辽宁舰启动发动机耗时10个小时,为何055驱逐舰只要1分钟?

姜胃志


国产航母辽宁舰的发动机为蒸汽轮机,而055型驱逐舰的发动机为燃气轮机,两者的别是非常大的。燃气轮机是通过燃烧燃油直接驱动发动机工作,因此可以像我们的家用汽车那样一拧钥匙就能发动;而蒸汽轮机则需要先将燃油点燃,接着加热锅炉蒸发出高温蒸汽,然后用蒸汽来驱动蒸汽轮机转动,这才完成发动机的启动,因此辽宁舰的启动时间就比055型驱逐舰要长得多了。不过话说回来,055型驱逐舰的发动机并不能在1分钟之内完成启动;而辽宁舰也不见得每次启动都需要10个小时,但如果这只是一种比喻,那倒是十分贴切的。为什么蒸汽轮机的启动时间要比燃气轮机耗时更长呢?我们先通过二者的工作原理来分析原因。


▼下图为启动阶段的日本“秋月”级驱逐舰(实在找不到055大驱的启动照片,读者朋友们凑合着看小日本的驱逐舰吧),待黑烟冒尽后即完成启动。曾有人在网上喷咱们的军舰启动时会冒黑烟,以此断定我国军舰发动机技术不行,殊不知全世界的军舰在启动阶段都会冒这样的黑烟。

蒸汽轮机的工作原理

蒸汽轮机的工作原理其实与瓦特蒸汽机基本相同,它们都需要高温蒸汽来驱动,不同的是瓦特蒸汽机是利用蒸汽驱动活塞运动做功,而蒸汽轮机是利用蒸汽驱动转子叶片高速转动做功。既然利用蒸汽来驱动,那么蒸汽轮机就需要为它提供蒸汽的装置,那就是锅炉。瓦特蒸汽机的锅炉使用煤做为燃料,通过燃烧煤来释放能量加热锅炉中的水,使其达到沸腾温度而蒸发高温蒸汽,很显然现代航母是绝对不可能再用烧煤这种方式来为蒸汽轮机提供蒸汽的,而是使用加热效率更高的喷油锅炉。


▼下图为准备启动喷油锅炉的水兵,启动方式为简单粗暴的明火引燃。

喷油锅炉的工作原理是通过喷油嘴向炉内喷射雾状燃油,在充分燃烧中快速加热锅炉中的水,当水达到100℃的沸腾温度时便蒸发出大量高温蒸汽。输气系统在得到这些蒸汽以后再经过加压,然后输送给蒸汽轮机,驱动蒸汽轮机高速旋转,为航母提供航行动力。为了降低燃油成本,加热锅炉所使用的燃油为价格相对低廉的船舶用重油,这种油料的特点是流动性差(比重一般在0.82~0.95之间,十分粘稠)、燃点高(需要加热到180~330 ℃才能燃烧)、释放能量高(热值约为10,000~11,000 kcal/kg)。为了使重油达到“炉内雾状喷射燃烧”的效果,在向锅炉供油之前还需要为油库进行一次加热,使粘稠状的重油改善流动性,然后在供油系统中进行二次加热,使其达到180℃以上的燃点,最后才开始向炉内喷射燃烧。


▼下图为正在试车的西门子小型锅炉喷油嘴,它的学名叫做“燃烧机”,辽宁舰锅炉所使用燃烧机功率比它大得多。

<strong>航母动力系统的启动流程

常规动力航母的启动分为热启动和冷启动,热启动是指动力系统中的油路始终处于加热状态,燃油能在短时间内被点燃,热启动的耗时比较短,通常不超过3个小时即完成启动,航母的动力系统在启动后的2小时内达到最高功率状态。


