航空發(fā)動(dòng)機(jī)用于水面艦船動(dòng)力裝置的改型研究

伍賽特

（上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，上海 200438）

目前，燃?xì)廨啓C(jī)在陸上發(fā)電、天燃?xì)廨斔?、石油、鐵路、航空和造船工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在艦船動(dòng)力領(lǐng)域，燃?xì)廨啓C(jī)同樣有著廣泛的應(yīng)用。

1 艦用燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)要求

根據(jù)海洋環(huán)境條件和艦船使用特點(diǎn)，艦用燃?xì)廨啓C(jī)需滿(mǎn)足以下要求。第一，抗鹽霧和海水腐蝕。燃?xì)廨啓C(jī)的零部件應(yīng)能經(jīng)受海洋空氣中的鹽霧和海水的侵蝕或沉積。第二，抗風(fēng)暴，防止浪花和海水從艦船的進(jìn)氣道濺入燃?xì)廨啓C(jī)[1]。第三，抗顛簸。燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)能在艦船顛簸、橫搖和縱傾的狀態(tài)下正常工作。通常，在艦船橫搖和縱傾的一定條件下，機(jī)組仍能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。第四，抗沖擊。在水下爆炸和空氣爆炸的沖擊波作用下，燃?xì)廨啓C(jī)仍然運(yùn)轉(zhuǎn)。第五，抗浸水。當(dāng)艦船遭受破壞致使機(jī)艙進(jìn)水的情況下，燃?xì)廨啓C(jī)仍能運(yùn)行。一般規(guī)定在機(jī)艙浸水達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排氣蝸殼下部之前，機(jī)組應(yīng)能夠持續(xù)運(yùn)行。第六，防噪音。為降低機(jī)艙內(nèi)的噪音和溫度，燃?xì)廨啓C(jī)的噪音應(yīng)控制在一定的水平之下，并對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的散熱裝備采取防護(hù)措施。第七，由于海平面的大氣壓力大于高空的大氣壓力，因此與航空發(fā)動(dòng)機(jī)相比，艦用燃?xì)廨啓C(jī)所承受的軸向力有所增大。第八，與航空發(fā)動(dòng)機(jī)相比，艦用燃?xì)廨啓C(jī)不能使用煤油，必須改燒柴油，同時(shí)必須裝有輸出軸，以便將功率傳給螺旋槳或推進(jìn)器。第九，艦用燃?xì)廨啓C(jī)主要是控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速和功率，而調(diào)距槳還要控制螺距，以便直接控制艦船的航速，飛機(jī)則主要是控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。第十，艦船主機(jī)的巡航功率通常是最大航速功率的10%～40%，巡航速度的運(yùn)行時(shí)間一般占整個(gè)航行時(shí)間的90%～95%，最大航速的運(yùn)行時(shí)間只占整個(gè)航行時(shí)間的6%～10%。因此，人們對(duì)艦用燃?xì)廨啓C(jī)的變工況性能提出了嚴(yán)格要求，即從最低轉(zhuǎn)速到最大轉(zhuǎn)速都要運(yùn)行穩(wěn)定，不能發(fā)生喘振，同時(shí)在強(qiáng)度和振動(dòng)方面也要給予特殊考慮。第十一，艦船主機(jī)的功率通常與艦船航速的3次方成正比，即螺旋槳負(fù)荷與螺旋槳轉(zhuǎn)速的立方成正比。第十二，倒車(chē)運(yùn)行。目前，艦用燃?xì)廨啓C(jī)主要采用調(diào)距槳、電力推進(jìn)以及倒車(chē)齒輪箱等途徑解決倒車(chē)運(yùn)行。其中，調(diào)距槳不僅能解決倒車(chē)運(yùn)行，還能改善低負(fù)荷的性能，因此目前使用最廣泛。

2 將航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型為艦用燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

艦用燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)該基于現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型設(shè)計(jì)還是需要重新設(shè)計(jì)已爭(zhēng)論已久，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐終于得出了明確的結(jié)論，即應(yīng)當(dāng)走航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝的道路。究其原因，在于這一技術(shù)發(fā)展道路具有諸多優(yōu)勢(shì)。

