世界能生產艦用燃氣輪機的國家有幾個?

大利189381456


艦用燃氣輪機處在頂端的是英國羅爾斯羅伊斯和美國通用、中國可以大批量生產先進的艦用燃氣輪機但,是整體技術層次和技術積累暫時沒達到美英的程度,這三個是目前可以做到批量生產的國家;烏克蘭手裡有艦用燃氣輪機技術但是本身已經沒有量產的能力了、日本的石川島播磨授權生產美國的LM2500。如果拓展到民用燃氣輪機行列,除了剛才說的羅羅和通用之外還有德國西門子和日本三菱,這幾個幾乎壟斷全球民用燃氣輪機市場。恩,數數基本也就是這幾個國家了。

燃氣輪機和航空發動機其實有很多相似的地方,現在世界上幾款性能不錯且成熟的艦用燃氣輪機基本都是航空發動機的衍生,所以航發比較出色的國家一般燃氣輪機也不錯,最典型的就是英國和美國這兩個國家。既然和航空發動機有淵源,那麼他涉及到的相關技術和工業能力自然也是“珠穆朗瑪峰”等級的,和航空發動機一樣都被譽為“工業皇冠”,不然不可能只有區區這幾個國家掌握製造技術。一個小小的葉片差不多就把一個國家工業領域基本交了個底,從材料水平、機加工能力、表面處理能力、裝配能力差一點都白瞎。而且能製造出來燃氣輪機並不一定就可以定型使用用,還要看熱效率、比功、使用壽命、單位體積功率等等水平。一般製造不精密的或者材料性能不夠的燃氣輪機大修時間都很短,那個不起眼的軸承要承受轉子的幾乎全部振動,在這種高溫高壓的惡劣工作環境中還要承受轉子的反覆振動破壞,很考驗製造水平。如果換軸承那麼需要把燃氣輪機大卸八塊,不僅嚴重考驗裝配水平而且非常耗工時。

英國是世界上最早研製實用化艦用燃氣輪機的國家,1947年就將以航空發動機為基礎的G1型燃氣輪機實裝在炮艇上進行試驗,目前已經形成各個層次的系列燃氣輪機。下圖為英國的“奧林普斯”TM3B型燃氣輪機,他是世界上應用最廣泛、成熟度最高的艦用燃氣輪機之一,比美國的LM2500成功的還早。TM3B的核心機和早期飛豹上裝備的羅羅“斯貝”渦扇發動機是一樣的,有技術上的互通,單臺功率為18.3兆瓦(2.5萬馬力)。這種發動機裝備在英國21型“女將”級護衛艦、42型“謝菲爾德”級驅逐艦、22型“大刀”級護衛艦、“無敵”級航空母艦、法國“喬治格萊”級驅逐艦、日本“石狩”級護衛艦、日本“夕張”級護衛艦、比利時“維林根”級護衛艦等等。

還有MT30型燃氣輪機,他是以羅羅Trent800派生的艦用燃氣輪機,有80%的零部件與Trent800通用,單臺功率超過40兆瓦,是世界上單臺功率最大的船用燃氣輪機之一,整機大修時間達到2.5萬小時。英國的“伊麗莎白女王”級航空母艦使用的就是4臺MT30燃氣輪機,美國的DDG-1000“朱姆沃爾特”級驅逐艦、美國LCS“自由”級瀕海戰鬥艦、韓國FFX-II“大邱”級護衛艦等等都是採用MT30。

美國的LM2500型艦用燃氣輪機是世界上應用最廣泛的燃氣輪機(沒有之一),美國幾乎所有大中型作戰艦艇基本都是LM2500,印度、泰國、意大利、西班牙、日本等國的航空母艦(兩棲攻擊艦)都是用的LM2500系列,就連法國最新的“地平線”級驅逐艦都是用了LM2500,毫不客氣的說LM2500幾乎佔領了“半個地球的海軍”,總裝機臺數超過3000臺!LM2500是以TF39渦扇發動機改進而來,最初的輸出功率在18.5兆瓦左右,現在的LM2500+系列已經達到35兆瓦。到目前中國的2艘052型驅逐艦的4臺LM2500依舊在運轉,也就是下圖2。日本的石川島播磨被授權生產LM2500型燃氣輪機並提供給日本海上自衛隊艦艇使用。

