世界燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)巡禮

燃?xì)廨啓C(jī)是一種以空氣為介質(zhì)、內(nèi)部連續(xù)回轉(zhuǎn)燃燒、依靠高溫燃?xì)馔苿訙u輪機(jī)械連續(xù)做功的大功率、高性能熱機(jī)。

與其它常規(guī)動力裝置相比，燃?xì)廨啓C(jī)功率更高，最高超過38%；啟動快，全冷機(jī)啟動到全速狀態(tài)最快僅需2分鐘；油耗只有同等功率蒸汽輪機(jī)的一半，重量只有蒸汽輪機(jī)的三分之一左右；且操作簡單，維護(hù)方便。正因?yàn)槿绱?，?0世紀(jì)60年代中期開始，燃?xì)廨啓C(jī)逐漸成為美國等西方發(fā)達(dá)國家現(xiàn)役艦艇的首選動力，其研制和發(fā)展一直受到各國的高度關(guān)注。

燃?xì)廨啓C(jī)和航空噴氣發(fā)動機(jī)在技術(shù)上存在很大程度上的通用性，現(xiàn)實(shí)中多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)是從航空噴氣發(fā)動機(jī)改進(jìn)而來。燃?xì)廨啓C(jī)可分為專門設(shè)計的工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)（又稱重型燃?xì)廨啓C(jī)）和由航空噴氣發(fā)動機(jī)改進(jìn)而來的航空改型燃?xì)廨啓C(jī)兩個類型。航改而來的燃?xì)廨啓C(jī)是以航空發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)，做針對性的改造，在保證原型機(jī)的高可靠性、高維護(hù)性的同時，要求在比較寬廣的功率范圍內(nèi)有良好的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

目前世界上燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)強(qiáng)國有兩派四國。兩派指的是以英美為代表的歐美西方流派，另一派是以前蘇聯(lián)為代表的東方流派。四國是指英國、美國、俄羅斯、烏克蘭。這些國家的代表性燃?xì)廨啓C(jī)有“奧林巴斯”、“斯貝”、LM2500、FT8、UGT－25000、WR－21、MT30等。

英 國

英國是第一個將燃?xì)廨啓C(jī)作為艦船動力的國家，也是第一個將航空噴氣發(fā)動機(jī)改為艦船用燃?xì)廨啓C(jī)的國家。1968年英國海軍決定以后發(fā)展的大中型水面艦艇全部以燃?xì)廨啓C(jī)為主動力。英國具有代表性的燃?xì)廨啓C(jī)有“奧林巴斯”、“斯貝”、WR－21和MT－30型號，分別用在護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦、巡洋艦甚至是航母上。英國的艦用燃?xì)廨啓C(jī)始終處于世界領(lǐng)先水平。

憑借強(qiáng)大的科技實(shí)力，1962年羅羅公司在1956年7月定型的“奧林巴斯”航空發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上研制成功“奧林巴斯”艦船專用燃?xì)廨啓C(jī)，并由此奠定了該燃?xì)廨啓C(jī)作為世界艦用三大動力機(jī)型之一，英國的“無敵”級航母動力就是4臺“奧林巴斯”燃?xì)廨啓C(jī)。

繼“奧林巴斯”燃?xì)廨啓C(jī)之后，“斯貝”燃?xì)廨啓C(jī)是羅羅公司的另一力作?！八关悺比?xì)廨啓C(jī)1981年研制成功，首先在英國海軍22型“大刀”級護(hù)衛(wèi)艦上進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過嚴(yán)格測試后最終定型。之后羅羅公司對“斯貝”燃?xì)廨啓C(jī)屢次升級。進(jìn)入21世紀(jì)后“斯貝”憑借優(yōu)良的性能、適當(dāng)?shù)墓β?、高可靠性受到多國海軍青睞，日本就是其中之一。

新世紀(jì)后，為了迎戰(zhàn)老對手LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)的挑戰(zhàn)，羅羅公司決定在已經(jīng)成熟的“特倫特”800航空發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上研制性能更好的燃?xì)廨啓C(jī)，即MT30燃?xì)廨啓C(jī)，該發(fā)動機(jī)于2005年2月正式投產(chǎn)，剛一問世就具獨(dú)霸天下的風(fēng)范，屢次上演從老對手通用電氣公司虎口奪食的好戲。英法未來的大中型航母也計劃采用該發(fā)動機(jī)。