2.1 研制周期短

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的艦用化改裝設(shè)計(jì)周期相比艦船專(zhuān)用燃?xì)廨啓C(jī)的研制周期通常較短。這是因?yàn)榕炗没难b可以充分利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)成的科研成果、實(shí)驗(yàn)條件和生產(chǎn)設(shè)施。如果重新設(shè)計(jì)艦用燃?xì)廨啓C(jī)，通常需要4～5年的時(shí)間，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝僅需2～3年的時(shí)間。

2.2 研制經(jīng)費(fèi)少

研制艦船專(zhuān)用機(jī)組的費(fèi)用通常是航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝費(fèi)用的幾倍，甚至十幾倍。以FT9艦用燃?xì)廨啓C(jī)為例，若重新設(shè)計(jì)研制，需要7.5×108美元的費(fèi)用，而利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)JT9D艦用化改裝，則僅需要2×108美元的費(fèi)用。

2.3 能充分滿(mǎn)足艦船的技術(shù)要求

艦船在海洋中航行時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)作為艦船的動(dòng)力，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足海洋環(huán)境和艦船使用特點(diǎn)所提出的各項(xiàng)要求。這些要求與飛機(jī)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的要求不同。因海洋環(huán)境條件比較惡劣，所以艦船使用時(shí)應(yīng)遵循其自身的特點(diǎn)。

隨著長(zhǎng)壽命、低油耗和大功率的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷涌現(xiàn)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也相繼成熟并可批量生產(chǎn)和長(zhǎng)期使用，為艦用化改裝創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。此外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝技術(shù)水平不斷提高，可充分滿(mǎn)足現(xiàn)代艦船對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力的各項(xiàng)要求。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的艦用化改裝過(guò)程

3.1 主要參數(shù)的選擇

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的種類(lèi)和型號(hào)繁多，其性能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)各不相同。因此，在進(jìn)行艦用化改裝前要選擇用作燃?xì)獍l(fā)生器的母型機(jī)，并初步確定燃?xì)獍l(fā)生器的設(shè)計(jì)參數(shù)。

艦用化改裝的母型機(jī)通常選用具有高增壓比、高燃?xì)獬鯗匾约案咝阅苤笜?biāo)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)艦船的要求，選擇技術(shù)性能先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為母型機(jī)。母型機(jī)必須是成批生產(chǎn)、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用考驗(yàn)且技術(shù)成熟的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，艦用化改裝的工作量應(yīng)盡可能減少。

燃?xì)獍l(fā)生器的設(shè)計(jì)參數(shù)通常根據(jù)最高效率和使用壽命來(lái)確定，調(diào)整航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，并將其確定為改裝后的設(shè)計(jì)點(diǎn)。

高參數(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的平均切線速度可達(dá)450m/s，可見(jiàn)它的工作轉(zhuǎn)速較高。此外，它的燃?xì)獬鯗馗哌_(dá)1260℃。艦用燃?xì)廨啓C(jī)的工作條件比航空發(fā)動(dòng)機(jī)更加惡劣，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。一方面，工況變化更頻繁，特別是對(duì)全工況推進(jìn)主機(jī)，幾乎在全部負(fù)荷范圍內(nèi)進(jìn)行變化；另一方面，在高負(fù)荷下持續(xù)使用時(shí)間較長(zhǎng)，一般不小于1h。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況變化范圍小，一般在0.7～1.0工況范圍內(nèi)變化，高負(fù)荷持續(xù)時(shí)間一般為5～10min。在海平面工作時(shí)，空氣密度大、壓強(qiáng)高以及氣動(dòng)負(fù)荷大，要求有更長(zhǎng)的翻修壽命。因此，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝時(shí)，應(yīng)降低轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速和燃?xì)獬鯗?，即適度調(diào)整設(shè)計(jì)點(diǎn)。雖然會(huì)降低燃?xì)廨啓C(jī)的效率和功率，但可大幅降低轉(zhuǎn)子和主要零部件的工作應(yīng)力和熱負(fù)荷，從而改善軸承工作條件[2]，以保障燃?xì)廨啓C(jī)工作的可靠性和壽命。此外，它降低燃?xì)獬鯗乇冉档娃D(zhuǎn)速的效果更顯著。

3.2 壓氣機(jī)和渦輪部件的改裝

采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行艦用化改裝時(shí)，往往要對(duì)低壓壓氣機(jī)和低壓渦輪作較大的改裝設(shè)計(jì)。而高壓部分的核心機(jī)組通常維持不變或進(jìn)行較小的調(diào)整。低壓部分改裝設(shè)計(jì)的工作量較大，從而使性能匹配和調(diào)試的工作量很大，且研制周期較長(zhǎng)。

將渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改裝設(shè)計(jì)成艦用燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器，例如把奧林普斯201機(jī)型改裝成奧林普斯TM3B機(jī)型，設(shè)計(jì)和調(diào)試的工作量相比較少，改裝過(guò)程更簡(jiǎn)易。

3.3 燃燒室的改裝

艦用燃料主要為柴油。為了適應(yīng)改燒柴油的要求，必須對(duì)燃燒室進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。這種改裝設(shè)計(jì)包括：加強(qiáng)火焰筒體，特別是對(duì)火焰筒頭部的冷卻、噴油嘴的改進(jìn)、燃料霧化和空氣混合的改善、火焰筒摻混孔布局的變動(dòng)以及氣膜冷卻的加強(qiáng)；火焰筒材料的更動(dòng)和涂層的變換等；燃油泵和燃油自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相應(yīng)變化等。

3.4 加裝動(dòng)力渦輪和排氣蝸殼

艦用燃?xì)廨啓C(jī)以軸功率方式輸出動(dòng)力，因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行艦用化改裝時(shí)，必須去掉其加力燃燒室、尾噴管或反推力裝置，并配上符合技術(shù)要求的動(dòng)力渦輪。同時(shí)，動(dòng)力渦輪和排氣蝸殼的設(shè)計(jì)要綜合考慮性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛性、熱應(yīng)力以及熱補(bǔ)償?shù)确矫娴膯?wèn)題。

3.5 改換材料和涂層

航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要在高空潔凈的空氣環(huán)境中運(yùn)作，因此通流部分元件受環(huán)境污染而產(chǎn)生腐蝕的問(wèn)題并不突出。但是，艦用燃?xì)廨啓C(jī)在海洋環(huán)境條件下工作，吸入的空氣含有大量的鹽分，有時(shí)還會(huì)吸入柴油機(jī)的排氣煙塵或鍋爐煙氣及油污，會(huì)產(chǎn)生燃?xì)廨啓C(jī)通流部分不能抵抗嚴(yán)重污染和被腐蝕的問(wèn)題。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行艦用化改裝時(shí)，必須加強(qiáng)零件的抗污染和抗腐蝕能力。此外，某些零件必須更換成對(duì)海面環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)的材料。同時(shí)，零件表面也應(yīng)更換高性能鍍層或覆蓋新的防護(hù)涂層。例如，為了減輕質(zhì)量，航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的機(jī)匣常采用鋁合金。進(jìn)行艦用化改裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)把機(jī)匣材料改成鐵合金或不銹鋼，且不銹鋼葉片表面最好覆蓋耐鹽霧和海水腐蝕的表面涂層。對(duì)于渦輪葉片，為了避免發(fā)生硫化腐蝕，應(yīng)更換更高檔次的高級(jí)耐熱合金，并覆蓋熱障涂層。此外，為延長(zhǎng)燃?xì)獍l(fā)生器的使用壽命，有時(shí)還要加大燃?xì)獍l(fā)生器零件的耐磨涂層厚度進(jìn)行表面硬化處理（如噴丸處理），甚至噴鍍碳化錫等。

3.6 軸向力的減小和支承的加強(qiáng)

海平面上的空氣密度和壓力比高空明顯更高。因此，在高工況下工作時(shí)，艦用燃?xì)廨啓C(jī)止推軸承上的軸向力數(shù)值明顯高于航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承上的軸向力數(shù)值，從而降低了軸承壽命。為解決該問(wèn)題，一方面應(yīng)采用更有效的卸荷措施減小止推軸承上的軸向力，另一方面應(yīng)加大軸承尺寸、增加軸承數(shù)量或者加大軸承的承載能力，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)相應(yīng)軸承的支承。

