遼寧艦啟動發動機耗時10個小時,為何055驅逐艦隻要1分鐘?

姜胃志


國產航母遼寧艦的發動機為蒸汽輪機,而055型驅逐艦的發動機為燃氣輪機,兩者的別是非常大的。燃氣輪機是通過燃燒燃油直接驅動發動機工作,因此可以像我們的家用汽車那樣一擰鑰匙就能發動;而蒸汽輪機則需要先將燃油點燃,接著加熱鍋爐蒸發出高溫蒸汽,然後用蒸汽來驅動蒸汽輪機轉動,這才完成發動機的啟動,因此遼寧艦的啟動時間就比055型驅逐艦要長得多了。不過話說回來,055型驅逐艦的發動機並不能在1分鐘之內完成啟動;而遼寧艦也不見得每次啟動都需要10個小時,但如果這只是一種比喻,那倒是十分貼切的。為什麼蒸汽輪機的啟動時間要比燃氣輪機耗時更長呢?我們先通過二者的工作原理來分析原因。


▼下圖為啟動階段的日本“秋月”級驅逐艦(實在找不到055大驅的啟動照片,讀者朋友們湊合著看小日本的驅逐艦吧),待黑煙冒盡後即完成啟動。曾有人在網上噴咱們的軍艦啟動時會冒黑煙,以此斷定我國軍艦發動機技術不行,殊不知全世界的軍艦在啟動階段都會冒這樣的黑煙。

蒸汽輪機的工作原理

蒸汽輪機的工作原理其實與瓦特蒸汽機基本相同,它們都需要高溫蒸汽來驅動,不同的是瓦特蒸汽機是利用蒸汽驅動活塞運動做功,而蒸汽輪機是利用蒸汽驅動轉子葉片高速轉動做功。既然利用蒸汽來驅動,那麼蒸汽輪機就需要為它提供蒸汽的裝置,那就是鍋爐。瓦特蒸汽機的鍋爐使用煤做為燃料,通過燃燒煤來釋放能量加熱鍋爐中的水,使其達到沸騰溫度而蒸發高溫蒸汽,很顯然現代航母是絕對不可能再用燒煤這種方式來為蒸汽輪機提供蒸汽的,而是使用加熱效率更高的噴油鍋爐。


▼下圖為準備啟動噴油鍋爐的水兵,啟動方式為簡單粗暴的明火引燃。

噴油鍋爐的工作原理是通過噴油嘴向爐內噴射霧狀燃油,在充分燃燒中快速加熱鍋爐中的水,當水達到100℃的沸騰溫度時便蒸發出大量高溫蒸汽。輸氣系統在得到這些蒸汽以後再經過加壓,然後輸送給蒸汽輪機,驅動蒸汽輪機高速旋轉,為航母提供航行動力。為了降低燃油成本,加熱鍋爐所使用的燃油為價格相對低廉的船舶用重油,這種油料的特點是流動性差(比重一般在0.82~0.95之間,十分粘稠)、燃點高(需要加熱到180~330 ℃才能燃燒)、釋放能量高(熱值約為10,000~11,000 kcal/kg)。為了使重油達到“爐內霧狀噴射燃燒”的效果,在向鍋爐供油之前還需要為油庫進行一次加熱,使粘稠狀的重油改善流動性,然後在供油系統中進行二次加熱,使其達到180℃以上的燃點,最後才開始向爐內噴射燃燒。


▼下圖為正在試車的西門子小型鍋爐噴油嘴,它的學名叫做“燃燒機”,遼寧艦鍋爐所使用燃燒機功率比它大得多。

<strong>航母動力系統的啟動流程

常規動力航母的啟動分為熱啟動和冷啟動,熱啟動是指動力系統中的油路始終處於加熱狀態,燃油能在短時間內被點燃,熱啟動的耗時比較短,通常不超過3個小時即完成啟動,航母的動力系統在啟動後的2小時內達到最高功率狀態。


▼下圖為正在冷啟動的002型國產航母,煙囪在啟動階段冒黑煙來自於傾倒在鍋爐內自然燃燒進行預熱的柴油所發出。

而冷啟動就比較複雜且耗時了,啟動流程是這樣的:首先向鍋爐內傾倒1~2噸柴油並點燃,這些柴油的作用有兩個,第一是預熱鍋爐內的水,第二是加熱鍋爐內的重油噴頭;接著啟動發電機,用電加熱的形式對油庫內的重油進行一次加熱,一般重油凝固溫度為22~36 ℃,當油庫內的溫度加熱到40℃時重油獲得流動性,供油系統開始抽油;當重油被抽到化油池裡以後開始二次加熱,在這個過程中重油將會被加熱到接近180℃的燃點,此時的重油流動性幾乎與柴油相當了;最後通過油路的輸送向鍋爐內噴射出霧狀重油,這些油霧被燃燒的柴油點燃,開始快速加熱鍋爐中的水。


