鑄造大國之心 突然發現055的動力簡直充沛的不像話

鑄造大國之心 突然發現055的動力簡直充沛的不像話

2017年是中國海軍在公眾眼裡最耀眼的一年,也是中國海軍吸引全國人民眼球最多的一年,也是中國海軍給全國人民帶來驚喜和歡樂最多的一年,也是中國海軍自建立以來最揚眉吐氣的一年,也是中國工業在新時代有中國特色的社會主義啟航之際錦上添花最出彩的一年,這一年也是中國軍工和中國海軍帶給全國人民喜悅最多,禮物最大最沉的一年,這一年,無數的愛國者奔走相告,喜不自禁。

這一年,中國的第一艘國產航母下水,這一年中國的第一艘055型萬噸大型驅逐艦下水,這一年江南造船廠一個廠的船塢就裡裡外外擺滿了可以武裝一箇中等軍事強國海軍的艦隊,中國海軍漸漸顯示出只有王者才有的榮耀。

不過,在筆者看來,2017年的中國海軍最耀眼的明星還是055萬噸大驅。052D已經被稱為“過氣網紅”雖然這樣的說法有點不公道,有點外行話,有點調侃,但是在萬噸大驅萬丈光芒的映照下,只是沒有更強的光照度而已。

002國產航母當然也是光芒萬丈,一直到今天仍然是中國海軍最耀眼的一顆明星。不過,在內行看來相比較即將到來的003型電磁彈射型航母就相形見絀了。

002航母在比先進技術應用,比追趕,比超越上仍然不如055萬噸大驅那麼有超越感。

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055萬噸大驅給所有人(包括外軍)的感覺就是具有極為犀利、無可辯駁的超越感。它的橫空出世將曾經顯赫一時的老牌海上王牌的美國伯克級、英國的45型、日本的愛宕級、韓國的世宗大王級甩出了幾條街,鋒芒所向直逼美國的DDG1000朱姆沃爾特15000噸隱身大驅。

比較容易引人發笑的是,人們一想起朱姆沃爾特就不免想起它倒黴的頻出事故和故障,想起它失去動力的“漂流瓶”史,想起它吹噓的電磁炮研發失敗,不得不換成常規火炮的齷齪史,想起它原本要造30艘結果只讓造3艘的尷尬境地。

055大艦下水引來媒體、自媒體和軍迷以及全國人民的歡呼,接著就是112對和128坑的大討論(筆者還引發了是不是安排了反艦彈道導彈上055的討論,那塊基本等於48坑面積的空地不會是055艦上的官兵留著種菜的自留地吧?這個懸念還在哦),還有就是對攜帶的各種導彈、一體式桅杆,以及雙體制雷達(這絕對先進,就連美國還沒有在所有的伯克艦上用上,美海軍已經宣佈將在伯克III上裝有源相控陣雷達,現在的還基本都是無源相控陣雷達,比055落後一代),討論的非常熱烈。但是唯獨對055大艦發動機談論的少,特別是官方,三緘其口,問也問不出來。

“有一說一”(笑),其實長期阻礙中國海軍發展壯大的根本原因主要是發動機

航空發動機,特別是渦扇發動機,尤其是大推力渦扇發動機是後工業時代王冠上最大的那塊鑽石,是當代製造業最璀璨的那顆明珠,集中體現了工業之美,是製造業最大的質感之美。

世界上的老牌航空發動機國家不但能研發和製造大推力的渦扇發動機,還能將渦扇發動機技術用於艦船動力用的燃氣輪機。所謂“一招鮮吃遍天”,不但如此,還發揮成“一招鮮吃遍海”有軍備專家統計過,世界半數以上的西方以及發展中國家的艦船用的都是美國研發和生產的LM2500燃氣輪機,被傳為“動力神器”,國內的不少人(主要是跪舔派人士)一說起來,敬仰之情溢於言表,都能噴的唾沫星子亂飛、翻白眼口吐白沫,呵呵。

