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俄海军的船用燃气轮机为何长期不堪大用

发布时间:2024/12/18 15:50:37   
船用燃气轮机和航空喷气发动机有很近的亲缘关系。两者都是通过燃气带动涡轮做功,来产生推进动力;船用燃气轮机的热端,和航空发动机几乎是一致的,甚至可以直接拿来就用。不过船用燃气轮机和航空喷气发动机还有一个很大的不同。就是航空发动机强调的是向后喷气的反推力。而船用燃气轮机需要的是机械旋转的扭矩。正因为这些不同,造成船用燃气轮机有额外的冷端;而且需要一套复杂的齿轮减速系统,把船用燃气轮高速旋转的机械能经过减速和增加扭矩后,带动船舶的大轴做功推进。船用燃气轮机从上个世纪60年代以后开始流行。最早出现在以美国海军领衔的西方水面驱护舰队作为主机使用。燃气轮机作为驱护舰主机有固有的优点。第一就是升功率特别快,从怠速状态到满功率只需要五六分钟。从冷机状态到满功率状态也不过10分钟之内。而此前的蒸汽燃油锅炉动力,从低速加速到高速需要20分钟以上;从完全冷机到开机也需要1到2个小时。因此燃气轮机为主机的舰船,特别适合从巡航航渡状态迅速转换到高速战斗状态,也适合在港内接到命令就迅速的出航。第二个优点,就是燃气轮机是高速自旋,虽然有自旋带来的啸声,但大部分是短波段噪音。而水中噪音传播的特点,是波段越长传播的越远。这造成燃气轮机的军舰在避开潜艇和反潜方面也有先天优势。第三个优势,是燃气轮机相对于同功率的燃油蒸汽动力和柴油动力所占据的舰内体积都要小不少,而且工作环境清洁,日常维护工作量小。瀚海狼山(匈奴狼山)认为正是这些特点,在新造的军舰中使用越来越普遍。不过船用燃气轮机最大的弱点就是油耗高,燃烧效率低,在怠速下效率特别低。为了解决怠速问题,很多舰艇都采用燃气轮机和柴油机混合或者联合的方式,低速巡航时只开动柴油机,战斗状态时才开动燃气轮机。正因为船用燃气轮机和航空发动机的天然联系,因此在冷战年代,能生产大中型船用燃气轮机的厂家,也基本都是同时期的飞机喷气发动机制造的大家。比如GE、罗罗都是如此。而苏联时代能生产船用燃气轮机的公司主要是曙光机械设计联合体,后来直接改名曙光公司。这个设计所位于黑海边的尼古拉耶夫市,也就是生产库舰和前身的苏联船厂所在的那个城市。不过在冷战年代,相对于GE和罗罗。曙光的产品本身问题较多。当时苏联海军的绝大部分大舰,从驱逐舰、大型反潜舰一直到核动力巡洋舰,包括载机巡洋舰,几乎全部采用燃油蒸汽动力主机。这就造成曙光的燃气轮机的发挥环境被挤占。而任何发动机几乎都是验证科学,只有用的越多越广泛,产品质量和产品性能才能更好。在苏联时代,曙光的大多数燃气轮机只能应用到小型水面舰艇甚至是气垫船、冲翼艇这些非主流的海军船舶上。造成曙光的产品质量不成熟,甚至一些主流的大型燃气轮机只是半成品。谁谁家购买了其中一些设计后,经过多年的技术完善才终于顶大梁。而苏联解体后,俄罗斯方面就没这么幸运了。独立后的曙光公司分家给了乌克兰,而乌克兰独立后没有生产任何一艘新的驱护舰,因此部分燃气轮机只能卖给俄罗斯造护卫舰。不过年后双方闹翻。俄方很多已经造出船壳的护卫舰瞬间断了燃气轮机供应。无奈之下,俄方只能宣布“进口替代”战略,让本国生产飞机喷气发动机的土星公司从头搞船用燃气轮机。其海军提出的指标要求又过高,必须从曙光燃机效率的32%一步到位上升到36%。这明显是很不现实的。前面说了,船用燃机还有飞机发动机没有的巨大冷端和变速齿轮等系统。对刚刚从头研发而且人才流失严重的土星来说,指标太高,反倒欲速则不达。

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