▼下圖為某型鍋爐加熱示意圖。

當鍋爐內的水被加熱到沸騰狀態時開始產生大量高溫蒸汽,待蒸汽量達到300噸/小時的生成量、出氣口達到22.17兆帕的壓力時輸氣系統開始抽氣,這些高溫、高壓蒸汽被輸氣管收集到儲存罐實施加壓,然後向蒸汽輪機輸入30兆帕的蒸汽,轉子葉片被驅動開始告訴轉動。到了這個環節,航母的動力系統基本上就算是完成啟動了,待所有鍋爐全部達到要求的蒸汽生成量和壓力時,航母就可以全功率推進了,可見採用蒸汽輪機驅動的常規動力航母冷啟動啟動流程確實費時費力。


▼下圖為正在以32節的最高航速放飛艦載機的遼寧艦。

燃氣輪機的工作原理以及啟動流程

驅逐艦所使用的燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械,是一種旋轉葉輪式熱力發動機。所謂的“連續流動的氣體”就是燃油在燃燒時產生的高溫、高壓燃氣,燃氣輪機一般使用天然氣、柴油、汽油作為燃料,我國包括055型驅逐艦在內的戰艦全部使用柴油燃氣輪機。


▼下圖為使用燃氣輪機驅動的055型驅逐艦首艦。

燃氣輪機在空氣和燃氣的主要流程中,只有壓氣機、燃燒室、燃氣透平這三大部件組成的燃氣輪機循環,通稱為簡單循環。壓氣機從外界大氣環境吸入空氣,並經過軸流式壓氣機逐級壓縮使之增壓,同時空氣溫度也相應提高;壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的氣體;然後再進入到透平中膨脹做功,推動透平帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉,實現了氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功,並輸出電功。從透平中排出的廢氣排至大氣自然放熱。這樣,燃氣輪機就把燃料的化學能轉化為熱能,又把部分熱能轉變成機械能。


▼下圖為燃機輪機的結構示意圖。

通常在燃氣輪機中,壓氣機是由燃氣透平膨脹做功來帶動的,它是透平的負載。在簡單循環中,透平發出的機械功有1/2到2/3左右用來帶動壓氣機,其餘的1/3左右的機械功用來驅動發電機。在燃氣輪機起動的時候,首先需要外界動力,一般是起動機帶動壓氣機,直到燃氣透平發出的機械功大於壓氣機消耗的機械功時,外界起動機脫扣,燃氣輪機才能自身獨立工作,可見燃氣輪機屬於內燃機,它的工作原理與家用汽車的汽油機並無二致。


▼下圖為首臺國產40兆瓦級的燃氣輪機開始下線,它已經安裝在055型驅逐艦的首艦“南昌”艦上。

燃氣輪機啟動不分熱起和冷啟,在啟動前首先需要啟動發電機,待發電機發電量達到要求功率後向起動機供電;起動機得電運轉後驅動燃氣輪機的壓氣機工作;當壓氣機開始壓縮外界大氣後開始啟動供油系統;供油系統給油正常後即可啟動燃氣輪機;燃氣輪機在發出尖銳刺耳的噪聲中開始運行時即表示啟動完成。可見燃氣輪機的啟動的確比蒸汽輪機省時省力,但是絕對不像題主所說的那樣“只1分鐘”,055型驅逐艦屬於萬噸級船艦,它的燃氣輪機啟動時間不會低於20分鐘,啟動完成後即可達到全功率推進狀態。


▼下圖為055型驅逐艦使用的F級重型燃氣輪機燃燒室模型,它的結構像極了航空發動機。

綜上所述和對比,我們不難看出遼寧艦的蒸汽輪機啟動時間確實比燃氣輪機慢出許多,這也是廣大讀者呼籲國家趕快上馬核動力航母的原因。那麼核動力航母的啟動時間是不是比常規動力航母要短呢?實事求是地講,的確如此!但是並沒有比常規動力航母快出多少來,因為核動力航母同樣使用蒸汽輪機來驅動,因此在冷啟動時同樣需要一個產生蒸汽的過程,只不過核動力加熱水的方式不是鍋爐,而是蒸汽發生器。真正能在短時間內實現啟動的核動力是那種實現全電推的航母,但是目前全電推技術並不成熟,就連號稱“超級航母”的美國“福特”級也仍然以蒸汽輪機為主動力,只有在未來全面實現“全電推”時,航母的啟動時間才會達到內燃機的“1分鐘”完成。


