單機超15萬馬力,一機超055四機,國產最大燃氣輪機卻無緣上航母

燃氣輪機以其結構緊湊、機動性強、經濟性較高等優勢,成為目前大中型水面艦艇的主流動力裝備,不僅在驅逐艦、護衛艦等主戰艦艇上應用廣泛,而且在航母上的應用也開始展露端倪。我國的目前功率最大的燃氣輪機型號是R0110,該型燃氣輪機單機功率達114MW、約15.5萬馬力,055驅逐艦裝備4臺GT25000燃氣輪機,總功率約104MW、約14萬馬力,1臺R0110燃氣輪機的動力就超過了055驅逐艦上的4臺GT25000。儘管R0110燃氣輪機動力十分強勁,但為什麼055驅逐艦或者國產航母不採用R0110燃氣輪機呢?原因是“術業有專攻”,R0110研發之初的目的就是用於多能發電,而非軍事用途,目前的狀態軍用並不合適,而且如此大的功率適用的範圍也比較小,不過基於R0110的衍生型號倒是有比較大的軍用前景。

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國產R0110重型燃氣輪機,單臺功率超過15萬馬力

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055驅逐艦裝備4臺GT25000燃氣輪機,總功率約14萬馬力

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美國“福特級”核動力航母推進功率約28萬馬力

R0110重型燃氣輪機由“黎明”公司牽頭、於2002年正式開始研發,也是我國“863”重大科技攻關項目之一。按照媒體中的報道,R0110研發過程中參考了烏克蘭曙光機械廠UGT110000重型燃氣輪機的相關設計,UGT110000設計功率為110MW、最大功率可達120MW,採用20個火焰筒的迴流環管型燃燒室、15級壓氣機、轉速3000轉/分,可以直接與50赫茲的發電機匹配。UGT110000首臺機組於1997年12月,在俄羅斯土星科研生產聯合體製造完成(沒錯,就是那個生產軍用航發的“土星”),並於1999年開始投入試生產。而國內R0110的研發始於2002年,時間上確實也對得上。

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烏克蘭、俄羅斯聯合研發的UGT110000重型燃氣輪機,單機功率110MW

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UGT110000只應用於燃氣發電

R0110重型燃氣輪機的研發進度相對來說比較順利,根據國內媒體的報道,R0110燃氣輪機於2012年9月研製成功、2013年11月29日在中海油深圳發電廠完成了168小時聯合循環試驗運行考核,標誌著R0110燃氣輪機正式具備生產能力(發電),前後歷時10年多的世界,這樣的研發速度對於我們這樣一個在重型燃氣輪機方面幾乎沒有任何經驗的國家來說,稱得上“迅速”。R0110燃氣輪機的主要應用領域是發電,UGT110000也是同樣的用途,所使用的燃料是天然氣或者煤氣,當然,也可以使用輕質燃油,但是如此大的功率其燃油消耗量是驚人的,也沒有那個企業會用輕質燃油發電,超高的成本也完全沒有競爭力。

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R0110燃氣輪機轉子

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首臺R0110燃氣輪機發運

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R0110燃氣輪機內部構造

關於R0110燃氣輪機是否能夠在航母等大型艦艇上應用,很多網友會問既然英國的“伊麗莎白女王級”航母可以使用2臺40MW級的MT30燃氣輪機作為主動力,為何我國的航母就不能用R0110燃氣輪機呢?一臺R0110可以抵得上3臺MT30,如果能夠順利上艦的話,相信早就不需要討論這個問題了,之所以未能在航母上應用,個人認為主要是以下三個原因:一是R0110的設計指標與海上用途不太匹配,R0110主要考慮陸地穩定環境、穩定功率輸出情況下的應用,在海上搖擺/傾斜以及頻繁的功率變換情況下,R0110的穩定性可能無法滿足要求;二是R0110目前的技術還不夠成熟,雖然已經完成了試運行,但是尚未有成熟的應用基礎,而且近幾年關於R0110的報道也較少,估計還有一些技術問題尚未解決徹底;第三就是使用成本問題,R0110燃氣輪機並不能像蒸汽輪機那樣使用廉價的重油,而只能使用輕質燃油,從經濟性和安全性(輕質燃油更易燃)方面與蒸汽輪機相比都沒有競爭力。

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英國6.5萬噸的“伊麗莎白女王級”航母是目前採用燃氣輪機動力的噸位最大的軍用艦艇

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英國“伊麗莎白女王級”航母採用的MT30燃氣輪機,單機功率達40MW

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MT30燃氣輪機動力模塊

雖然R0110燃氣輪機目前在軍用艦艇上沒有應用價值,但是未來的應用空間還是很可觀的。隨著軍用艦艇動力電力化趨勢的不斷提升,未來大型電力推進艦艇將會越來越多,電力推進航母也是大勢所趨,R0110燃氣輪機衍生型號(低功率版本)一旦解決了海上應用的穩定性、可靠性問題,以及大型艦用發電機組技術獲得突破後,就可以在055後續級別的大型水面艦艇中得以應用。個人認為裝備2臺R0110低功率版本衍生型號(50-60MW級)、滿載排水量1.6-1.8萬噸級的大型水面戰艦,是完全有可能的,至於在航母上的應用,希望不大,雖然目前在建的003航母是常規動力,但是後續型號肯定要上核動力,除非航母核動力攻關嚴重滯後,否則,R0110系列上航母的希望微乎其微!

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正在建造的003航母仍將採用蒸汽輪機

單機超15萬馬力,一機超055四機,國產最大燃氣輪機卻無緣上航母

未來的大型航母肯定會採用核動力,R0110上航母的可能性微乎其微!

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