近日,一则关于2万吨级驱逐舰水泥模型的消息在军迷圈引发热议。
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与此同时,一款额定功率高达42兆瓦的CGT-40M燃气轮机的亮相,同样引起了广泛关注。
这型燃气轮机的出现,标志着我国在舰船动力领域实现了从跟跑到领跑的关键转变,为未来大型水面舰艇的发展奠定了坚实的“心脏”。
艰难起步:从受制于人到自主研发
中国舰用燃气轮机的发展道路并不平坦。
回顾十年前,中国的舰船动力状况与今天相比简直是天壤之别。
当时,052D驱逐舰使用的CGT-25M燃气轮机,仍然是从乌克兰UGT25000改造而来的,功率仅为26.7兆瓦,热效率只有36.5%。
为了能够装配两台这样的燃机,舰体不得不被设计成“瘦长条形”,长度与宽度的比例比美国同吨位舰艇还要夸张。
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更令人无奈的是,在欧美的军舰上,早已普遍使用单台40兆瓦的燃气轮机。
日本的最先进护卫舰仅5000吨,就能通过一台MT30燃气轮机轻松跑出30节的速度。
那时,中国的工程师们常常感到很无奈:并非设计不出好船,而是动力选择过于有限。
这种动力上的局限,直接限制了中国海军舰艇的设计思想和作战性能。
无论是052C还是052D驱逐舰,都不得不采用2台CGT-25M加2台柴油机的柴燃交替动力模式。
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而055型万吨大驱,则需要安装4台CGT-25M燃气轮机,成本高昂不说,空间占用还极大。
要知道,战舰上的空间是真的字面意思上的寸土寸金,如果有空间能多装些武器或者补给,怎么都比由轮机占用空间强。
技术突破:CGT-40M的性能飞跃
经过不懈努力,中国科研人员终于在舰用燃气轮机上实现了质的飞跃。
最新研发的CGT40M燃气轮机,额定功率已飙升至42兆瓦,比欧洲的明星产品MT30的36兆瓦还要高。
这一性能参数甚至超越了美国通用电气的LM2500系列(35兆瓦),使中国在舰用动力领域成功跻身世界第一梯队。
更为难得的是,CGT40M不仅在输出功率上实现突破,在热效率这一关键指标上也达到了39.5%,位列全球前三,超越了欧美老牌燃气轮机的39.3%。
这意味着燃烧同样一升燃料,中国的机器能够释放出更多的动力。
CGT40M是在国产CGT25M燃气轮机(源自乌克兰GT25000技术)基础上,通过引入间冷循环等创新技术深度研发而成。
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CGT25M燃气轮机
其采用模块化设计,维护保养更加便捷,可快速更换故障部件,大幅缩短维修时间。
此外,该机型在降噪减振和废气排放控制方面表现出色,有助于提升战舰的隐身性能。
动力革新:舰艇设计的更多可能
CGT-40M的出现,从根本上改变了中国舰艇设计的逻辑。
从此,中国海军不再受制于“动力选择过于有限”的困境,可以根据作战需求,灵活选择最适合的动力配置方案。
对于5000吨级护卫舰,只需配备一台CGT40M燃气轮机,不仅能够减少噪音,还能提高加速性能,完全可以胜任远洋任务。
对于9000吨级的驱逐舰,完全可以考虑配置两台CGT40M燃气轮机,
或者根据实际需求,采用两台CGT30M机组和一台高效柴油机的混合动力方案,来实现成本和性能之间的最佳平衡。
对于2万吨级巨型驱逐舰,最佳方案是将两台CGT40M与两台CGT30M机组混合搭配,总功率达到151兆瓦,这样既能满足用电需求,又能大幅度节省空间。
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更重要的是,这些新型燃气轮机完全兼容全电推进系统,彻底改变了传统机械化推进的局面。
未来,随着055系列舰艇换装CGT40M涡轮发动机,其强大的电力输出将能够支持激光武器、电磁炮等高能武器的运行。
体系突破:军民融合的战略支撑
中国燃气轮机技术的迅猛发展,得益于军民融合发展战略的深入推进。
航空发动机和燃气轮机在技术基础上是相同的,在产业体系上也是部分相融的。
中国航发充分利用涡轮机械制造技术这一核心专长,依托航空发动机的技术优势和产业链优势,
研制开发了大、中、小型航改及重型燃气轮机产品,
形成了微、小、中、大功率完备的型号谱系,功率范围涵盖18kW到114MW。
在航空发动机军转民方面,涡扇-10太行发动机是最为成功的例子。
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以其为基础,中国航发研制出了QD-70、QD-185以及QD-400三款不同功率的燃气轮机。
特别是在研制QD-400型燃气轮机过程中,创新采用了“间冷回热”技术,通过“中冷器”降低压气机温度,进一步压缩了空气密度,增大空气流量。
而在燃气轮机后部,采用了回热再生循环装置,将排出的废热循环利用,有效增加燃气效率。
间冷、回热两管齐下,将基础功率18.5兆瓦的太行发动机提高到40兆瓦,热效率高达42%,达到了国际领先水平。
未来前景:动力革命推动海军转型
CGT-40M燃气轮机的成熟,将对中国海军未来发展产生深远影响。
以现役的055型驱逐舰为例,原本需要安装4台CGT25M燃气轮机,若改用2台CGT40,不仅能满足动力需求,还能节省大量舱内空间。
这些空间可用于增加武器储备、升级电子设备或改善官兵生活条件。
同时,动力冗余度的提升也将显著增强舰艇的加速性能和高速机动能力。
从作战需求来看,CGT40的意义更为深远。
虽然055型驱逐舰已具备112个垂直发射单元,但在未来远洋作战中,特别是反导任务方面,仍需要更大平台来部署更多、更强的武器系统。
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设想中的2万吨级武库舰可配备160个以上垂发单元,能够搭载尺寸更大、射程更远的导弹。
CGT40的应用前景十分广阔。
除武库舰外,它还可用于052DL驱逐舰、076两栖攻击舰,甚至作为常规动力航母的候选动力源。
若结合全电推进技术,将实现更灵活的动力配置,突破传统机械传动的限制,为建造数万吨级大型战舰提供可靠保障。
燃气轮机被誉为“工业皇冠上的明珠”。
从曾经的依赖仿制,到如今的全面超越,中国舰用燃气轮机走过了一条艰辛而辉煌的道路。
工业皇冠上“摘不完”的明珠,也随着CGT-40M的研发成功又被摘下了一颗。
随着CGT-40M等一批先进动力装备的逐步推广,中国海军的下一代主力舰艇将拥有更强大的“心脏”,助力人民海军走向深蓝。
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