▼下图为正在冷启动的002型国产航母,烟囱在启动阶段冒黑烟来自于倾倒在锅炉内自然燃烧进行预热的柴油所发出。

而冷启动就比较复杂且耗时了,启动流程是这样的:首先向锅炉内倾倒1~2吨柴油并点燃,这些柴油的作用有两个,第一是预热锅炉内的水,第二是加热锅炉内的重油喷头;接着启动发电机,用电加热的形式对油库内的重油进行一次加热,一般重油凝固温度为22~36 ℃,当油库内的温度加热到40℃时重油获得流动性,供油系统开始抽油;当重油被抽到化油池里以后开始二次加热,在这个过程中重油将会被加热到接近180℃的燃点,此时的重油流动性几乎与柴油相当了;最后通过油路的输送向锅炉内喷射出雾状重油,这些油雾被燃烧的柴油点燃,开始快速加热锅炉中的水。


▼下图为某型锅炉加热示意图。

当锅炉内的水被加热到沸腾状态时开始产生大量高温蒸汽,待蒸汽量达到300吨/小时的生成量、出气口达到22.17兆帕的压力时输气系统开始抽气,这些高温、高压蒸汽被输气管收集到储存罐实施加压,然后向蒸汽轮机输入30兆帕的蒸汽,转子叶片被驱动开始告诉转动。到了这个环节,航母的动力系统基本上就算是完成启动了,待所有锅炉全部达到要求的蒸汽生成量和压力时,航母就可以全功率推进了,可见采用蒸汽轮机驱动的常规动力航母冷启动启动流程确实费时费力。


▼下图为正在以32节的最高航速放飞舰载机的辽宁舰。

燃气轮机的工作原理以及启动流程

驱逐舰所使用的燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。所谓的“连续流动的气体”就是燃油在燃烧时产生的高温、高压燃气,燃气轮机一般使用天然气、柴油、汽油作为燃料,我国包括055型驱逐舰在内的战舰全部使用柴油燃气轮机。


▼下图为使用燃气轮机驱动的055型驱逐舰首舰。

燃气轮机在空气和燃气的主要流程中,只有压气机、燃烧室、燃气透平这三大部件组成的燃气轮机循环,通称为简单循环。压气机从外界大气环境吸入空气,并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压,同时空气温度也相应提高;压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体;然后再进入到透平中膨胀做功,推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转,实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功,并输出电功。从透平中排出的废气排至大气自然放热。这样,燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能,又把部分热能转变成机械能。


▼下图为燃机轮机的结构示意图。

通常在燃气轮机中,压气机是由燃气透平膨胀做功来带动的,它是透平的负载。在简单循环中,透平发出的机械功有1/2到2/3左右用来带动压气机,其余的1/3左右的机械功用来驱动发电机。在燃气轮机起动的时候,首先需要外界动力,一般是起动机带动压气机,直到燃气透平发出的机械功大于压气机消耗的机械功时,外界起动机脱扣,燃气轮机才能自身独立工作,可见燃气轮机属于内燃机,它的工作原理与家用汽车的汽油机并无二致。


▼下图为首台国产40兆瓦级的燃气轮机开始下线,它已经安装在055型驱逐舰的首舰“南昌”舰上。

燃气轮机启动不分热起和冷启,在启动前首先需要启动发电机,待发电机发电量达到要求功率后向起动机供电;起动机得电运转后驱动燃气轮机的压气机工作;当压气机开始压缩外界大气后开始启动供油系统;供油系统给油正常后即可启动燃气轮机;燃气轮机在发出尖锐刺耳的噪声中开始运行时即表示启动完成。可见燃气轮机的启动的确比蒸汽轮机省时省力,但是绝对不像题主所说的那样“只1分钟”,055型驱逐舰属于万吨级船舰,它的燃气轮机启动时间不会低于20分钟,启动完成后即可达到全功率推进状态。