3.7 相關(guān)控制系統(tǒng)的調(diào)整

現(xiàn)代艦用燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力裝置提出了三級(jí)監(jiān)控的自動(dòng)化要求，如機(jī)旁操作、機(jī)艙操縱室操縱以及艦橋中央控制臺(tái)遙控等方式。因此，燃油自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、狀態(tài)操縱系統(tǒng)、變距調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及與三級(jí)監(jiān)控有關(guān)的附屬系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、參數(shù)測(cè)量和監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)等應(yīng)相互聯(lián)結(jié)和協(xié)調(diào)工作?？芍獙?shí)現(xiàn)高層次的三級(jí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)改裝的工作量較大，實(shí)際上包含了調(diào)節(jié)、保安、參數(shù)測(cè)量以及報(bào)警等全部?jī)?nèi)容。對(duì)于功率的調(diào)節(jié)（如主機(jī)工況調(diào)節(jié)、多機(jī)功率的合并和分車(chē)以及推進(jìn)螺旋槳的槳距調(diào)節(jié)等方面）、倒車(chē)以及順車(chē)的實(shí)施，燃?xì)廨啓C(jī)的保安和預(yù)警后的控制調(diào)節(jié)（如火警、超速軸斷保護(hù)、滑油壓力和溫度的報(bào)警以及預(yù)警后的自動(dòng)調(diào)節(jié)等方面）均與航空發(fā)動(dòng)機(jī)不同，因此要重新調(diào)整。

3.8 輔助系統(tǒng)的要求

為了適應(yīng)艦船、海洋環(huán)境條件和特定的使用特點(diǎn)，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為母型機(jī)的艦用化改裝設(shè)計(jì)包含了許多豐富而具體的技術(shù)內(nèi)容。除了滿(mǎn)足艦船和海洋環(huán)境條件特有的抗鹽霧、抗海水腐蝕、抗風(fēng)浪和水下爆炸的沖擊、抗顛簸、抗浸水、防機(jī)艙噪音、防機(jī)艙溫度過(guò)高、防核、防生物化學(xué)污染以及防紅外輻射外，還應(yīng)滿(mǎn)足動(dòng)力裝置、進(jìn)氣和排氣裝置、空氣濾清、通流清洗、隔振減振、熱補(bǔ)償、機(jī)座和箱裝體的連接以及裝箱體的設(shè)計(jì)等方面的要求。這些輔助系統(tǒng)也要做相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作。

4 艦用航改燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展歷程及相關(guān)問(wèn)題

4.1 艦用航改燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展歷程

艦用航改燃?xì)廨啓C(jī)是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)這兩類(lèi)截然不同的動(dòng)力裝置的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，分為輕型和重型兩種結(jié)構(gòu)形式。這兩種結(jié)構(gòu)形式直接影響艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展。實(shí)踐證明，重型機(jī)組已被淘汰，輕型機(jī)組得到了長(zhǎng)足發(fā)展。第一，重型機(jī)組的體積過(guò)于龐大，布置分散，操作不便。輕型機(jī)組則裝置簡(jiǎn)單，布置緊湊，質(zhì)量慣性、容積慣性和熱量慣性都較小，有利于實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)和工況變動(dòng)。第二，重型機(jī)組采用粗厚的零件，構(gòu)件在高溫作用下易變形和破壞。輕型機(jī)組的零件細(xì)薄，尺寸小，可采用浮動(dòng)差脹結(jié)構(gòu)，熱膨脹間隙大，且熱應(yīng)力較小。第三，重型機(jī)組通常難以解決熱力氣動(dòng)方面的高效率問(wèn)題。輕型機(jī)組由于能采用較高的燃?xì)獬鯗睾蛪罕?，且?lián)接通道中的空氣流動(dòng)損耗小，因此效率比重型機(jī)組高。

艦用燃?xì)廨啓C(jī)主要在采取改裝的重型結(jié)構(gòu)還是采取航空改裝的輕型結(jié)構(gòu)上存在爭(zhēng)議，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐已得到充分解決，但在輕型結(jié)構(gòu)艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展方向上又產(chǎn)生了新的分歧，即是利用現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行艦用化改裝還是另行研制艦船專(zhuān)用的燃?xì)廨啓C(jī)。英國(guó)從20世紀(jì)40年代初期開(kāi)始就從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化的改裝研究。例如，由航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的G1型艦用燃?xì)廨啓C(jī)取得了一定成功，并在裝艇試用期內(nèi)有著較好的效果，從而開(kāi)創(chuàng)了燃?xì)廨啓C(jī)在艦船上應(yīng)用的紀(jì)元，但是油耗過(guò)高[3]，大修期過(guò)短，且無(wú)法解決部分工況的運(yùn)行問(wèn)題，因此研制了專(zhuān)用的燃?xì)廨啓C(jī)，如RM60型和G6型燃?xì)廨啓C(jī)。由于此類(lèi)機(jī)型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便，生產(chǎn)成本高，并未得到進(jìn)一步發(fā)展。直到20世紀(jì)60年代，人們?cè)俅螌⒀邪l(fā)重心調(diào)整到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的艦用化改裝工作上來(lái)，出現(xiàn)了海神和奧林普斯兩種艦用燃?xì)廨啓C(jī)。1968年，英國(guó)海軍作出決定，今后設(shè)計(jì)和建造的大中型水面艦船將全部采用燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力裝置[4]。