但燃?xì)廨啓C(jī)在低速小功率運(yùn)轉(zhuǎn)時的高油耗是其致命弱點(diǎn)，為徹底解決這個問題，羅羅公司利用在1946年開發(fā)的間冷回?zé)酺CR技術(shù)，在RB211系列航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級改造，聯(lián)合美國西屋公司共同開發(fā)TCR方案，這就是大名鼎鼎的WR21燃?xì)廨啓C(jī)。

WR21燃?xì)廨啓C(jī)兼具巡航機(jī)和加速機(jī)特點(diǎn)，有望取代原來的4—8兆瓦左右的巡航柴油機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)，WR21燃?xì)廨啓C(jī)已成為新一代艦艇動力的代表。

美 國

美國的燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)是建立在英德兩國的基礎(chǔ)上，其中最具代表性的就是通用電氣公司的LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)。

美國于上世紀(jì)60年代初開始研發(fā)艦用燃?xì)廨啓C(jī)，1969年以后美國的海軍大中型艦艇多數(shù)已裝備燃?xì)廨啓C(jī)，時至今日美國艦船燃?xì)廨啓C(jī)的裝機(jī)數(shù)量已大大超越其他國家，其中主力戰(zhàn)艦裝備的都是LM－2500系列燃?xì)廨啓C(jī)。

LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)是美國通用電氣公司于1968年在FT39核心機(jī)的基礎(chǔ)上研發(fā)而來的工業(yè)和艦艇用燃?xì)廨啓C(jī)。1980年生產(chǎn)型LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)研制成功。迄今為止LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)共銷售了約2500多臺（包括工業(yè)和艦船用），占據(jù)世界艦船用燃?xì)廨啓C(jī)的大部分份額，列裝在輕型航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦、兩棲登陸艦、巡邏艇、氣墊船等艦船上，號稱“驅(qū)動半個地球的海軍”。新世紀(jì)后，通用電氣公司在LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)出了功率增強(qiáng)的LM－2500+、LM－2500+G4型燃?xì)廨啓C(jī)。

普·惠公司是美國的第二大航空發(fā)動機(jī)制造商，主要從事軍民用航空發(fā)動機(jī)的研制和生產(chǎn)。普·惠公司在成熟的JT8D發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上于上世紀(jì)80年代末開發(fā)了FT－8燃?xì)廨啓C(jī)，該機(jī)以單機(jī)功率大、重量輕、尺寸小、機(jī)動性好、系統(tǒng)簡單、易于維護(hù)、可靠性好、振動噪聲小等突出特點(diǎn)，在世界工業(yè)用方面占據(jù)很大的份額。

前蘇聯(lián)（俄羅斯、烏克蘭）

早在1957年前蘇聯(lián)就制定了艦船燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展規(guī)劃，是世界上首先采用全燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置等技術(shù)的國家。到1960年，蘇聯(lián)已先后完成第一代M－1、M－2、M－3及第二代M－5、M－6、M－7兩代艦船用燃?xì)廨啓C(jī)的研制、生產(chǎn)并大量裝艦。

到冷戰(zhàn)末期前蘇聯(lián)在AL－31F軍用發(fā)動機(jī)（SU－27系列戰(zhàn)斗機(jī)的動力）、PS－90A高涵道渦扇發(fā)動機(jī)（圖－204/214客機(jī)、伊爾－96－300客機(jī)和伊爾－76MF軍用大型飛機(jī)的主動力）基礎(chǔ)上改進(jìn)生產(chǎn)了AL－31SF、GTU－25PER工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)。前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯國力大幅下降，至今在新型艦船用燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)方面也沒有什么建樹。

烏克蘭因前蘇聯(lián)時代的工業(yè)布局原因，繼承了安東諾夫設(shè)計局等前蘇聯(lián)遺產(chǎn)，在研制燃?xì)廨啓C(jī)方面實(shí)力雄厚。烏克蘭除了繼續(xù)生產(chǎn)前蘇聯(lián)時代的UGT－8000、UGT－16000、UGT－15000等燃?xì)廨啓C(jī)外，還自主研制了UGT－25000燃?xì)廨啓C(jī)。