用航空發動機改燃氣輪機叫“航改燃”,不過因為技術上實現太難,世界上能用噴氣式發動機改燃氣輪機的國家,五個指頭伸不齊。有人說日本生產大功率燃氣輪機,不錯,但是日本生產的燃氣輪機的核心機是英國羅羅公司的,日本自研的“心神”用的XF5-1渦扇發動機,加力推力才5噸,幾乎是太行發動機的三分之一,航改燃則根本不會。最近日本正式宣佈“心神”下馬,究其原因其實還是高推比的渦扇發動機研製不出來,按照一般規律,日本要研製出12噸推力級的軍用“大推”,牟足了勁也要到本世紀中葉,只能“呵呵”了。

美國自己的伯克級驅逐艦,甚至跟隨航母,被稱為航母奶媽的5萬噸的“供應”級快速戰鬥支援艦,用的都是LM2500。韓國的世宗大王和日本的愛宕級大型驅逐艦看上去神氣活現,動力都是美國造的LM2500,都說日韓是栓在美國戰車上的,其實主要是狗腿是栓在美國戰車上的,美國栓它們的繩子裡就包括艦船動力。沒有美國的動力,日韓的軍艦不過是一堆不能動的廢鐵。日本號稱先進國家,但是艦用燃氣輪機一項始終不能自己研發和生產。

一臺小小的燃氣輪機可以推動幾萬噸的大船在海上叱吒風雲,的確是後工業時代製造業的“妖孽”。但是,這項技術和渦扇發動機一樣,只有極少數國家壟斷,限制了大部分國家發展海軍,更談不上強大的海軍。

英國是老牌的航空發動機製造大國,同時也是老牌的燃氣輪機制造大國,就連英國曆史上最大的戰艦7萬噸的“伊麗莎白女王”級航母也用的是英國自產的TM-30燃氣輪機,而且主機只有2臺TM-30。

圖 正在吊裝的伊麗莎白航母的TM30燃氣輪機

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總之,有沒有合格的燃氣輪機實際上成了衡量一個大國海軍的標準。

從某種意義上說,核動力雖然說起來極其高大上,但是研製難度還不如燃氣輪機,這也不是亂講,全世界能造核反應堆發電的國家有十幾個,但是能造燃氣輪機的,特別是完全自主知識產權燃氣輪機的國家,只有幾個(美、英、法、中,烏克蘭算半個,其他都不行)。

燃氣輪機,中國海軍發展曾經的最大瓶頸

中國海軍曾幾何時一直受制於沒有合適的燃氣輪機可用,以前曾經說我們建設一支強大的海軍採取的是“小步快跑”建設方針,如果沒有可用的燃氣輪機,這小步快跑也快不起來,這一點也不誇大。

突變來自21世紀初,052C大型驅逐艦橫空出世,懂行的人明白,052C的出現預示著中國已經開始向徹底解決艦船動力這個龍門衝擊。特別是052C之後下餃子般不斷下水的052D,每次下水都引來一片由衷的讚歎,雖然人們讚歎052D上面的一塊快如同小火山般噴發的各型導彈垂髮裝置,讚歎艦橋四周先進的平板有源相控陣雷達,但是真正能夠讓052D取得出生證的恰恰是她的動力,也就是中國真正解決了艦船用的燃氣輪機問題,這才是根本。

不過,人們在驚喜的同時也不斷心存疑惑,難道中國的大型驅逐艦就停在052D這樣的六七千噸的水平上了嗎?