▼下圖為使用“全電推”綜合電力推進系統的英國“伊麗莎白女王”號航空母艦,由於該艦的“全電推”仍然需要發電機供電,因此啟動時間並不比遼寧艦快多少。


兵器知識譜


啟動遼寧艦航母需要10個小時,啟動055型驅逐艦隻需要1分鐘就行,兩者區別為何如此巨大呢?首先這個10小時是指航母冷啟動,我國航母採用的蒸汽輪機,燒的是重油這種比較“粗糙”的燃料,他的優點是功率大、燃油效率高、運行成本低,因此大型常規航母基本都是採用蒸汽輪機。缺點就是體積大、啟動慢,那麼航母每次出動都要啟動10小時嗎?其實這方面不用太擔心,航母一般很少熄火停機的,即使在港口也都是低功率運行,也就是俗稱的熱啟動,出動效率在2~3小時,這就快了很多了。至於採用燃氣輪機的055驅逐艦,當然不存在這方面的問題了,直接啟動就1-2分鐘即可達到最高工作功率,艦艇可以隨時啟動出航,但是這傢伙體積小,科技含量高,曾經我們硬是研發不出這個東西來,幸好得到烏克蘭兄弟的幫助!

我國航母的蒸汽輪機採用的4臺TB-12,如果完全熄火整個啟動過程是比較麻煩的,他分幾個步驟,第一是加熱重油便於輸送和點火,第二將鍋爐的冷水燒沸騰(400℃)產生高溫高壓蒸汽,第三採用蒸汽推動汽輪機運轉,當蒸汽輪機葉片的轉動開始將動力傳遞到槳葉上,遼寧號才算正式啟動。說起來簡單,其實幾個過程都是非常耗時間的,畢竟要推動6.5萬噸的航母所要的蒸汽可不是一星半點,我國遼寧艦鍋爐內可是高達60噸的冷水!

因此航母在沒有必要的時候是不會熄火的,也就是熱啟動,整個過程保持發動機缸體溫度在180℃以上,這樣啟動會容易一些,一般2~3小時左右就能恢復動力,極大的減少啟動時間。

而像055、052D一樣的大型驅逐艦的動力系統採用的是燃燃聯合動力(COGAG),裝備有四臺GT25000燃氣輪機,優點是體積小、重量輕、啟動快、少用或不用冷卻水等,啟動有多快呢?1-2分鐘即可達到最高工作功率,隨時啟動隨時出發,在航行中加速和減速都非常快,這是蒸汽輪機不能比的,而且同等功率下體積只有蒸汽輪機的1/5~1/10,非常節約空間!


缺點就是技術複雜,價格昂貴,我國曾經引進美國的LM2500型燃氣輪機,112、113都是用的燃氣輪機,但是後來與美國鬧翻了,自己又沒有這個技術,在167中華第一艦上就只能用2個鍋爐的蒸汽輪機,後來通過引進烏克蘭的UGT-25000燃氣輪機,並在烏克蘭的幫助下成功國產化,也就是現在用在052D、055上的GT25000才解決了這個問題。

不得不說,烏克蘭在我國研發海軍發動機方面幫助頗大,不管是航母的大型蒸汽輪機,還是驅逐艦的燃氣輪機,都是在烏克蘭幫助下才完成的,只能說幸好蘇聯解體了,幸好有個烏克蘭兄弟啊,讓我國在現代軍艦上少走了很多彎路!


狼煙火燎


我們知道世界上的航母動力分為常規動力和核動力,自從航母在上世紀20年代誕生後,一直採用常規動力。常規動力航母要有煙囪,要冒黑煙,黑煙會腐蝕電子設備和天線,而且啟動時間太慢。在這種情況下,一種新動力的航母應運而生。

1961年,人類第一艘核動力航母問世,美國海軍9萬噸級的“企業”號正式建成下水。


核動力航母從開始啟動到核反應堆壽命終結,可以在20到30年內永不熄火。由於優勢巨大,美國從1964年起,就不再製造常規動力的航母。

我國航母研究起步晚,中間經過十年動亂又中斷了很久,所以說中國在航母領域的有關技術比較落後,中國第一艘裝備海軍的航母遼寧採用的是常規動力,也就是非核動力的航母。

遼寧號航母雖然是常規動力。但排水量卻非常驚人,滿載時候的排水量達到6.7萬噸。要讓這樣一個龐然大物啟程可不是一件容易的事。要是用牛來拉的話,恐怕要幾萬頭牛才能把他拖動。就是用航母上的蒸汽輪機,出發的時候也要準備上10來個小時。

有朋友可能問了,遼寧艦架子怎麼這麼大?打個火要十幾個小時?