美國(guó)曾于20世紀(jì)40年代起開(kāi)始研制艦用燃?xì)廨啓C(jī)，主要是發(fā)展小型非戰(zhàn)斗艦船的動(dòng)力裝置。在引進(jìn)英國(guó)海神艦用燃?xì)廨啓C(jī)的同時(shí)，它加強(qiáng)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝的研制工作，并取得了一些進(jìn)展，但主要用于高速炮艇、反潛水翼艇和海岸警備艦。直到后期階段，艦用燃?xì)廨啓C(jī)才有了明顯進(jìn)展，并在各種水面艦船上得以大量使用。

前蘇聯(lián)在第二次世界大戰(zhàn)以后開(kāi)始研制艦用燃?xì)廨啓C(jī)，并于20世紀(jì)50年代初期裝艇使用。M1型艦用燃?xì)廨啓C(jī)是在P-20航空發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行艦用化改裝，并用于183TK型水翼艇、P8型快艇和P10型快艇。在M1型艦用燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，發(fā)展成M2型艦用燃?xì)廨啓C(jī)，提高了功率，降低了耗油率。1957年，艦隊(duì)技術(shù)委員會(huì)的決議規(guī)定，鑒于常規(guī)汽輪機(jī)裝置已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代艦船對(duì)動(dòng)力的要求，必須發(fā)展核動(dòng)力和艦用燃?xì)廨啓C(jī)。事實(shí)表明，他們已按照1957年制訂的技術(shù)政策，大力發(fā)展了艦用燃?xì)廨啓C(jī)。

由此可知，英國(guó)艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展在幾經(jīng)反復(fù)后，才走上航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝的道路；美國(guó)艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展則以航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝為主；前蘇聯(lián)以航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝和艦船專(zhuān)用燃?xì)廨啓C(jī)同時(shí)并舉。

目前，業(yè)界普遍認(rèn)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的艦用化改裝時(shí)間少、費(fèi)用低且技術(shù)成熟可行。因此，西方發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀鯚o(wú)例外地采用由航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型的輕型燃?xì)廨啓C(jī)作為艦船的動(dòng)力裝置，而各航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司也幾乎無(wú)例外地將成熟的航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝設(shè)計(jì)成為工業(yè)和艦用燃?xì)廨啓C(jī)，使業(yè)界普遍認(rèn)為航空燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展可促進(jìn)整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)向重型燃?xì)廨啓C(jī)上逐步轉(zhuǎn)移，促進(jìn)了重型燃?xì)廨啓C(jī)的迅猛發(fā)展。以美國(guó)Garrett公司為代表的世界知名企業(yè)，也充分利用現(xiàn)成航空發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了艦用燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)，其壓氣機(jī)和高溫部件均采用了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)部件。這種研制方式獲得了成功，開(kāi)創(chuàng)了艦用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的另一種新的且有成效的途徑——以局部移植航空技術(shù)代替整機(jī)改裝技術(shù)。重型燃?xì)廨啓C(jī)的迅猛發(fā)展也證明了該發(fā)展途徑的可能性。

由此可知，艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)主要是基于現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)的艦用化改裝技術(shù)。

4.2 艦用化改裝問(wèn)題

航空發(fā)動(dòng)機(jī)艦用化改裝雖然是國(guó)外艦用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的前沿趨勢(shì)和重要途徑，但必須具備兩個(gè)前提。一是要有適宜于改裝的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，并非任何航空發(fā)動(dòng)機(jī)均可用于艦用化改裝。壽命短和耗油率高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為艦用化改裝的母型機(jī)并不合適，如部分殲擊機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于壽命較短、油耗過(guò)高，不適宜艦用化改裝。二是要能提供足夠數(shù)量的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用于艦用化改裝，因此要有專(zhuān)門(mén)從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的研究和生產(chǎn)部門(mén)。國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠為了獲得更大的利潤(rùn)，爭(zhēng)奪艦船動(dòng)力的市場(chǎng)，不但提供足夠數(shù)量的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用于艦用化改裝，而且成立了專(zhuān)門(mén)從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的分部，以負(fù)責(zé)艦用化改裝的研究、設(shè)計(jì)試驗(yàn)和制造[5]。例如，美國(guó)通用電氣公司設(shè)有船用和工業(yè)分部，普拉特·惠特尼公司設(shè)有動(dòng)力分部，英國(guó)羅爾斯·羅依斯公司設(shè)有工業(yè)和艦船用分部。