▼下图为055型驱逐舰使用的F级重型燃气轮机燃烧室模型,它的结构像极了航空发动机。

综上所述和对比,我们不难看出辽宁舰的蒸汽轮机启动时间确实比燃气轮机慢出许多,这也是广大读者呼吁国家赶快上马核动力航母的原因。那么核动力航母的启动时间是不是比常规动力航母要短呢?实事求是地讲,的确如此!但是并没有比常规动力航母快出多少来,因为核动力航母同样使用蒸汽轮机来驱动,因此在冷启动时同样需要一个产生蒸汽的过程,只不过核动力加热水的方式不是锅炉,而是蒸汽发生器。真正能在短时间内实现启动的核动力是那种实现全电推的航母,但是目前全电推技术并不成熟,就连号称“超级航母”的美国“福特”级也仍然以蒸汽轮机为主动力,只有在未来全面实现“全电推”时,航母的启动时间才会达到内燃机的“1分钟”完成。


▼下图为使用“全电推”综合电力推进系统的英国“伊丽莎白女王”号航空母舰,由于该舰的“全电推”仍然需要发电机供电,因此启动时间并不比辽宁舰快多少。


兵器知识谱


启动辽宁舰航母需要10个小时,启动055型驱逐舰只需要1分钟就行,两者区别为何如此巨大呢?首先这个10小时是指航母冷启动,我国航母采用的蒸汽轮机,烧的是重油这种比较“粗糙”的燃料,他的优点是功率大、燃油效率高、运行成本低,因此大型常规航母基本都是采用蒸汽轮机。缺点就是体积大、启动慢,那么航母每次出动都要启动10小时吗?其实这方面不用太担心,航母一般很少熄火停机的,即使在港口也都是低功率运行,也就是俗称的热启动,出动效率在2~3小时,这就快了很多了。至于采用燃气轮机的055驱逐舰,当然不存在这方面的问题了,直接启动就1-2分钟即可达到最高工作功率,舰艇可以随时启动出航,但是这家伙体积小,科技含量高,曾经我们硬是研发不出这个东西来,幸好得到乌克兰兄弟的帮助!

我国航母的蒸汽轮机采用的4台TB-12,如果完全熄火整个启动过程是比较麻烦的,他分几个步骤,第一是加热重油便于输送和点火,第二将锅炉的冷水烧沸腾(400℃)产生高温高压蒸汽,第三采用蒸汽推动汽轮机运转,当蒸汽轮机叶片的转动开始将动力传递到桨叶上,辽宁号才算正式启动。说起来简单,其实几个过程都是非常耗时间的,毕竟要推动6.5万吨的航母所要的蒸汽可不是一星半点,我国辽宁舰锅炉内可是高达60吨的冷水!

因此航母在没有必要的时候是不会熄火的,也就是热启动,整个过程保持发动机缸体温度在180℃以上,这样启动会容易一些,一般2~3小时左右就能恢复动力,极大的减少启动时间。

而像055、052D一样的大型驱逐舰的动力系统采用的是燃燃联合动力(COGAG),装备有四台GT25000燃气轮机,优点是体积小、重量轻、启动快、少用或不用冷却水等,启动有多快呢?1-2分钟即可达到最高工作功率,随时启动随时出发,在航行中加速和减速都非常快,这是蒸汽轮机不能比的,而且同等功率下体积只有蒸汽轮机的1/5~1/10,非常节约空间!


缺点就是技术复杂,价格昂贵,我国曾经引进美国的LM2500型燃气轮机,112、113都是用的燃气轮机,但是后来与美国闹翻了,自己又没有这个技术,在167中华第一舰上就只能用2个锅炉的蒸汽轮机,后来通过引进乌克兰的UGT-25000燃气轮机,并在乌克兰的帮助下成功国产化,也就是现在用在052D、055上的GT25000才解决了这个问题。

不得不说,乌克兰在我国研发海军发动机方面帮助颇大,不管是航母的大型蒸汽轮机,还是驱逐舰的燃气轮机,都是在乌克兰帮助下才完成的,只能说幸好苏联解体了,幸好有个乌克兰兄弟啊,让我国在现代军舰上少走了很多弯路!