下圖為中國的QC280燃氣輪機,應用在052C/D型驅逐艦,中國也有能力批量化生產,畢竟052C/D的總數量將達到32艘以上,055型驅逐艦極概率也是燃氣輪機動力。QC280型燃氣輪機與烏克蘭的UGT25000有很深的淵源,或者說是他的深度改進型,2000年後逐漸開始成熟,目前國產化率已經接近100%,性能在超越UGT25000的前提下已經達到我們的設計指標。其實中國的燃氣輪機技術發展可以追溯到60年代,先後使用過“渦噴8”、“渦扇9”改燃氣輪機,但是當時的技術和工業能力實在是不行,最後只能不了了之,當時仿製英國“斯貝”發動機時曾經發生過葉片直接斷裂飛出的情況。燃氣輪機整體技術直到近20年才開始開始完全成熟,但是與美國英國這兩個國家相比在整體技術積累和成熟上還是存在一定的差距,各項技術指標和性能仍然有提升的空間。中國在民用領域也引進了不少其他技術,比如2010年代引進過新的LM2500,還有LM6000也已經實現國內組裝,這對將來燃氣輪機發展也是有一定幫助的。

還有以“太行”發動機衍生而來的QC-185 燃氣輪機也已經成熟,輸出功率也已經達到17兆瓦。還有QD128、QD70,不過他們不是用於艦船上的。

俄羅斯這個國家比較特殊,他的燃氣輪機技術還不如中國,是否批量化生產也不得而知。其實蘇聯時期的燃氣輪機技術還是很不錯的,在鼎盛時期蘇聯的艦船燃氣輪機總功率一度達到全球的三分之一,1958年生產的“卡辛”級驅逐艦是世界上第一種全燃動力的水面作戰艦艇。然而蘇聯的燃氣輪機主要在“曙光”機械設計局,然而這個設計局在蘇聯解體時劃歸烏克蘭所有,所以俄羅斯實際掌握的燃氣輪機技術是很少的。目前烏克蘭手中掌握的最著名的還是UGT25000型燃氣輪機,但是因為蘇聯解體後烏克蘭的停滯不前,目前已經沒有能力繼續研製全新的燃氣輪機,也沒有能力批量化生產UGT25000,實在是非常可惜。

至於民用領域,德國西門子、日本三菱也是很厲害的燃氣輪機企業,西門子的SGT5-8000H是世界上單臺輸出功率最大的燃氣輪機,單臺輸出功率為374兆瓦,相當於1.9艘“尼米茲”級核動力航空母艦總輸出功率。燃氣輪機這種東西本身就是高端中的高端,無論在技術上還是製造上都是處於金字塔頂峰,普通國家根本沒有這個實力去生產燃氣輪機。


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著名的英國羅爾斯.羅伊斯公司製造的MT-30型大功率艦用燃氣輪機以“特倫特800”航空發動機為核心(波音787的發動機),是“女王級”航空母艦和美軍“朱姆沃爾特級”驅逐艦的的主推進燃氣輪機,美軍“自由級”瀕海戰鬥艦也採用它為主推進機。

目前世界可以製造艦用燃氣輪機國家理論上是四個:英國(羅.羅公司)、美國(GE公司)、烏克蘭(曙光機械設計科研生產聯合體)和我國。但是,在較大規模裝艦應用當中,烏克蘭“艦燃”只有少量的安裝到了軍艦上,加之目前烏克蘭的狀況,已經無力製造艦用燃氣輪機了…所以,可大規模製造艦用燃氣輪機的國家就剩下三個了。
英國著名的“奧林普斯”TM3-B艦用燃氣輪機,是42型驅逐艦的主推進機(謝菲爾德級),這個型號的燃氣輪機與著名的“斯貝”航空發動機有些淵源,說一句假設的話:它要是1980年代初來的我國,那麼我國艦用燃氣輪機的使用時間起碼會提前十年,因為我軍“飛豹”戰鬥轟炸機早期型就是使用的“斯貝”航發,在技術上是互通的。

英國是很早就開始研製燃氣輪機的國家,而且利用的是航空噴氣發動機的技術,再加上羅爾斯.羅伊斯公司在航空領域的卓越技術保障,英國的艦用燃氣輪機水平在當今世界佔有相當高的位置,不但英國自己使用,包括:美國、日本軍艦上都在使用!奧林普斯系列、太因系列、斯貝系列,都是非常先進的燃氣輪機。
通用電氣公司的LM-2500燃氣輪機,是目前世界上最暢銷的艦用燃氣輪機,就連自認為柴油機領域(主要是“皮爾斯蒂克”系列)很牛的髪國人,都在新一代“地平線級”驅逐艦上用上了LM-2500。

美國研製艦用燃氣輪機的歷史要比英國晚了至少十年,到了1960年代由於蘇聯核潛艇大量的服役,美國早先使用蒸汽輪機動力的反潛艦在航速和啟動加速…等運行環節上已經力不從心了,通過觀察英國在燃氣輪機發展的成功經驗,決定自己研製燃氣輪機,好在美國是航空工業大國,又是從第一代噴氣機就開始研製/裝備的國家,通過對航空發動機的衍生,很快的就在1970年代初利用TF-39渦扇發動機為核心機技術(波音737發動機),研製出了LM-2500燃氣輪機…由此美國海軍的所有戰艦都全面的燃氣輪機化!LM-2500系列開始大量裝備到戰艦上,並且往民用領域發展,目前軍用和商用的LM-2500系列估計有5000臺在世界各國海軍服役或者在電站發電。
LM-2500 燃氣輪機也在我軍的兩艘052型驅逐艦上服役,它似乎也有機會在我國全面使用,它當時與英國的“奧林普斯TM3-B”之間有過競爭,但最後都沒在我國安家落戶。