一說遼寧艦架子大,它肯定會覺得有點冤枉,保家衛國、人人有責;遼寧艦為國巡邏積極踴躍,鬥志高昂,從來都是不講條件,毫不猶豫的,怪只怪我們艦上的動力系統。


前面我們說過,遼寧艦用的不是核反應堆,用的是常規動力,是蒸汽輪機。

蒸汽輪機在冷機的狀態下啟動的時候,先要把鍋爐裡的“水”燒開,讓水產生蒸汽推動風扇來高速轉動產生動力帶動螺旋槳工作讓航母行駛。

其實水在這裡只是起著“融化劑”的作用,因為鍋爐運動的燃料是“重油”,重油的燃點非常高,通常沒有2、300度的高溫不能讓它流動起來,不流動就沒有辦法循環燃燒;所以說我們認為遼寧艦架子大,是冤枉了人家。遼寧艦之所以啟動慢,是因為時間都用在用水“融化”重油身上了,是重油拖了遼寧艦的後腿。

有人說,既然重油那麼費事,為什麼不用柴油呢?


航母是一種能耗非常大的軍艦,,採用4臺大功率的蒸汽輪機提供動力,20餘萬千瓦4軸推進。理論上說,遼寧號航母一次出海就需要加7500噸的重油,重油的價格比較便宜,一般都在2500元到3000元之每噸間,這樣的算下來,遼寧艦出一次海,就需要加2000萬元左右的重油。如果加成柴油的話,出一次海要多掏4000萬,因為柴油價格比重油剛好貴了兩倍。

也許你會說,省錢倒是省錢但費時啊,真要有任務了,啟動半天會喪失多少戰機,造成多大損失?

你還不知道,正因為常規動力的航母啟動慢,航母啟動後一般是不讓它熄火的。即便是到了港口停泊的時候,蒸汽機也是處於低速運轉狀態,一旦需要啟動就屬於熱啟動,只要一兩個小時就可以出發了。

所以,為了保證戰備狀態,航母像一個永不滅火的汽車一樣,始終處於運轉狀態。

那麼,為什麼遼寧艦啟動那麼久,而055型驅逐艦隻需要1分鐘就可以啟動呢?

這是因為兩者採用的動力系統不一樣。遼寧艦採用的是蒸汽輪機,055大型驅逐艦動力系統則是燃氣輪機。



燃氣渦輪機又是怎樣工作的呢?

燃氣輪機是通過壓氣機葉片旋轉先直接把外面的空氣吸入燃燒室,第二步就是讓空氣和燃料在燃燒室進行會師,接著第三步把燃料和空氣的混合體點燃,燃料與空氣燃燒後就會產生高溫。第四步就是高溫可以產生強勁的氣體,氣體高速運動帶動葉片推動螺旋槳運動產生動力讓艦艇行駛。

因為055驅逐艦採用了燃汽輪機,啟動時間相對要短。因為驅逐艦體積小,排水量小,採用的燃氣輪機是小型的。如果在航母上用燃氣輪機的話,需要大功率的機器,而有關技術我國還沒有完全掌握。



相信不久將來我國會掌握這項技術,到那時我國的核反應堆技術也會有很大突破,我們軍迷就不用再為航母啟動慢糾結了。


小約翰


這主要是遼寧艦採用的是蒸汽輪機驅動,而055驅逐艦則採用燃氣輪機驅動。

蒸汽輪機的原理是將鍋爐的水加熱產生高溫高壓的水蒸汽,衝擊葉片帶動中心軸轉動來驅動螺旋槳和主軸。蒸汽輪機的噪音低,功率大,可以超過7萬馬力,適合大型航母使用,除了伊麗莎白號航母使用燃氣輪機驅動外,世界重型的航母都採用蒸汽輪機驅動。蒸汽輪機可以使用,熱值高,燃點高,性價比高的重油,減少航母的事故率,運行成本,提高續航能力。

瓦良格號的設計之初就採用蒸汽輪機,由於蒸汽輪機工作原理比較簡單,而我國的蒸汽輪機技術比較成熟,配套完善,遼寧艦就沿用了瓦良格號的蒸汽輪機驅動。

遼寧艦冷啟動時,需要對水箱進行預熱,而蒸汽輪機管路設備複雜,體積龐大一般需要花費10小時左右。然而,遼寧艦為了減少啟動時間,停靠在港口時都不會完全熄火,而是用“小火煨著”,而且重油的凝固點比較高,加註或者使用時,需要預先加熱。因此遼寧艦啟動發動機的時間就大為減少。

燃氣輪機以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變為動力。燃氣輪機具備重量輕,體積小,啟動快的特點。啟動速度一般只需1-2分鐘就可以達到最高速度,靈動性能高,有利於快速捕獲戰機。