中國是個海洋大國,環顧我們四周的海洋,遊弋著的美、日、韓軍艦,要麼是9500噸的伯克,要麼是10000噸以上的“大王”和“愛蕩”。

有人說,我們造不了這樣的大艦還是老問題,說來說去還是動力,或者說根本問題還是動力,其實沒有說錯。

有時候我們也常常自我安慰。

比如軍迷圈裡常常泛起這樣一種議論:052D這樣的大型驅逐艦已經很不錯了,即便不如美國的伯克型驅逐艦,也能完成遠洋航行的任務,有人甚至將052D定性為未來中國航母的“帶刀護衛”,但是誰心裡都明白,052D在適航性和自持力上仍然偏小,中國航母要走出去,需要更適配的大型艦船,包括更加大型的遠洋型多用途戰艦。

052D的動力系統換裝了兩臺烏克蘭DN-80型的國產改進型QC-280型燃氣渦輪機、資料顯示國產QC-280單臺功率達到30兆瓦級別摺合40800馬力、比美軍伯克級的LM-250單臺功率25000馬力還要強勁百分之30!(體積也相應較大)兩臺共81600馬力作為高速航行動力、與兩臺國產V1163TB83柴油發動機(單臺9800馬力)共19600馬力作為低速巡航動力。相較052C、052D的動力已經大幅度躍升!

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然而,更大型的戰艦就要有更加強勁的動力,中國海軍要真正駛向藍色大洋,這個門檻必須邁過去。

石破天驚,就在人們還在為中國海軍更大的艦艇動力怎麼解決發愁時,武漢701所幾乎是一夜間建築起055大艦的陸地模型,那巨大的艦體預示著將要建造的大艦排水量驚人,讓密切關注的人們齊聲歡呼起來。

有關055動力先看看國防部發言人權威說法

吳謙:該新型驅逐艦由我國自主開展設計,排水量萬噸級,採用全燃動力和射頻綜合集成技術,採用通用垂直髮射,艦上作戰、平臺和通信網絡一體化集成。

我再強調一下,武器裝備建設服從和服務於國防政策和國家安全戰略。發展遠海護衛裝備,有利於中國在護航等國際行動中承擔更多責任、發揮更大作用,有利於維護世界和平穩定。中國防禦性的國防政策、積極防禦的軍事戰略是明確的,決不會因為發展先進武器而改變。

大國海軍必須有大國動力,國產超越型大功率燃氣輪機橫空出世

先進不是從天上掉下來的。

2015年美國的航空發動機與燃氣輪機廠家GE公司、普惠公司和英國的羅羅公司(全球資本主義國家最大的三家飛機和燃氣機生產廠家)都與中國的葉片製造廠簽訂了低壓葉片的合同,一訂就是十年,這是了不得的大事。要知道現在在全世界飛的客機發動機上的低壓渦輪葉片基本上都屬於這三家,壽命都在20萬小時以上。

比如無錫航亞科技,17年向賽峰交付壓氣機葉片20萬件,其中包括LEAP發動機(配裝新一代空客A320neo,波音737MAX,C919等飛機)葉片15萬件,大概佔總份額的30%。未來幾年會提高到55萬件。而且還和GE、羅羅合作,類似CF6等航空發動機和燃氣輪機壓氣機葉片他都參與研製和交付。國內的CJ-1000發動機的精鍛壓氣機葉片、整機葉盤等零組件也是無錫航亞科技供應的。

另外像江蘇隆達、江蘇永瀚、無錫潤和在高溫合金材料製備、精密鑄造、葉片機加等方面的研製和製造都有相當的實力。

無錫地區已初步形成了“兩機”領域鑄造和鍛造葉片較完整的產業鏈條,未來一片光明。

這預示著中國航空發動機和燃氣輪機(兩機)技術已經得到世界上最好的發動機和燃氣輪機廠家的承認,據國內媒體報道,有的葉片每片售價3000美元(發動機的葉片),可見葉片的可靠性和質量的先進性。

2015年第三屆馮如獎航空精英獎獲得者之一李孝堂事蹟2.先進間冷熱力循環40MW功率級艦船用燃機性能達世界領先水平 。

他主持突破了先進間冷循環燃機總體氣動熱力與結構設計、機上緊湊型高效低損失間冷系統、高性能壓氣機與動力渦輪、高溫高效燃燒室、全權限數字式控制系統等關鍵技術,實現ISO條件下,熱效率為42.2%,超過同檔功率世界最先進的英國船用燃機MT30。

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前面說過MT30當初用在英國的伊麗莎白航母上時,國內崇洋軍迷大呼神器,驚叫是“妖孽”!