狼烟火燎


我们知道世界上的航母动力分为常规动力和核动力,自从航母在上世纪20年代诞生后,一直采用常规动力。常规动力航母要有烟囱,要冒黑烟,黑烟会腐蚀电子设备和天线,而且启动时间太慢。在这种情况下,一种新动力的航母应运而生。

1961年,人类第一艘核动力航母问世,美国海军9万吨级的“企业”号正式建成下水。


核动力航母从开始启动到核反应堆寿命终结,可以在20到30年内永不熄火。由于优势巨大,美国从1964年起,就不再制造常规动力的航母。

我国航母研究起步晚,中间经过十年动乱又中断了很久,所以说中国在航母领域的有关技术比较落后,中国第一艘装备海军的航母辽宁采用的是常规动力,也就是非核动力的航母。

辽宁号航母虽然是常规动力。但排水量却非常惊人,满载时候的排水量达到6.7万吨。要让这样一个庞然大物启程可不是一件容易的事。要是用牛来拉的话,恐怕要几万头牛才能把他拖动。就是用航母上的蒸汽轮机,出发的时候也要准备上10来个小时。

有朋友可能问了,辽宁舰架子怎么这么大?打个火要十几个小时?

一说辽宁舰架子大,它肯定会觉得有点冤枉,保家卫国、人人有责;辽宁舰为国巡逻积极踊跃,斗志高昂,从来都是不讲条件,毫不犹豫的,怪只怪我们舰上的动力系统。


前面我们说过,辽宁舰用的不是核反应堆,用的是常规动力,是蒸汽轮机。

蒸汽轮机在冷机的状态下启动的时候,先要把锅炉里的“水”烧开,让水产生蒸汽推动风扇来高速转动产生动力带动螺旋桨工作让航母行驶。

其实水在这里只是起着“融化剂”的作用,因为锅炉运动的燃料是“重油”,重油的燃点非常高,通常没有2、300度的高温不能让它流动起来,不流动就没有办法循环燃烧;所以说我们认为辽宁舰架子大,是冤枉了人家。辽宁舰之所以启动慢,是因为时间都用在用水“融化”重油身上了,是重油拖了辽宁舰的后腿。

有人说,既然重油那么费事,为什么不用柴油呢?


航母是一种能耗非常大的军舰,,采用4台大功率的蒸汽轮机提供动力,20余万千瓦4轴推进。理论上说,辽宁号航母一次出海就需要加7500吨的重油,重油的价格比较便宜,一般都在2500元到3000元之每吨间,这样的算下来,辽宁舰出一次海,就需要加2000万元左右的重油。如果加成柴油的话,出一次海要多掏4000万,因为柴油价格比重油刚好贵了两倍。

也许你会说,省钱倒是省钱但费时啊,真要有任务了,启动半天会丧失多少战机,造成多大损失?

你还不知道,正因为常规动力的航母启动慢,航母启动后一般是不让它熄火的。即便是到了港口停泊的时候,蒸汽机也是处于低速运转状态,一旦需要启动就属于热启动,只要一两个小时就可以出发了。

所以,为了保证战备状态,航母像一个永不灭火的汽车一样,始终处于运转状态。

那么,为什么辽宁舰启动那么久,而055型驱逐舰只需要1分钟就可以启动呢?

这是因为两者采用的动力系统不一样。辽宁舰采用的是蒸汽轮机,055大型驱逐舰动力系统则是燃气轮机。



燃气涡轮机又是怎样工作的呢?