UGT－25000燃?xì)廨啓C(jī)因和我國新世紀(jì)下水的第3代導(dǎo)彈驅(qū)逐艦的特殊淵源深受國人關(guān)注。該機(jī)是烏克蘭在第三代UGT－15000燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上研制的第四代三轉(zhuǎn)子25000千瓦的大功率艦船用的燃?xì)廨啓C(jī)（UGT－25000又稱DA－80或M－80）。該發(fā)動機(jī)額定功率25000—29000千瓦；熱效率為35.8—37.5%；轉(zhuǎn)速3000—3600轉(zhuǎn)/分；重16噸；長6.4米，寬2.5米、高2.7米，是烏克蘭生產(chǎn)的最大功率的燃?xì)廨啓C(jī)。我國在引進(jìn)該機(jī)后即組織相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對其進(jìn)行仿制生產(chǎn)，根據(jù)大量資料顯示國產(chǎn)版DA－80已經(jīng)研制成功，這也是近期第3代導(dǎo)彈驅(qū)逐艦?zāi)荜懤m(xù)下水的基本前提。

縱觀先進(jìn)國家燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展軌跡，可以看到：

第一：地面用燃?xì)廨啓C(jī)和航空部門緊密結(jié)合

由于軍事上的需要，先進(jìn)國家對航空發(fā)動機(jī)的研究和發(fā)展投入巨大，技術(shù)長期處于領(lǐng)先地位。在發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)時無一例外的都大量移植了航空發(fā)動機(jī)的最新技術(shù)。這些燃?xì)廨啓C(jī)都是在保持傳統(tǒng)可靠的重要結(jié)構(gòu)（主要是轉(zhuǎn)子、渦輪）基礎(chǔ)上在氣動設(shè)計、燃燒、傳熱、隔熱涂層、維護(hù)等方面，或采用航空技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，或直接用航空發(fā)動機(jī)部件（主要是壓氣機(jī)，也是最難研制的部件）按比例縮放。和航空工業(yè)緊密結(jié)合是世界先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的必然趨勢。

第二：核心機(jī)的研制放在首位

航空強(qiáng)國的動力發(fā)展的主要經(jīng)驗(yàn)就是進(jìn)行核心機(jī)的預(yù)研，然后在同一核心機(jī)上再衍生出航空發(fā)動機(jī)和艦用燃?xì)廨啓C(jī)，可從當(dāng)今世界主要燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展模式和過程印證。LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)是通用電氣公司從GE9核心機(jī)演化而來的；在GE9的基礎(chǔ)上加裝了加力風(fēng)扇就演化出了B－1B轟炸機(jī)的發(fā)動機(jī)F101發(fā)動機(jī)；將GE9的換算流量進(jìn)一步減小發(fā)展出了GE15核心機(jī)；在GE15的基礎(chǔ)上將低壓壓氣機(jī)放大成為風(fēng)扇就演化成F404中型渦扇發(fā)動機(jī)，成為F/A－18艦載機(jī)的動力系統(tǒng)；將F404的風(fēng)扇放大并與F101的小涵道比型號結(jié)合就是F－15和F－16的著名動力F110；后來通用電氣公司和法國斯奈克瑪公司合作研制的CMF56大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)也是以GE9核心機(jī)為基礎(chǔ)開發(fā)的。

第三：堅持漸進(jìn)改造方法

由于全新設(shè)計一款新型發(fā)動機(jī)費(fèi)用昂貴，即使發(fā)動機(jī)公司具有豐富的經(jīng)驗(yàn)、高水平的研制人員、先進(jìn)的生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備也需要10—15億美元，耗時數(shù)年甚至更長。因而對經(jīng)過考驗(yàn)、使用可靠的發(fā)動機(jī)，利用新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)、材料、工藝等進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)展成一種新的型號和系列是一條捷徑。這種改進(jìn)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)不僅能降低新機(jī)研制的成本和縮短研制周期，而且技術(shù)上穩(wěn)妥可靠，并能很快達(dá)到定型標(biāo)準(zhǔn)和投產(chǎn)使用。