MT30一臺小小的發動機居然有4萬千瓦的功率,五萬四千馬力!!!當然是妖孽,伊麗莎白航母只需要2臺MT30(還有2臺小燃氣輪機和2臺柴油機)就可以全電推動六萬五千噸的巨大艦體達到28海里的時速,的確是妖孽。

更為妖孽的是,美國的DDG1000朱姆沃爾特驅逐艦一萬五千噸世界上最大的驅逐艦也用的是2臺MT30,航速達到35海里,而美國的瀕海戰鬥艦只用一臺,航速竟然可以達到35-45海里,其熱效率為42.2%,大大超過已經很強勁的其他燃氣輪機的35%左右。

中國引進烏克蘭的GT25000其額定功率為25000~29000kW,效率為35.8%~37.5%.

現在我們來看看中國引進GT25000後升級改進的QC280,也基本是這個數值,略有提高。

但是,但是,但是。。。。。。

但是703所突破了間冷回熱技術後的QC280ICR(IC是中冷,R是回熱),功率已經超過4萬千瓦,熱效率超過MT30達到42.2%,接近6萬馬力!

QC280ICR的的確確已經是中冷回熱全有的新型燃氣輪機,絕對是逆天之作。

讀者看到這裡恐怕是有點不耐煩了,這樣眼花繚亂的數據,這樣多的國家這樣多的型號誰記得住呀?

那你就記得一句話就行,中國至少有2型國產燃氣輪機超過了被稱為“妖孽”的美國和英國同類型的燃氣輪機。其中還有他們航母用的燃氣輪機哦(仔細參考上圖,注意紅圈裡的數據,進行簡單的對比)。

還要說的是,國產的這2型燃氣輪機,一型代號叫QC280ICR,一型我們乾脆就叫它李孝堂型算了。

QC280ICR是引進烏克蘭GT25000型燃氣輪機技術,經過近20年的升級改造已經脫胎換骨的國產燃氣輪機,這型燃氣輪機的最大特點是當初是烏克蘭研發的一型專門為艦船動力設計的燃氣輪機,國產化後又在原型機的基礎上加上了中國自己的中冷間熱技術,使原型機的功率幾乎提高了近40%,因為加入的是我們自己的先進技術,即便是烏克蘭也不再好意思說這就是烏克蘭的燃氣輪機了。這事兒必須說明白,否則有人不承認這是國產燃氣輪機。

第2型(李孝堂型)就完全是中國自己知識產權的燃氣輪機了,因為它是在著名的WS10太行航空發動機“航改燃”改成的艦船用燃氣輪機。

圖 國產先進燃氣輪機(替代圖)

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QC-280 的功率是28.67MW,增加間冷循環之後,通常能提高功率40%,達到40MW(54400馬力)。源自WR-21的TM-30的功率是48000馬力。

5.44萬馬力的QC-280IC 間冷循環燃氣輪機已完成中試。

技術先進性說明:項目的實施,可以有效填補國內空白,實現燃氣輪機間冷回熱複雜循環,大幅提高燃氣輪機的總功率,打破新一代燃氣輪機研發的重要瓶頸,從而有助於國內新一代艦用燃氣輪機早日趕上世界先進技術水平。

讀者看到這裡可能已經看的眼花繚亂了,筆者請讀者再堅持一下,毛主席說過,勝利往往就是再堅持一下的努力之中。

有關的文獻八股如下:

主要技術參數:單臺間冷器出氣溫度55°C,散熱量≥880Kw; 在0.5MPa壓力下,無滲漏點;整機無變形和滲漏;中性鹽霧腐蝕後,腐蝕面積不超過表面積的2.5%。

附件

一、新產品研製的國內外行業背景 (節選)