燃氣輪機的先天優勢,成為了各國軍艦動力系統發展的優先選擇。由於我國是後起工業國家,燃氣輪機的技術長期以來落後於西方國家。在燃氣輪機的發展上,我國採用自主研發與引進雙管齊下。1959年,我國從蘇聯引進M-1型燃氣輪機作為國產護衛艇的加速主機,由此開啟的燃氣輪機的探索之路。

90年代末期,隨著歐美西方國家對我國採取武器禁運後,無法繼續引進LM-2500燃氣輪機導致052型驅逐艦陷入停滯狀態。我們通過烏克蘭,在1993年獲取了UGT-25000燃氣輪機。為了突破西方國家的技術封鎖,我國UGT-25000的基礎上,不斷獲得技術突破。055驅逐艦搭載的就是我國自主研發的QC280艦用燃氣輪機,擁有超過30兆瓦的功率,4臺燃氣輪機的驅動下航速可以達到34節。從這可以看出誰有也不如自己有強,自力更生才是王道。


梓蕤


10個小時和1分鐘這兩個數據都誇張了,一個是慢的誇張,一個是快的誇張。“遼寧”艦的蒸汽輪機啟動正常情況下一般也就2小時左右,而055的燃氣輪機啟動大概需要10分鐘左右。所以……帶節奏需謹慎…

“遼寧”艦和052C/052D/055型驅逐艦動力系統是不一樣的,“遼寧”艦是蒸汽輪機系統,而055型是燃氣輪機系統。這兩種動力系統剛好一個啟動慢一個啟動快。先從“遼寧”艦的蒸汽輪機說起吧,“遼寧”艦的動力系統為燃油鍋爐+蒸汽輪機,是現在主流動力系統中啟動速度最慢的一個。慢主要有2個原因:

1.燃料。從目前的情況來推測,“遼寧”艦的燃油鍋爐使用的是重油,這種燃料油熱值高且價格便宜,比較適合這種大型軍艦使用。但是重油也有個很麻煩的缺點:低溫狀態下粘度很大,也就說我們所說的“濃稠”。所以重油在使用之前需要進行預加熱,重油具備比較好的流淌性才能順利的噴入鍋爐燃燒。


2.蒸汽壓力。蒸汽輪機的工作原理是利用高溫高壓蒸汽衝擊蒸汽輪機葉片,然而高溫高壓蒸汽需要燃油鍋爐不斷加熱水箱才能產生,這個過程需要消耗數個小時的時間。如果達不到最低要求的蒸汽壓力那麼是驅動不了蒸汽輪機的。

這兩個因素就導致了蒸汽輪機的反應速度比較慢,但是沒有10個小時這麼誇張。現代軍艦使用的燃油鍋爐都是增壓鍋爐,完全冷啟動(可以理解為鍋爐完全冷卻時啟動)到運行一般也就是在8個小時以內。下圖就是“庫茲涅佐夫”號航空母艦使用的KVG-4型增壓鍋爐,“遼寧”艦使用的應該和“庫”艦基本一樣

為什麼我開頭說正常情況下2個小時就可以呢?正是因為蒸汽輪機系統啟動非常耗時,所以各國採用蒸汽輪機的艦艇通常情況下不會讓鍋爐/反應堆完全冷卻,即便是停泊狀態也會讓鍋爐保持一個低功率運行狀態,保證一定的水箱溫度。這樣啟動時間壓縮到2小時以內是不成問題,只需要冷啟動的四分之一時間。只有當“遼寧”艦進行大修和維護的時候才會讓鍋爐完全冷卻,這時完全啟動才會消耗8小時那麼長。所以10個小時這種說法誇張了。

再說055型驅逐艦,055型和052C/D型一樣都是採用QC-280型燃氣輪機。燃氣輪機的啟動沒有蒸汽輪機那麼複雜,不需要高溫高壓蒸汽的輔助,只要空氣流量和燃料“給力”,那麼隨時可以啟動並快速達到正常運行狀態。燃氣輪機是航空渦扇發動機的技術衍生品,平時我們乘坐的民航飛機從發動機開始啟動到可以正常滑行也就是幾分鐘時間。下圖為國產30MW燃氣輪機,其實就是QC-280

我們用美國的LM2500+G4燃氣輪機做類比吧,他的功率為30-34MW,下圖按照通用的介紹,LM2500+G4的冷啟動時間是小於10分鐘的。民用的PG9171E燃氣輪機,功率110MW,冷啟動時間(停機72小時以上啟動)正常情況下20-22分鐘,如果執行快速啟動程序那麼可以壓縮到10分鐘以內。這樣QC-280燃氣輪機推定啟動時間應該也在10分鐘以內,那個1分鐘也是誇張的。再算上其他檢查和設備啟動時間,055型可以在30分鐘左右離港。

