点火成功，国产300兆瓦燃气轮机新突破，会是10万吨航母的动力吗

文/孙行者

进入21世纪以来，中国在工业和制造业中的多个领域均取得了大量技术突破，很多在昔日被国内视作“现代工业皇冠上的明珠”的产品和技术，正在一个又一个地被我们成功摘下。这其中，由中国完全自主研发的300兆瓦级F级重型燃气轮机，就是我们的一项全新突破。据央视新闻客户端报道，由中国联合重型燃气轮机技术有限公司研制的300兆瓦级F级重型燃气轮机，在上海首次点火成功。这标志着中国自主研制的最大功率、最高技术等级重型燃气轮机研制取得重要进展，全面进入整机试验验证阶段。

（国产300兆瓦级F级重型燃气轮机）

或许对于很多人来说，“300兆瓦级F级重型燃气轮机”乍听上去是个有点拗口且陌生的东西，甚至一些人不太清楚其为何是一款有着“国之重器”地位的产品。简单来说，放眼整个世界，能完全掌握并自行研制重型燃气轮机的国家仅有4个，若将范围再缩小一些就是4家企业，即美国通用电气公司、德国西门子公司、意大利安萨尔多工业公司和日本三菱重工集团。这4家企业牢牢把持着重型燃气轮机的核心技术，在此领域有着无与伦比的地位，任何有这方面产品需求却又无法自研的国家，都不得不以“低姿态”向它们求购。

（国产300兆瓦级F级重型燃气轮机）

说起燃气轮机，其不仅是如今各种热功转换设备中效率最高的一种（可达蒸汽轮机效率的约2倍），还有着“胃口好”的突出优点（可使用多种燃料实施运转），且调峰能力也很强（可在几十秒至几分钟内快速提高做功效率或调整发电出力）。正因如此，对于任何现代国家来说，燃气轮机都在民用和军用领域有着巨大的使用价值。

（国产300兆瓦级F级重型燃气轮机）

这其中，燃烧室温度高且出力大的重型燃气轮机，是所有燃气轮机中研制难度最高、技术最为复杂的一类。而以温度和出力这两个指标进一步细分来看，重型燃气轮机还可分为难度相对较低的E级、难度居中的F级，以及难度最高的H级和J级。此次成功点火的国产新型重型燃气轮机，就是出力达300兆瓦的F级重型燃气轮机，此类机种的出力范围大致在200兆瓦~300兆瓦。

（重型燃气轮机的涡轮叶片生产加工难度极大）

那么，为何重型燃气轮机、尤其是中高难度的F级、H级和J级燃气轮机的技术难度高呢？原因其实也主要在于温度和出力。为了实现更高的热功转换效率，燃气轮机的燃烧室和涡轮叶片都要承受超过1200摄氏度的高温，一些J级燃气轮机甚至会达到1600摄氏度以上，这就对相关零部件的耐热和冷却能力提出了极为苛刻的要求，甚至会引入昂贵且复杂的航天材料和技术。而且光是耐高温还不够，这种耐高温能力还要足够长久，以便让燃气轮机长时间全速运转。另外，飞速旋转的涡轮叶片还要承受住巨大的离心力，叶片边缘部位的运动速度甚至可达1.5倍~1.7倍音速。在这种工作状态下，涡轮叶片绝不容有超出规定误差的变形。所以说，但凡是能吃透重型燃气轮机的国家，一定是先在冶炼业、化工业和材料学等领域均达到了极高水平，否则根本别想叩开重型燃气轮机的技术大门。

（重型燃气轮机）

对于中国这个重型燃气轮机方面的后起之秀，即将全面进入整机试验验证阶段的300兆瓦级F级重型燃气轮机，基本已代表目前国内的最高水平。虽然通过引进和与外资合作的方式，中国也制造过更高端的H级重型燃气轮机，但若论及具有100%自主知识产权的最新产品，依然是300兆瓦级F级重型燃气轮机。诚然，这意味着我们此领域仍与美国、日本、德国和意大利存在一定的差距，但这一差距正在以肉眼可见的方式快速缩小着，起码已不再是令人倍感窒息的“人有我无”，即中国已经在很大程度上摆脱了被“卡脖子”的境地。有理由相信，接下来我们注定将会对难度和水平都更高H级和J级重型燃气轮机发起冲击，进而彻底打破外界的一切“技术垄断”。

(“伊丽莎白女王”级航母)

说到这里，笔者也在网络上发觉到了一种有趣的声音，即部分网友和军迷认为既然中国在出力高的重型燃气轮机领域取得了新的成就，那相关产品是否可发展衍生出供大吨位舰艇、乃至是未来的10万吨级国产航母使用的舰用燃气轮机呢？毕竟，以英国皇家海军的“伊丽莎白女王”级航母为例，其搭载了2台MT-30燃气轮机，单台出力达40兆瓦，在2台总出力达22兆瓦的16V38B柴油机组的辅助下，MT-30即可驱动这款7万吨级航母来到约27节的最大航速。而既然国产新型F级重型燃气轮机的出力都高达300兆瓦了，那在其基础上研发一款出力相对较小、适合成为舰艇动力的舰用燃气轮机，似乎也是未尝不可嘛。然而，笔者不得不对此想法泼上一盆冷水——这件事的实现概率恐怕并不大。

（舰用燃气轮机有很多特殊要求和指标）

首次成功点火的国产300兆瓦级F级重型燃气轮机，基本会且只会用于民用领域中的发电和服务于工业生产等，即便发展衍生出一款出力适合于大型舰艇使用的型号，也很难实现上舰。究其原因，这款重型燃气轮机从研发之初就没有考虑过上舰，在适装性方面天然不适合成为舰用主机。相比起民用燃气轮机，军舰使用的舰用燃气轮机不仅追求同样出力和热功转换效率，更对燃气轮机的体积、重量和适应恶劣工况的能力等方面，有着十分严苛的要求。

（舰用燃气轮机的安装位置）

简单来说就是，舰用燃气轮机要尽量少地占用舰内舱室空间，以便让舱室结构和功能的划分更加合理；重量要尽可能地轻，以便减少对舰艇排水量的占用，以及便于全舰重量的分配和重心配平；适应恶劣工况的能力要尽可能地强，尤其是在舰内封闭舱室所带来的高温和高海况所带来的大幅摇摆环境下，实现稳定运转。除了这些，舰用燃气轮机还要尽力减小运转时发出的噪音和震动，这些军标基本都是民用产品不会刻意提高研制难度去追求的。

（中国在重型燃气轮机领域取得巨大突破）

不过无论如何，国产300兆瓦级F级重型燃气轮机的首次成功点火，都意味着国内在该领域取得了新的巨大突破，值得所有人肯定。等待中国摘取的“现代工业皇冠上的明珠”，注定会越来越少。