本項目產品間冷器由換熱芯體等關鍵部件組成,主要材料為有色金屬材料銅鎳合金等,其應用於新一代燃氣輪機,是採用先進間冷回熱循環方式燃氣輪機的重要部件,間冷回熱循環(ICR-Intercooling Recuperated)是在簡單循環的基礎上,增加壓縮空氣中間冷卻器(簡稱間冷器)和排氣回熱器組成的燃氣輪機複雜循環方式。間冷器的應用可以增加燃氣輪機進氣壓力,通過加大單循環空氣進氣量,在不改變原有燃氣輪機的基本結構的情況下,大幅提高燃氣輪機的總功率,在軍用、民用方面具有重大意義。

二、新產品研製的意義

燃氣輪機是一個涉及國家能源和國防安全的戰略性產業,是能源動力裝備領域的最高端產品,代表了裝備製造業的最高技術水平,被譽為動力機械裝備領域“皇冠上的明珠”。是否掌握製造燃氣輪機關鍵技術直接關係到各國的國際地位。發達國家都把燃氣輪機作為國家最重要的產業長期支持。燃氣輪機相關技術是關係國家能源及國防安全的戰略性新興產業。

採用先進複雜循環是提高燃氣輪機性能的主要途徑之一,在間冷回熱(ICR)循環和間冷(IC)循環中,間冷器是對燃氣輪機性能有重要影響的關鍵部件。空氣經低壓壓氣機壓縮後,通過間冷器進入高壓壓氣機,從而降低了進入高壓壓氣機的空氣溫度,高壓壓氣機的壓縮耗功顯著減少,整個機組功率得到明顯提高。我國燃氣輪機間冷器技術的發展起步較晚,因此,對艦船用燃氣輪機間冷器的設計和優化展開研究具有重要的現實意義。

項目的實施,可以有效填補國內燃氣輪機間冷器產品的空白,實現燃氣輪機間冷回熱複雜循環,大幅提高燃氣輪機的總功率,打破新一代燃氣輪機研發的重要瓶頸,從而有助於國內新一代艦用燃氣輪機早日趕上世界先進技術水平,解決國內困擾海軍裝備、大型商用輪船多年的“心臟病”問題,保障我國能源安全和發展,實現能源的高效、清潔利用,為國民經濟建設和國防工業做出貢獻。 振奮!就是這兩個字!振奮!

2臺5.44萬馬力的QC280IC主機加輔機總功率14萬馬力,推動055艦已經沒有問題,要知道伯克級也不過將將10萬馬力。加上055優秀的線性,航速肯定高於32海里每小時。

要知道英國的伊麗莎白航母,兩臺主機也不過單臺4萬8千馬力。

動力方面,伊麗莎白女王級採用IFEP整合式

電力推進系統以兩具單機功率36MW級(48000馬力)的羅爾斯·羅伊斯MT-30燃氣渦輪、兩具單機功率11MW級(15000馬力)的Wartsila 16V38B柴油機以及兩具單機功率9MW級(12000馬力)的Wartsila 12V38B柴油機作為發電機動力來源,總輸出功率在108MW(約145000馬力)以上,其中80MW用於驅動四具法國Converteam生產的先進感應電動機(單機功率20MW),帶動雙軸螺旋槳(槳葉直徑6.7m);每軸由兩個電動機驅動,兩機可單獨分割操作,需要高功率輸出時則串聯使用。先前皇家海軍45型驅逐艦與美國朱姆沃爾特級驅逐艦的電力推進系統,也都採用Converteam的先進感應電動機。

另外,055艦也是採用電力推進系統,主機與輔機加柴油機總輸出功率不會小於14萬馬力,比俄羅斯的光榮級巡洋艦還大2萬馬力!

055艦燃氣輪機功率如此大,堪比伊麗莎白航母。為什麼會如此接近英國航母的功率?主要是伊麗莎白不追求高航速,伊麗莎白航母最高航速是27海里。而055至少應該達到32海里,考慮到將來要跟上中國的核動力航母的35海里,055最高航速應該是35海里每小時(甚至更高)。太厲害了。

也怨不得701所急而把火的把055一比一的模型推出來。

目標艦,目標艦,目標艦!