所以……不要輕易誇張這個事情……沒有你們想想中的那麼長,也沒有你們想象中的那麼短……


雛菊西瓜Peterpan


遼寧艦到底帶多少燃油現在也沒公開,所傳的8000噸不只是艦用燃油。要知道美國海軍退役的小鷹級常規動力航母滿載排水量82000多噸,攜帶的艦用燃油也才7800噸,所以滿排60000噸出頭的遼寧艦肯定裝不了8000噸艦用燃油。再有遼寧艦是不是一定燒重油也存疑,雖然重油便宜,但現在也接近0號柴油的一半。而且重油對補給來說卻很麻煩,補給艦還要攜帶重油和柴油兩類艦用燃油,粘稠度大的重油在補給時流速肯定不如柴油,那麼像航母這樣的吃油大戶補給一次燃油就得多花很長時間。重油的清艙同樣是麻煩的工作,需要花費大量人力物力。從遼寧艦動力啟動、航行基本不冒黑煙的情況推測,不排除使用統一的艦用柴油這種可能性。

055型驅逐艦使用的是全燃動力,採用4臺QC280國產燃氣輪機。啟動快速性是沒說的,從完全停機狀態到達到出航狀態,10分鐘以內可以搞定,1分鐘啟動明顯誇大了。同樣需要說明的是,現代燃氣輪機都是多燃料型熱機,汽油、柴油、煤油甚至重油都可以燒。我國統一艦用燃油是柴油,因此燃氣輪機也是燒的這種油,不是航空煤油。實際上,美軍艦用的JP-5燃油也不是航空煤油,可以看作是一種特殊的柴油。(S)


聯合防務


尊重客觀事實,探究事件真相,我是軍武視界,歡迎關注。

闢謠,闢謠,闢謠;重要的事說三遍,我不知道是誰跟你說的,遼寧艦啟動需要10個小時。但據我瞭解,即便是遼寧艦冷啟動,八個小時也足夠了。同時,055大驅也並沒有你提到的那麼快,所謂知之為知之,不知就學,沒必要這麼玩吧?

下面,我們不妨從客觀角度來說下,這兩者的區別,以及啟動時間的一個情況。

首先,眾所周知的遼寧艦啟動主要分為三種啟動方式。一種被稱為冷啟動,一種被稱為溫啟動,另外一種則被稱為熱啟動。其實,這三種啟動我們可以通過字面意思就可以看得出來,但為讓大家更加直觀的瞭解,我以汽車啟動的形式進行舉例。

要知道,汽車在冬天較為寒冷的情況下,在擱置一晚上之後,整個發動機會處於一個氣溫極低的情況,甚至在很早之前,一些大卡車還需要在車底部生火,對被凍住的地方用火烤。如此一來,汽車才能順利的發動。同樣,遼寧艦由於使用的是蒸汽驅動的方式,並且燃料使用的還是熱量極高的重油,想要讓其燃燒,必須要有大量的蒸汽驅動才能讓重油燃燒起來。但大量蒸汽從無到有,是一個漫長的過程,這中間需要不停的去燒大量的水。如此一來,時間漫長十分正常,而這相當於是冷啟動。

下面,在說說溫啟動。這種情況,相當於在小汽車在冬天,不論是車內部還是發動機,都處於一個不是十分適合行駛的情況,所以大多數司機通常都會對車進行預熱,在預熱之後在駕駛車子。而航母,則是水一直處於一個恆溫狀態,這個時候只需要對水進行一小會的加熱,就能夠出現大量蒸汽,如此一來短時間內就可以發動。

熱啟動,那就是不論是車子還是航母,都是在常規情況下的狀態,說出發就能夠出發。只不過由於航母體型較大,需要做一系列措施,相對於汽車的話,相對較慢。但相信這樣的解釋,大多數人都能夠分得清。

說完航母的蒸汽機,我們在說說055大驅的燃氣輪機。其即便是不對這兩者做比對,大家都應該知道這是,燃氣輪機本身就是一個時代的進步,其優點強於蒸汽機毋庸置疑。但如果要說一分鐘就能啟動的話,簡直就是胡扯。

即便是帶有燃氣輪機的飛機都不敢說一分鐘就能啟動,更何況是一個體積龐大的航母。瞭解過大驅的人都清楚,其採用QC-280型燃氣輪機,相對於蒸汽型的遼寧艦來說,一個是需要手動的拖拉機,而另外一個是提速需要一秒的超跑。其差距,毋庸置疑。