燃气轮机是通过压气机叶片旋转先直接把外面的空气吸入燃烧室,第二步就是让空气和燃料在燃烧室进行会师,接着第三步把燃料和空气的混合体点燃,燃料与空气燃烧后就会产生高温。第四步就是高温可以产生强劲的气体,气体高速运动带动叶片推动螺旋桨运动产生动力让舰艇行驶。

因为055驱逐舰采用了燃汽轮机,启动时间相对要短。因为驱逐舰体积小,排水量小,采用的燃气轮机是小型的。如果在航母上用燃气轮机的话,需要大功率的机器,而有关技术我国还没有完全掌握。



相信不久将来我国会掌握这项技术,到那时我国的核反应堆技术也会有很大突破,我们军迷就不用再为航母启动慢纠结了。


小约翰


这主要是辽宁舰采用的是蒸汽轮机驱动,而055驱逐舰则采用燃气轮机驱动。

蒸汽轮机的原理是将锅炉的水加热产生高温高压的水蒸汽,冲击叶片带动中心轴转动来驱动螺旋桨和主轴。蒸汽轮机的噪音低,功率大,可以超过7万马力,适合大型航母使用,除了伊丽莎白号航母使用燃气轮机驱动外,世界重型的航母都采用蒸汽轮机驱动。蒸汽轮机可以使用,热值高,燃点高,性价比高的重油,减少航母的事故率,运行成本,提高续航能力。

瓦良格号的设计之初就采用蒸汽轮机,由于蒸汽轮机工作原理比较简单,而我国的蒸汽轮机技术比较成熟,配套完善,辽宁舰就沿用了瓦良格号的蒸汽轮机驱动。

辽宁舰冷启动时,需要对水箱进行预热,而蒸汽轮机管路设备复杂,体积庞大一般需要花费10小时左右。然而,辽宁舰为了减少启动时间,停靠在港口时都不会完全熄火,而是用“小火煨着”,而且重油的凝固点比较高,加注或者使用时,需要预先加热。因此辽宁舰启动发动机的时间就大为减少。

燃气轮机以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为动力。燃气轮机具备重量轻,体积小,启动快的特点。启动速度一般只需1-2分钟就可以达到最高速度,灵动性能高,有利于快速捕获战机。

燃气轮机的先天优势,成为了各国军舰动力系统发展的优先选择。由于我国是后起工业国家,燃气轮机的技术长期以来落后于西方国家。在燃气轮机的发展上,我国采用自主研发与引进双管齐下。1959年,我国从苏联引进M-1型燃气轮机作为国产护卫艇的加速主机,由此开启的燃气轮机的探索之路。

90年代末期,随着欧美西方国家对我国采取武器禁运后,无法继续引进LM-2500燃气轮机导致052型驱逐舰陷入停滞状态。我们通过乌克兰,在1993年获取了UGT-25000燃气轮机。为了突破西方国家的技术封锁,我国UGT-25000的基础上,不断获得技术突破。055驱逐舰搭载的就是我国自主研发的QC280舰用燃气轮机,拥有超过30兆瓦的功率,4台燃气轮机的驱动下航速可以达到34节。从这可以看出谁有也不如自己有强,自力更生才是王道。


梓蕤


10个小时和1分钟这两个数据都夸张了,一个是慢的夸张,一个是快的夸张。“辽宁”舰的蒸汽轮机启动正常情况下一般也就2小时左右,而055的燃气轮机启动大概需要10分钟左右。所以……带节奏需谨慎…

“辽宁”舰和052C/052D/055型驱逐舰动力系统是不一样的,“辽宁”舰是蒸汽轮机系统,而055型是燃气轮机系统。这两种动力系统刚好一个启动慢一个启动快。先从“辽宁”舰的蒸汽轮机说起吧,“辽宁”舰的动力系统为燃油锅炉+蒸汽轮机,是现在主流动力系统中启动速度最慢的一个。慢主要有2个原因:

1.燃料。从目前的情况来推测,“辽宁”舰的燃油锅炉使用的是重油,这种燃料油热值高且价格便宜,比较适合这种大型军舰使用。但是重油也有个很麻烦的缺点:低温状态下粘度很大,也就说我们所说的“浓稠”。所以重油在使用之前需要进行预加热,重油具备比较好的流淌性才能顺利的喷入锅炉燃烧。


