二對)交付，用于裝備中國新下水的052B型驅逐艦。除此之外，根據海軍資深士官朱桂全在解放軍報發(fā)表的文章，可以分析得出至少在169艦、170艦、171艦上都已安裝了國產(chǎn)化的GT25000艦用燃氣輪機。這說(shuō)明該燃機已經(jīng)被仿制成功并且已經(jīng)在索馬里進(jìn)行實(shí)戰檢驗，中國自此進(jìn)入了艦用動(dòng)力發(fā)展的新時(shí)代。

　　GT25000燃氣輪機額定功率29000kW、效率36%，在額定功率上比LM2500基本型稍高。該機對應不同的結構方案具有不同的熱效率，三軸GT25000效率可以達到37%，但是依然低于采用更簡(jiǎn)單的雙軸結構的LM2500+燃氣輪機，顯示出該燃機與世界先進(jìn)水平的差距。不過(guò)該機充足的功率保證了中國新型大中型艦艇的動(dòng)力。

　　目前中國區域防空驅逐艦依然處于一種小步快跑的狀態(tài)，沒(méi)有達到所謂終“目標艦”的完整作戰性能。其主要原因是動(dòng)力不足和通用導彈垂直發(fā)射裝置尚未研制成功。而GT25000燃機完成仿制之后，中國則無(wú)需再受到進(jìn)口燃機數量的限制，突破動(dòng)力瓶頸，開(kāi)始新一輪的造艦熱潮。GT25000艦用燃氣輪機額定功率29兆瓦，實(shí)際輸出功率在23兆瓦左右。四臺GT25000燃機實(shí)際總功率可以達到90兆瓦左右。日本愛(ài)宕級防空驅逐艦和韓國KDX3級驅逐艦雖然都是萬(wàn)噸的滿(mǎn)排，但也不過(guò)是70兆瓦的總功率水平。

　　中國海軍編隊長(cháng)期在非洲亞丁灣執行護航任務(wù)，每批艦艇都要在海外連續執行任務(wù)數月之久，從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)GT25000燃氣輪機在護航過(guò)程中動(dòng)力出現過(guò)問(wèn)題。朱桂全在解放軍報發(fā)表的文章中也這樣寫(xiě)道“在五年里，作為海軍新一代主力戰艦的169艦、170艦、171艦，在亞丁灣護航任務(wù)中表現搶眼，115艦、116艦多次完成出訪(fǎng)、出島鏈遠航任務(wù)。它們在遠航、護航、聯(lián)合軍演中的出色表現，折射的正是人民海軍裝備建設的飛速發(fā)展。”這說(shuō)明GT25000燃機仿制型號的可靠性和經(jīng)濟性適合中國國情，能夠滿(mǎn)足現階段中國海軍需要。但需要看到，中國主力艦只也僅僅是可以放心使用國外燃氣輪機的仿制改進(jìn)型號。

　　現階段立足于GT25000的動(dòng)力系統，可以通過(guò)對動(dòng)力方案的調整做到中國將來(lái)各類(lèi)主力艦只都有適合的動(dòng)力可用。在驅逐艦方面，繼續深挖GT25000燃機的功率潛力，采用兩臺GT25000和兩臺艦用柴油機交替工作的方式可以為滿(mǎn)排在7000噸左右的驅逐艦使用。將GT25000功率降低從而增加壽命和經(jīng)濟性，然后采用四臺方案為9000噸滿(mǎn)排驅逐艦提供動(dòng)力，這就可以突破以往軍艦排水量限制達到和阿里伯克級驅逐艦相當的水平，意味著(zhù)中國主力防空艦綜合性能達到美國主力艦的水平。9000噸的防空驅逐艦和同級別反潛通用驅逐艦已經(jīng)能夠支撐起一個(gè)航母編隊的防空反潛反艦等綜合任務(wù)。

　　另外考慮到將來(lái)海軍對陸遠程打擊和驅逐艦單艦獨立執行任務(wù)的需求，直接采用四臺GT25000燃機驅動(dòng)滿(mǎn)排在11000-13000噸的大型綜合驅逐艦。該艦采用大容量垂直發(fā)射系統容納獨立作戰自衛所需的遠中近防空反導導彈和用于攻擊的反艦導彈對陸巡航導彈，并在綜合完善雷達電子設備支持下，在一定海域執行綜合性任務(wù)具有相當高的效費比。該級別驅逐艦參與艦隊作戰時(shí)該艦可以作為火力加強性節點(diǎn)，負責艦隊中需要強火力支援的作戰任務(wù)。

　　目前根據朱桂全在解放軍報發(fā)表的文章看來(lái)，軍方內部已對國產(chǎn)化的GT25000燃氣輪機予以了肯定。中國自研中等功率燃機項目也正在穩定推進(jìn)，中等功率燃機QC185也完成了試制并且次點(diǎn)火開(kāi)始試車(chē)工作，預計數年之內就能設計定型[

　　]。從此前國產(chǎn)驅逐艦已經(jīng)開(kāi)工的情況來(lái)看，由于國產(chǎn)燃氣輪機已經(jīng)基本解決問(wèn)題，中國海軍新一波的造艦高潮也業(yè)已展開(kāi)。但我們仍要看到中國雖然擁有了種國產(chǎn)大功率艦載燃氣輪機，但它不僅是一款仿制型號，而且相比LM2500這些世界知名的艦用燃氣輪機仍然差距明顯。而中國燃氣輪機在下一階段要取得新的實(shí)質(zhì)進(jìn)展，就必須取決于中國航空動(dòng)力業(yè)在核心機預研上能否獲得關(guān)鍵性突破。由于中國航空動(dòng)力工業(yè)是眾所周知的“老大難”，目前看來(lái)相關(guān)研究機構的下一步工作可謂任重而道遠。
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