軍武視界


啟動遼寧艦啟動要花十個小時?非也!蒸汽輪機的啟動分為冷啟動、溫啟動、熱啟動等多種不同的模式,最快的熱啟動通常只需要花費一個小時左右就能讓蒸汽輪機全功率運行,而冷啟動雖然時間花費的久,但是五個個小時也基本上可以搞定。而055大驅使用的是燃氣渦輪機動力,這種動力的特點就是啟動時間較短,但是加上暖機也需要20分鐘到半個小時,即使是緊急啟動,時間也在10分鐘左右,傳言所說1分鐘絕不可信。
(未來055將成為遼寧艦和國產航母的標準帶刀護衛)

遼寧艦所使用動力為四臺國產化的TB-12蒸汽輪機加8臺增壓鍋爐的組合。蒸汽輪機的原理很簡單,說白了就是燒開水的高級版本,將開水燒開後產生蒸汽,蒸汽通過增壓噴嘴後噴射到轉動軸的葉輪片之上,帶動主軸轉動,主軸從而再帶動外部螺旋槳轉動,驅動遼寧艦前進。看起來是不是SO EASY?
(蒸汽輪機原理)

那為什麼蒸汽輪機啟動還需要那麼長時間?有三個原因:

第一、遼寧艦所使用的艦用蒸汽輪機功率達到了45000馬力,所以必須燒一大鍋開水,才能產生足夠的蒸汽進行驅動,而燒這麼大鍋開水時間自然不會少。

第二、即使開水燒開了,開始產生蒸汽了,從鍋爐到主軸葉片,蒸汽還要經過一系列的環形配置的蒸汽噴嘴依次進入高壓缸、中壓缸、低壓缸進行持續做工,最後帶動主轉子軸開始轉動,往往有一個很長的蓄力緩衝時間。

(TB12蒸汽輪機)

第三、遼寧艦所使用的蒸汽輪機燒開水的燃料是重油,重油屬於石油煉製完汽油、柴油、煤油後的殘渣,粘稠度僅次於更渣的瀝青,常溫下這玩意兒就是半固體狀態,很難拿來直接燃燒!所以要用重油燒開水,首先必須點燃一定量的柴油將重油加熱到流動狀態,然後才能通過管道供應到鍋爐內進行燃燒供熱,而這又不是將耗費不少時間。


(長期燒重油的俄羅斯庫茲涅佐夫航母鍋爐)

正是因為蒸汽輪機的啟動比較複雜,燒熱水的過程過於繁瑣和綿長,因此艦用蒸汽輪機一般情況下是不會完全關停的,而是讓蒸汽輪機維持小功率運轉,產生的額外動力用於支持軍艦的電力需求和其他艦用設備運轉,鍋爐內溫度維持在200度以上,這樣的熱啟動時間可以壓縮到一小時左右。而如果將蒸汽輪機完全關停冷卻至常溫狀態,則需要將所有步驟走一遍,並且還需要進行啟動前檢查,耗時雖然沒有10小時那麼誇張,但通常也在5小時以上。

(遼寧艦鍋爐點火)

而055大驅上所使用的是4臺UGT25000燃氣渦輪機,燃氣渦輪機本質上其實和飛機所使用的渦輪發動機是沒有區別的。其原理都是通過壓氣機葉片旋轉將空氣吸入燃燒室,然後在燃燒室內噴入霧狀燃料,燃料與空氣混合燃燒形成高壓高溫氣體,高溫高壓氣體膨脹噴射衝擊透平(渦輪)葉片帶動轉子轉動,從而帶動轉動軸另一側的螺旋槳轉動。而最初提供給壓氣機葉片旋轉的動力,通常是功率達到主機1%到3%的類似於飛機APU裝置的外部動力裝置。只要啟動機將渦輪葉片帶動,然後通過充足的空氣和燃料供應,就能讓燃氣輪機持續的運轉起來,這啟動一過程看似簡單,但是一分鐘也完全做不到。


(燃氣輪機原理與渦輪發動機類似)

燃氣輪機的啟動是指其轉子從靜止到從額定轉速的整個過程,在以額定轉速運轉時,金屬部件通常會承受高溫氣體上千度的灼燒和炙烤,如果直接全速運轉,金屬部件和氣缸很可能會出現開裂乃至於受壓爆炸的事故。因此正常啟動需要進行一段時間的暖機,整個啟動過程通常持續20分鐘左右,如果是緊急情況下不進行暖機的強制啟動,時間可以壓縮到5分鐘左右。同樣的原理,燃氣輪機在停機時也不可以直接停機,通常要使用盤車帶動旋轉進行慢速冷機,而這過程往往會持續幾個小時。


(燃氣輪機結構)