2.蒸汽压力。蒸汽轮机的工作原理是利用高温高压蒸汽冲击蒸汽轮机叶片,然而高温高压蒸汽需要燃油锅炉不断加热水箱才能产生,这个过程需要消耗数个小时的时间。如果达不到最低要求的蒸汽压力那么是驱动不了蒸汽轮机的。

这两个因素就导致了蒸汽轮机的反应速度比较慢,但是没有10个小时这么夸张。现代军舰使用的燃油锅炉都是增压锅炉,完全冷启动(可以理解为锅炉完全冷却时启动)到运行一般也就是在8个小时以内。下图就是“库兹涅佐夫”号航空母舰使用的KVG-4型增压锅炉,“辽宁”舰使用的应该和“库”舰基本一样

为什么我开头说正常情况下2个小时就可以呢?正是因为蒸汽轮机系统启动非常耗时,所以各国采用蒸汽轮机的舰艇通常情况下不会让锅炉/反应堆完全冷却,即便是停泊状态也会让锅炉保持一个低功率运行状态,保证一定的水箱温度。这样启动时间压缩到2小时以内是不成问题,只需要冷启动的四分之一时间。只有当“辽宁”舰进行大修和维护的时候才会让锅炉完全冷却,这时完全启动才会消耗8小时那么长。所以10个小时这种说法夸张了。

再说055型驱逐舰,055型和052C/D型一样都是采用QC-280型燃气轮机。燃气轮机的启动没有蒸汽轮机那么复杂,不需要高温高压蒸汽的辅助,只要空气流量和燃料“给力”,那么随时可以启动并快速达到正常运行状态。燃气轮机是航空涡扇发动机的技术衍生品,平时我们乘坐的民航飞机从发动机开始启动到可以正常滑行也就是几分钟时间。下图为国产30MW燃气轮机,其实就是QC-280

我们用美国的LM2500+G4燃气轮机做类比吧,他的功率为30-34MW,下图按照通用的介绍,LM2500+G4的冷启动时间是小于10分钟的。民用的PG9171E燃气轮机,功率110MW,冷启动时间(停机72小时以上启动)正常情况下20-22分钟,如果执行快速启动程序那么可以压缩到10分钟以内。这样QC-280燃气轮机推定启动时间应该也在10分钟以内,那个1分钟也是夸张的。再算上其他检查和设备启动时间,055型可以在30分钟左右离港。

所以……不要轻易夸张这个事情……没有你们想想中的那么长,也没有你们想象中的那么短……


雏菊西瓜Peterpan


辽宁舰到底带多少燃油现在也没公开,所传的8000吨不只是舰用燃油。要知道美国海军退役的小鹰级常规动力航母满载排水量82000多吨,携带的舰用燃油也才7800吨,所以满排60000吨出头的辽宁舰肯定装不了8000吨舰用燃油。再有辽宁舰是不是一定烧重油也存疑,虽然重油便宜,但现在也接近0号柴油的一半。而且重油对补给来说却很麻烦,补给舰还要携带重油和柴油两类舰用燃油,粘稠度大的重油在补给时流速肯定不如柴油,那么像航母这样的吃油大户补给一次燃油就得多花很长时间。重油的清舱同样是麻烦的工作,需要花费大量人力物力。从辽宁舰动力启动、航行基本不冒黑烟的情况推测,不排除使用统一的舰用柴油这种可能性。

055型驱逐舰使用的是全燃动力,采用4台QC280国产燃气轮机。启动快速性是没说的,从完全停机状态到达到出航状态,10分钟以内可以搞定,1分钟启动明显夸大了。同样需要说明的是,现代燃气轮机都是多燃料型热机,汽油、柴油、煤油甚至重油都可以烧。我国统一舰用燃油是柴油,因此燃气轮机也是烧的这种油,不是航空煤油。实际上,美军舰用的JP-5燃油也不是航空煤油,可以看作是一种特殊的柴油。(S)


联合防务


尊重客观事实,探究事件真相,我是军武视界,欢迎关注。

辟谣,辟谣,辟谣;重要的事说三遍,我不知道是谁跟你说的,辽宁舰启动需要10个小时。但据我了解,即便是辽宁舰冷启动,八个小时也足够了。同时,055大驱也并没有你提到的那么快,所谓知之为知之,不知就学,没必要这么玩吧?