5 艦用燃?xì)廨啓C(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展迅速，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高幅度較大，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)艦船。與艦用汽輪機(jī)和柴油機(jī)相比，艦用燃?xì)廨啓C(jī)具有許多優(yōu)越性。在動(dòng)力裝置總功率相同的情況下，汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的重量約為燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的2倍。汽輪機(jī)動(dòng)力裝置過(guò)于復(fù)雜，管理人員多，且其起動(dòng)和加速性能較差。艦用柴油機(jī)雖然耗油率低且熱效率高，但其單機(jī)功率小，噪音大，低轉(zhuǎn)速性能差。

隨著艦用燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)型的不斷改進(jìn)，新機(jī)型已相繼出現(xiàn)。為了滿(mǎn)足艦船不斷增長(zhǎng)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，燃?xì)廨啓C(jī)制造廠一方面重視研制性能更好的新機(jī)型，另一方面致力于改進(jìn)現(xiàn)有的生產(chǎn)機(jī)型。研制新機(jī)型往往需要一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，包括方案論證、科研試驗(yàn)、設(shè)計(jì)試制、陸上試驗(yàn)和海上試驗(yàn)等環(huán)節(jié)。此外，不斷改進(jìn)現(xiàn)有的生產(chǎn)機(jī)型，也相繼出現(xiàn)了一系列改型機(jī)組。

艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展過(guò)程中，由于燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)和柴油機(jī)有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，經(jīng)常把這些動(dòng)力設(shè)備聯(lián)合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短并組成聯(lián)合動(dòng)力裝置。燃?xì)廨啓C(jī)在艦船上的推進(jìn)方式多種多樣[6]。

艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展過(guò)程中，各國(guó)都比較重視產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，力求以最少的機(jī)型來(lái)滿(mǎn)足各種艦船的需要，從而可以減少產(chǎn)品型號(hào)，有利于批量生產(chǎn)，提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平，并降低成本。這樣還可以減少備品備件，有利于使用和維修保養(yǎng)[7]。

艦用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)高度重視燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)裝置的相關(guān)配套設(shè)備。這些配套設(shè)備包括聯(lián)軸節(jié)、扭力管、自動(dòng)同步離合器、單機(jī)減速齒輪箱、并車(chē)減速齒輪箱、進(jìn)排氣裝置（過(guò)濾器、消音器、應(yīng)急空氣旁通門(mén)和進(jìn)排氣道等）、調(diào)距槳以及控制系統(tǒng)等。美國(guó)海軍在制訂第二代燃?xì)廨啓C(jī)計(jì)劃時(shí)安排了推進(jìn)裝置相關(guān)配套設(shè)備的研制工作，并將其作為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分。英國(guó)海軍在發(fā)展艦用燃?xì)廨啓C(jī)的同時(shí)安排了自動(dòng)同步離合器、減速齒輪箱、進(jìn)排氣裝置、調(diào)距槳以及控制系統(tǒng)等研制工作[8]。

艦用燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)工作中，箱裝體和單元體的設(shè)計(jì)思想已經(jīng)被普遍采用。箱裝體設(shè)計(jì)是將燃?xì)廨啓C(jī)裝在一個(gè)完整而獨(dú)立的箱體內(nèi)的設(shè)計(jì)，可以節(jié)省維修費(fèi)用，縮短維修時(shí)間，提高艦船的在航率和延長(zhǎng)整機(jī)回廠的翻修期限。

6 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)廨啓C(jī)作為一類(lèi)性能優(yōu)越的動(dòng)力裝置，在艦船動(dòng)力領(lǐng)域中將長(zhǎng)期處于優(yōu)勢(shì)地位。此外，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為母型機(jī)的改型過(guò)程也將大力推動(dòng)艦用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展。通過(guò)沿用先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，不僅可以節(jié)約艦用化改裝的時(shí)間和成本，還可以推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域的興盛與繁榮。