軍武吐槽君


遼寧號的動力裝置是四臺烏克蘭TB-12蒸汽輪機和八個鍋爐,而055型驅逐艦則使用QC-280ICR燃氣輪機。蒸汽輪機的艦載重油鍋爐從冷爐狀態,到升壓升溫的升爐過程需要一個過程,牽扯到重油點火時間、鍋爐水燒沸騰時間和蒸汽輪機啟動過程。因為需要限制鍋爐蒸汽的產生,還要考慮鍋爐內的結構熱應力等鍋爐結構設計問題,這就需要耗費大量的時間。而燃氣輪機則和噴氣式航空發動機原理大同小異,時間自然縮短很多。

蒸汽渦輪發動機是將水加熱後形成的蒸汽動能轉化為渦輪轉動動能的機械裝置。這遠超過了詹姆斯·瓦特發明的單級往復式蒸汽機效率,更為接近熱力學中的理想可逆過程,而且還能產生更大的功率。目前熱電廠使用的就是渦輪蒸汽機裝置,有超過八成的電能都來自渦輪蒸汽機。大型船舶的動力裝置也是用的是蒸汽渦輪機。

理想的蒸汽輪機是一個等熵過程,其中進入渦輪機的蒸汽的熵等於離開渦輪機的蒸汽的熵。但是沒有蒸汽輪機能達到完全的標準,通常情況下基於渦輪機的應用,典型的等熵效率為20~90%。燃氣渦輪發動機也屬於熱機的一種,包括渦輪噴氣式發動機、渦扇發動機、渦輪軸發動機和渦輪螺旋槳式發動機。“萬噸大驅”055型驅逐艦就是搭載的燃氣輪機。

051型驅逐艦還採用的是蒸汽輪機,052系列則逐步使用了燃氣輪機。通過數十艘艦船的應用,我國燃氣輪機的性能也達到比較成熟的階段,並掌握了大型船用燃氣輪機的全部關鍵技術。它不僅使我艦船啟動速度得以提升,還讓我海軍的驅逐艦達到世界主流大型驅逐艦的主流水平。


航空之家


遼寧號使用的是傳統的蒸汽輪機,而055大驅使用的是最新的燃氣輪機,這就是啟動時間差距如此巨大的最根本的原因。

為什麼遼寧號啟動發動機要耗時10個小時?

遼寧號是由蘇聯海軍庫茲涅佐夫級航母二號艦瓦良格號改裝而來,滿載排水量高達6.7萬噸,是一艘名副其實的中型航母。在動力系統方面,遼寧號沿用了庫茲涅佐夫級航母的標準動力系統,4臺TB-12蒸汽輪機,配合8臺增壓鍋爐,並使用4軸推進模式,這樣就能為遼寧號提供充足的動力。

由於遼寧號使用的是蒸汽輪機,其工作原理是通過燃燒重油,將鍋爐內的純水燒開,形成高溫高壓的水蒸氣,水蒸氣再來推動汽輪機運轉,再通過傳動軸帶動航母螺旋槳旋轉,航母才能航行。


因此遼寧艦的啟動速度主要取決於什麼時候能夠將鍋爐內的純水燒開到產生足夠溫度和壓力的蒸汽來推動汽輪機運轉,所以遼寧號的啟動時間一般比較慢。

除了啟動時間較慢之外,蒸汽輪機還有著重量大、體積大、結構複雜、溫度高、噪音大、加速性差、淡水消耗量大等一系列缺點。

不過相比於他的缺點,人們更看重蒸汽輪機的優點,蒸汽輪機由於歷史悠久,技術成熟,可以採用重油作為燃料(重油更經濟、不易失火或爆炸),此外燃氣輪機的輸出功率更大。

為什麼055大驅只要1分鐘

055大驅是中國在2017年下水的最先進的驅逐艦,滿載排水量1.25萬噸,其動力系統採用的是4XUGT 25000燃氣輪機。

燃氣輪機是近40多年來廣泛應用的艦船動力,其工作原理是由壓縮機連續從空氣中吸入空氣,然後進入燃燒室,與噴入的燃料混合後燃燒,成為高溫燃氣,然後推動渦輪葉輪旋轉,輸出機械功,帶動汽輪機運轉。

因此燃氣輪機的啟動速度非常快,只需要1-2分鐘就可以達到最高工作效率,這樣艦艇就可以隨時就位,所以055大驅只需要1分鐘發動機即可啟動成功。

此外,與傳統的蒸汽輪機相比燃氣輪機擁有體積小、重量小、功率密度高、工作環境好等優點。不過缺點也很明顯,燃氣輪機工作時需要大量的空氣用於燃燒,同時也會釋放出大量的廢氣,因此軍艦中必須要在設計時犧牲很大的空間用於排煙系統。

因此更加小型化、啟動更快的燃氣輪機適合中小型艦艇,而對於體積重量巨大需要充足持久動力的航母往往採用蒸汽輪機。


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