中國燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)發(fā)展道路

長期以來，無論是艦船用的燃?xì)廨啓C(jī)，還是航空用的動力裝置都嚴(yán)重制約著我國軍用和民用工業(yè)的發(fā)展。

1958年我國在制定《國防科學(xué)技術(shù)十年規(guī)劃》中明確提出有關(guān)單位著手燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)，并組建了南、北方兩個聯(lián)合設(shè)計組，開啟了我國燃?xì)廨啓C(jī)的研制大幕。1959年根據(jù)中蘇雙方協(xié)定，蘇聯(lián)向我國提供其研制的第一代艦船用燃?xì)廨啓C(jī)M－1的資料。由此可見我國的燃機(jī)工業(yè)起步在開局上還不算太晚，跟上了時代的潮流。更重要的是制定了自行設(shè)計和仿制改進(jìn)兩條腿走路的國策。只因國家長期動蕩，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，對艦船用燃?xì)廨啓C(jī)知之甚少，雖有蘇聯(lián)提供的幫助，M－1的仿制也是歷時3年后才通過各種嚴(yán)格的測試。

在仿制的同時，自行設(shè)計的4000千瓦的燃?xì)廨啓C(jī)于1960年上馬。在研發(fā)過程中，曾因渦輪葉片燒傷、主軸承損壞等原因險些夭折。后在中央決策者強(qiáng)有力的支持下，歷經(jīng)千辛終于完成500小時耐久性試車，隨之進(jìn)行小批量生產(chǎn)。正是由于該機(jī)的研制，積累了一整套有效的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了一批設(shè)計人員隊伍。

1967年受英國研制“奧林巴斯”艦船用燃?xì)廨啓C(jī)的啟發(fā)，我國決定在國產(chǎn)渦噴－8（WP－8）型發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上研制大功率艦船用燃?xì)廨啓C(jī)?！癢P－8改”型艦船燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計者們根據(jù)艦用要求，對其燃?xì)獍l(fā)生器進(jìn)行有針對性的80多項(xiàng)的改進(jìn)設(shè)計。1974年“WP－8改” 型艦船用燃?xì)廨啓C(jī)完成耐久試驗(yàn)，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)入裝備生產(chǎn)階段。但就在此時高層對該機(jī)的批量生產(chǎn)投了反對票，某發(fā)達(dá)國家答應(yīng)向中國出口艦船用燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)是主因，這款有可能成為首款“航改燃”的國產(chǎn)艦船用燃?xì)廨啓C(jī)被扼殺在襁褓中。

1970年之后中央決定集全國之力進(jìn)行23兆瓦燃?xì)廨啓C(jī)會戰(zhàn)，1978年成功研制出第一臺樣機(jī)并通過各種測試，正式投產(chǎn)。正是這次會戰(zhàn)，進(jìn)一步充實(shí)壯大了我國的重型燃?xì)廨啓C(jī)的科研隊伍?！笆濉逼陂g國家重啟重型燃?xì)廨啓C(jī)的研制計劃，以產(chǎn)學(xué)研合作方式開展聯(lián)合攻關(guān)，研制R0110重型燃?xì)廨啓C(jī)。R0110的最大功率114500千瓦，熱效率36%，主要用于發(fā)電、管道增壓和大型艦船的動力裝置。該機(jī)于2008年定型投產(chǎn)，各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，標(biāo)志著我國在重型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

冷戰(zhàn)后期，由于國際大環(huán)境的變化，我國和西方國家的關(guān)系得到很大程度的緩和，我國有關(guān)企業(yè)從1986年8月起與美國普·惠公司合作，共同生產(chǎn)FT－8燃?xì)廨啓C(jī)，1989年第一臺生產(chǎn)型FT－8問世。然后第一臺艦船用機(jī)組正式投入試驗(yàn) 。歷經(jīng)十年，至1996年8月各個型號投入批量生產(chǎn)。FT－8燃?xì)廨啓C(jī)最大功率24.8兆瓦，熱效率38.7%，主要用于發(fā)電、機(jī)械驅(qū)動和艦船動力。FT－8燃?xì)廨啓C(jī)填補(bǔ)了我國大功率“航改燃”的空白。由于核心機(jī)技術(shù)和生產(chǎn)工藝嚴(yán)格保密，受美國制約，F(xiàn)T－8燃?xì)廨啓C(jī)無法裝備我國海軍艦艇。

1989年根據(jù)中美兩國政府間相關(guān)協(xié)議，引進(jìn)了通用電氣公司5臺LM－2500燃?xì)廨啓C(jī)，裝備在我國兩艘第2代導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上。FT－8生產(chǎn)和LM－2500引進(jìn)，對我國艦船用燃?xì)廨啓C(jī)的普及并沒太多的直接幫助，這足以說明，在核心機(jī)方面沒有實(shí)現(xiàn)突破或者掌握核心技術(shù)，縱然國外轉(zhuǎn)讓全部燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計資料，也無實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的完全自主生產(chǎn)。