總體來看,LM-2500燃氣輪機的整體性能屬於上品,這得益於美國領先的航空製造業,在設計、製造和使用材料上都比較先進,而且熱效率較高,由於生產數量比較大,LM-2500 的價格相對便宜一些,售後服務也比較完善,加之該燃氣輪機結實耐用,在國際市場比較暢銷。
烏克蘭的UGT25000/DA80燃氣輪機,是蘇聯解體前完成率很高的艦用燃氣輪機,蘇聯是研製燃氣輪機很早的國家,在1950年代就緊隨英國開始研製,也是借鑑了航空發動機的技術,1958年就將燃氣輪機安裝在了“卡辛級”驅逐艦上,這要比美國早了10年以上的時間!

由於燃氣輪機應用的比較早,可以在前型的基礎上進行改進和經驗積累,蘇聯燃氣輪機的總體設計與製造工藝與英美產品相比差距很細微…很遺憾的是蘇聯解體之後,不論是俄羅斯還是烏克蘭在燃氣輪機的設計與製造上停滯不前,目前兩國都已經失去研製功率更大,熱效率更高的艦用燃氣輪機的能力。

QC280燃氣輪機,是目前我軍新一代驅逐艦上的主推進機,圖片左上角就是烏克蘭的UGT25000燃氣輪機,也就是說QC280是在它的基礎上全面改進而成的,通過十年的運行來看QC280燃氣輪機的性能穩定,熱效率較高、油耗適中,符合設計要求。

我國燃氣輪機研究工作也不算晚,1967年在瞭解到艦用燃氣輪機的發展後,也著手未來我軍艦用主機的發展,在“渦噴-8”航空發動機上進行了艦用燃氣輪機的改進實驗工作,到1974年完成了樣機的耐久實驗…整體性能與“奧林普斯”早期型相當…但,我國當時航空工業根基尚淺,而艦用燃氣輪機卻大量的使用了航空發動機的技術,所以渦噴-8“航改艦”出現了各種各樣的問題,也就沒有繼續發展下去。
QC-185燃氣輪機,是基於“太行”發動機的核心機衍生而來,屬於中型艦用燃氣輪機,可以用在大型氣墊船上。

進入到2000年代隨著我國航空工業的發展和技術積累,我國利用航空發動機技術改進艦用燃氣輪機的能力也大為提高,在引進外國先進艦用燃氣輪機的基礎上對其進行了較深入的改進,比如:將UGT25000由半封閉改成全封閉運行,降低了油耗、提高了功率,並且在降噪、減震等技術方面有了很大的提高,完全可以為我國大型戰艦提供性能優良的主機。
美軍LM-6000燃氣輪機,總體性能比“2500”
系列有了較大的進步。

燃氣輪機是現代戰艦的主要動力裝置,它的體積和重量都很小,比如:英國的MT-30燃氣輪機總重量只有20噸,安裝在“女王級”航母內佔地面積也很小,體積和重量僅相當於美國“小鷹級”航母所用蒸汽輪機的十分之一!並且自動化程度非常高,運行時似乎不需要人去看守,在主控室就能知道它的運行狀況,更主要的是燃氣輪機啟動快,從加速到全功率運行時間很短,並且運行噪音低,這對於反潛來說非常重要。

艦用燃氣輪機最好是在航空發動機的基礎上進行衍生,因為“航改艦”是由高向低發展,技術等級變低了,而且利用航空發動機的技術可以節省較大的科研投入。

燃氣輪機也是非常高級的設備,只有個別國家和個別企業可以製造,完全是高技術裝備!就連法國、德國、日本…這樣工業強國都不能整體設計和整體制造!它完全是整體工業完善國家的產物。


皇家橡樹1972


整體上世界能自己設計研製軍民用燃氣輪機的國家有:

美國、法國、俄國、烏克蘭,中國(中國是設計自研和仿製國產化兩條腿走路,但到目前為止,仍然有一些工藝不過關,影響性能和壽命。真正意義上能投入實用的大型艦載燃氣輪機也是山寨國產化)

能引進技術全盤國產化的有日本( 民用的日本也能自己設計研製)

民用的燃氣輪機的還有就是瑞士和瑞典的跨國公司ABB

其它的西班牙、德國、意大利都能製造核心部分,但其他需要國際分工。


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