長期以來,我軍在現代化裝備領域一直大大的落後於世界先進海軍強國,這是不爭的事實。剛剛解放,中國是一個連釘子都要進口的國家,一窮二白,百廢待興。

整整50年代、60年代、70年代甚至80年代,發憤圖強的中國人民勒緊褲腰帶建設起了一個基本完整的重工業體系(別忘了父輩們在捱餓的日子裡,度過的那個激情燃燒的歲月)。

艱苦的日子我們是數著天數熬過來的。

那時候我們的目標就是把一箇舊中國沒有的工業基礎補起來,把吃不飽的肚子填起來。

軍事戰略方面,我們可以做到將敵人放進來打,可以保證它有來無回,但是打出去,包括解放臺灣我們的實力還遠遠不夠,我們手中的先進武器太少,即便我們有了兩彈一星,總不能上來就打核戰爭,許多方面特別是技術上我們還受制於人。

積累終於爆發了!

自從蘇聯解體,中國的軍事技術水平就的到了跨越式的發展。老一輩軍工和長時間的基礎積累終於在千禧年之後迎來的軍事武器爆炸式的發展,從開始的殲十,到167艦,168艦,然後是中華神盾艦的170艦171艦,到現在的殲二十,055萬噸大驅,技術發展速度是難以令人置信的。十幾年前,論壇裡討論的最多的就是如何用殲七殲八打F22,如何用江湖級打阿利伯克。

但是現在不用了。別說印度、越南這些國家,就是美國和西方還有日本也很難接受中國如此跨越式的發展。

過去出個新裝備大家可是跟打雞血似得要討論好幾年的,那個興奮勁兒就別提了,比如殲十,比如中華神盾,比如遼寧艦。

漸漸的我們發現我們不能滿足了,我們在補齊了“有沒有”這個短板後,又開始了補齊“好不好”這個短板。我們已經不能滿足把沒有的補齊,還要把好的補齊。

這個好的,就是通常所說的“目標”。

這就是傳說中的“目標艦”“目標機”“目標艇”“目標彈”“目標車”“目標炮”“目標槍”等等,這個目標就是趕超世界最先進水平這個目標,不達目的誓不罷休!

現在看來,055萬噸大驅已經是我們要達到的目標艦,她的各項性能都是目前世界上同類艦種中最大的、最好的、最先進的,沒有之一。

鑄造大國之心 突然發現055的動力簡直充沛的不像話

中國海軍徹底解決了動力問題,意味著將從此大踏步的從黃水走向深藍,相信055充沛的動力還為未來更先進武器的上艦打下了堅實的基礎。

隨著全電艦、全能艦概念在中國海軍的不斷成熟,電磁推進、電磁炮、激光炮、射線武器等領先軍事科技也會逐漸走上055這個有充沛動力的平臺,正所謂“有了梧桐樹,不愁鳳凰來”,這就是動力先行的意義。

更為令人鼓舞的是,中國的國產航母也將發動機換為國產燃氣輪機,央視1還有專題報道了為國產航母研製的燃氣輪機部件在國產大型鍛壓機機上進行鍛件材料及熱處理鏡頭,這意味著中國8-9萬噸的航母也將使用國產先進的燃氣輪機。

圖 央視1報道的大型鍛壓機壓制國產燃氣輪機部件的鏡頭

鑄造大國之心 突然發現055的動力簡直充沛的不像話

圖 重船開會三航母同框,其中一條是彈射型航母令人鼓舞!

鑄造大國之心 突然發現055的動力簡直充沛的不像話

國產航母使用國產燃氣輪機做動力,這再次證明了大功率國產燃氣輪機取得的巨大成就!

記得上世紀八九十年代美軍公然叫囂,稱以後美軍所有的裝備——包括服役和在研——要領先全球其它國家軍隊至少一個代差。進入21世紀第二個十年,隨著中國各種“目標裝備”的不斷湧現,美國的牛皮一個個被戳破,單就海軍裝備而言,055的出現無疑是我們反超美帝並領先一代的里程碑標誌!

有實力,才有尊嚴!

厲害了,我的國!


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