從長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，我國只能下定決心自主研制核心機(jī)，否則只能陷入“引進(jìn)—仿制—裝備—再引進(jìn)”的惡性循環(huán)中，將永遠(yuǎn)受制于人。在中共十四屆五中全會通過“九五”計劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議之后，我國航空技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)長期游離于國家科研重點(diǎn)領(lǐng)域之外的局面終于結(jié)束。根據(jù)建議，我國確定了重點(diǎn)抓新一代核心機(jī)預(yù)研的思路。新世紀(jì)后我國的燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)碩果累累，中航工業(yè)相繼研制成功“昆侖”、“太行”發(fā)動機(jī)；“斯貝”發(fā)動機(jī)國產(chǎn)化工作也順利完成；艦船用燃?xì)廨啓C(jī)也初步形成系列。

QD70燃?xì)廨啓C(jī)1998年由中航工業(yè)某所在“太行”發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計，2003年投產(chǎn)，可用于工業(yè)、機(jī)械傳輸、艦船動力。該機(jī)最大功率8000千瓦，熱效率31%。

QD128燃機(jī)是以我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“昆侖”發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)改進(jìn)而來的中等功率燃?xì)廨啓C(jī)。該機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生機(jī)源于“昆侖”發(fā)動機(jī)，動力渦輪是依“斯貝”發(fā)動機(jī)為樣本修改而來，輸出功率為128000千瓦，熱效率為30%。2002年5月正式定型。QD－128燃?xì)廨啓C(jī)在國際競標(biāo)中打敗了眾多強(qiáng)手，于2011年8月成功打入伊拉克發(fā)電項(xiàng)目市場，實(shí)現(xiàn)我國燃?xì)廨啓C(jī)走向世界的突破。

QD185燃?xì)廨啓C(jī)是以“太行”發(fā)動機(jī)（WS－10）為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高該核心機(jī)的潛力研制而來的艦船用燃?xì)廨啓C(jī)。該機(jī)的輸出功率為17780千瓦，熱效率36%，重量5800千克。該機(jī)在2004年研制成功，功率檔次適中，熱效率高，重量輕，體積小，加速性好，可靠性高，綜合性能指標(biāo)位于同檔功率世界先進(jìn)水平之列。是理想的艦船動力裝置。

QD260燃?xì)廨啓C(jī)是我國航空工業(yè)緊跟世界燃?xì)廨啓C(jī)潮流研制的新型燃?xì)廨啓C(jī)。該機(jī)是采用了先進(jìn)的間冷回?zé)峒夹g(shù)發(fā)展的新一代艦船用燃?xì)廨啓C(jī)。該機(jī)因保密原因，我們至今不得其詳細(xì)資料，但根據(jù)命名習(xí)慣，功率應(yīng)該在26000千瓦左右。這個水平已經(jīng)達(dá)到LM－2500的功率水平。

QD280的研發(fā)到2002年取得階段性成果。該機(jī)經(jīng)過制造工藝和質(zhì)量的嚴(yán)格控制，熱效率有了一定提高，最大輸出功率28000千瓦，可靠性、可維護(hù)性、大修周期時間、總壽命等都有較大的提高。據(jù)我國一些知名的軍事期刊報道，2003年第一臺艦用QC280安裝在169號“武漢”艦上進(jìn)行測試。2008年12月26日“武漢”艦從三亞起航，參加亞丁灣護(hù)航，到2009年4月12日出色地完成任務(wù)，在120多天里“武漢”艦上的QC280經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)，證明了QC280的可靠性、可維護(hù)性。至此，長期困擾我國海軍艦艇“心臟病”問題基本解決。

燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)生產(chǎn)裝備，關(guān)系到我國的能源、交通、環(huán)保等國計民生，關(guān)系到我國海軍的長遠(yuǎn)發(fā)展，關(guān)系到我國在一些國際重大突發(fā)事件的話語權(quán)。我國政府相關(guān)職能部門應(yīng)高度重視有關(guān)政策的制定和引導(dǎo)，充分利用國內(nèi)已有的研發(fā)基礎(chǔ)和研發(fā)團(tuán)隊，調(diào)動各方面的積極因素給予大力支持，把燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)作為我國未來的高科技產(chǎn)業(yè)的支柱之一，提升我國的綜合國力。