为什么英国45型驱逐舰经常故障?全电推进还是不成熟?

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英国的45型驱逐舰使用了综合电力推进系统(Integrated Electric Propulsion,IEP),是世界上第一型采用全电推进的驱逐舰。它的动力系统包括2台罗尔斯·罗伊斯和诺斯罗普联合研制的WR-21燃气轮机,2台瓦锡兰12V200柴油机以及2台GE的Converteam电动机。

45型驱逐舰

45型IEP系统框图

45型的动力舱室。两台燃气轮机和柴油机分别驱动两个发电机进行发电,并通过电动机直接驱动2具螺旋桨产生推进动力

其实45型经常趴窝,让综合电力推进系统背锅是有点冤的,问题主要还是出在了WR-21燃气轮机本身。WR-21燃气轮机,是罗尔斯·罗伊斯和诺斯罗普旗下的西屋合作研发的。WR-21输出功率25.2MW,但热效率高达42%!这主要是因为WR-21上用了一种新的技术——中冷-回热技术(intercooler-recuperator),使得它比起简单循环的燃气轮机对热的利用率更高。WR-21在驱逐舰30节全速航行时,比简单循环的燃气轮机要省27%~30%的油,经济性可见一斑。从技术先进性上来说,罗-罗的WR-21绝对是傲视群雄的存在,LM2500和我国的GT25000都不是对手。然而45型驱逐舰屡次趴窝,也恰恰是栽在了这个中冷-回热技术上。


WR-21燃气轮机

采用中冷-回热技术的燃气轮机框图。在低压压气机和高压压气机之间增加了中冷器,利用冷却水可以降低进气温度,并减少高压压气机功耗;在出气口增加回热器,利用废气的温度给燃油加热,从而增加进气和混合燃气的温差,这样又可以提高系统的热效率


45型由于间冷回热器存在一个重大设计缺陷,导致它经常用着用着会失去动力。这一失去动力不要紧,瞬间的电力负荷就全部落到了瓦锡兰12V200柴油发电机组上了。而12V200柴油发电机才2MW的功率,根本供不上用,满负荷运行下发电机不堪重负导致跳闸。燃气轮机和柴油机都不能用了,这就导致了45型整个失去动力趴窝。

只能说英国用的这套全电推进,对燃气轮机的可靠性过于自信,而没有设计一些故障突情况下的备份方案。WR-21发动机经常故障,但如果就此说全电推进就是不成熟的,也不够严谨。因为WR-21并不是全电推进必备的,在设计其他全电推进系统时也完全可以把它换掉,为了保险起见换一款不带中冷回热的简单循环燃气轮机也完全可以;如果换了其他的燃气轮机,那么故障率会大大降低。反过来,即使不是全电推进,而是用WR-21燃-燃推进,难道燃气轮机故障就不趴窝了吗?所以45型的问题并不是全电推进的普遍问题,或者说并不能用来否定全电推进的优越性。

比如美国的朱姆沃尔特虽然也趴过窝,但是故障次数远远小于45型。45型一共就生产了1、2、3、4、5、6这么6艘,但是大大小小的故障次数有几千次,甚至2017年,6艘45型驱逐舰集体趴窝,没有一艘能用。。。而朱姆沃尔特级用于用的是罗尔斯·罗伊斯另一款燃气轮机——MT30,这款燃气轮机比较成熟,没这么多问题,所以也就是海试的时候遇到了谐波滤波器故障导致系统不能满功率运行,这和趴窝是两回事,进行技术改进后可以比较快的解决。毕竟控制领域美国是老大。

虽然都遇到故障,但是朱姆沃尔特比45型的问题好解决的多

而且退一万步来说,如果全电推进真的是很不靠谱,那么美国人何必花130亿美元造一艘随时可能趴窝的哥伦比亚级战略核潜艇呢?要知道海底下趴窝了那可不是闹着玩的。

哥伦比亚级核潜艇敢用全电推进,意味着全电推进技术上早已成熟


纸上的宣仔


英国人被美国佬坑了,就是WR-21燃气轮机的问题

作为全球第一艘应用综合电力系统,采用全电推进技术的驱逐舰,英国45型驱逐舰一出来就是赚足了眼光。但遗憾的是各种故障也层出不穷,根据英国皇家海军运营记录显示,6艘45型驱逐舰在2011至2015年间一共出现5001次故障,其中勇敢号967次,不屈号895次,龙号887次,卫士号844次、钻石号818次,邓肯号590次。甚至在2015年、2017年两次出现6艘45型驱逐舰一家人整整齐齐的趴窝的情况。在朴茨茅斯港搓麻将的45型驱逐舰们

最集中的问题是动力问题,发动力功率在炎热天气情况下输出不足,故障频发,甚至发生全舰供电中断的情况。根据英国海军报告,主要问题模式是,在炎热地区工作时,WR-21发动机动力输出会低于预期,并且非常不稳定。舰上的综合电力系统会强行要求辅助的柴油发电机加大功率输出以弥补不足,柴油机在间满负荷工作下,不堪重负,最终“跳闸”导致系统当机。

45型驱逐舰采用两台额定功率25.2兆瓦的WR-21燃气轮机,与2台瓦锡兰2MW柴油发电机共同驱动感应电机发电。

之所以可以排除是综合电力系统的问题,主要是这套由BAE系统公司研发设计综合电力系统并非只应用在45型驱逐舰上。英国的伊丽莎白女王级航空母舰、美国的DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰也都采用这套系统进行全电推进,此外美国的福特级航空母舰也都采用了这套综合电力系统,用来保障电磁弹射供电。在上述舰种都没有出现问题,而上述舰与45型驱逐舰相比,最主要不同就是发动机不一样。伊丽莎白女王级航母和朱姆沃尔特级驱逐舰都是使用罗尔斯·罗伊斯的MT30燃气轮机,福特级航母则是核动力。

罗尔斯·罗伊斯的MT30燃气轮机是全世界最好的燃气轮机,没有之一,但该燃气轮机首台交付使用是2012年,而45型驱逐舰首舰是2003年开工,2006年下水,所以45型驱逐舰使用的是WR-21燃气轮机。

而这个WR-21燃气轮机,他是个国际合作项目,以美国为主,英国法国合作。美国诺斯罗普·格鲁曼公司作为主承包商,并负责设计和制造,英国罗罗只负责做涡轮机。该燃气轮机最大特点就是采用气体压缩中冷器和废热回收系统,从排放的废气中回收废热,驱动压缩机来压缩吸入空气,并驱动冷却机进行制冷,从而提高循坏效率降低燃料消耗。但是这套系统并不靠谱,在外界环境较高情况下,工作效率极其低下,导致输出动力不足,而这套中冷器和废热回收系统就是美国诺斯罗普·格鲁曼公司设计制造的。

所以说英国佬被美国人坑了,做了回小白鼠,而一看这玩意不靠谱的美国人,马上放弃了WR-21燃气轮机,选择罗尔斯罗伊斯的MT30燃气轮机作为其DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰和LCS自由级濒海战斗舰的主要动力。现在英国海军已经做出的对45型驱逐舰的“抢救方案”则是,再安装一台2MW的辅助柴油发电机,在炎热海域帮助提供动力。


五岳掩赤城


45型主要问题就是动力系可靠性差,军舰全电推进作为前沿技术看似先进,实际上没有雄厚的财力支撑,掉坑里是必然结果。以英国那点海军军费,维系现有体系都难,更不要说研发顶尖的驱逐舰了!


名字太长我不记得


怎么就不谈谈渤海级,海底拖拉机的事情?


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