下面,我们不妨从客观角度来说下,这两者的区别,以及启动时间的一个情况。

首先,众所周知的辽宁舰启动主要分为三种启动方式。一种被称为冷启动,一种被称为温启动,另外一种则被称为热启动。其实,这三种启动我们可以通过字面意思就可以看得出来,但为让大家更加直观的了解,我以汽车启动的形式进行举例。

要知道,汽车在冬天较为寒冷的情况下,在搁置一晚上之后,整个发动机会处于一个气温极低的情况,甚至在很早之前,一些大卡车还需要在车底部生火,对被冻住的地方用火烤。如此一来,汽车才能顺利的发动。同样,辽宁舰由于使用的是蒸汽驱动的方式,并且燃料使用的还是热量极高的重油,想要让其燃烧,必须要有大量的蒸汽驱动才能让重油燃烧起来。但大量蒸汽从无到有,是一个漫长的过程,这中间需要不停的去烧大量的水。如此一来,时间漫长十分正常,而这相当于是冷启动。

下面,在说说温启动。这种情况,相当于在小汽车在冬天,不论是车内部还是发动机,都处于一个不是十分适合行驶的情况,所以大多数司机通常都会对车进行预热,在预热之后在驾驶车子。而航母,则是水一直处于一个恒温状态,这个时候只需要对水进行一小会的加热,就能够出现大量蒸汽,如此一来短时间内就可以发动。

热启动,那就是不论是车子还是航母,都是在常规情况下的状态,说出发就能够出发。只不过由于航母体型较大,需要做一系列措施,相对于汽车的话,相对较慢。但相信这样的解释,大多数人都能够分得清。

说完航母的蒸汽机,我们在说说055大驱的燃气轮机。其即便是不对这两者做比对,大家都应该知道这是,燃气轮机本身就是一个时代的进步,其优点强于蒸汽机毋庸置疑。但如果要说一分钟就能启动的话,简直就是胡扯。

即便是带有燃气轮机的飞机都不敢说一分钟就能启动,更何况是一个体积庞大的航母。了解过大驱的人都清楚,其采用QC-280型燃气轮机,相对于蒸汽型的辽宁舰来说,一个是需要手动的拖拉机,而另外一个是提速需要一秒的超跑。其差距,毋庸置疑。


军武视界


启动辽宁舰启动要花十个小时?非也!蒸汽轮机的启动分为冷启动、温启动、热启动等多种不同的模式,最快的热启动通常只需要花费一个小时左右就能让蒸汽轮机全功率运行,而冷启动虽然时间花费的久,但是五个个小时也基本上可以搞定。而055大驱使用的是燃气涡轮机动力,这种动力的特点就是启动时间较短,但是加上暖机也需要20分钟到半个小时,即使是紧急启动,时间也在10分钟左右,传言所说1分钟绝不可信。
(未来055将成为辽宁舰和国产航母的标准带刀护卫)

辽宁舰所使用动力为四台国产化的TB-12蒸汽轮机加8台增压锅炉的组合。蒸汽轮机的原理很简单,说白了就是烧开水的高级版本,将开水烧开后产生蒸汽,蒸汽通过增压喷嘴后喷射到转动轴的叶轮片之上,带动主轴转动,主轴从而再带动外部螺旋桨转动,驱动辽宁舰前进。看起来是不是SO EASY?
(蒸汽轮机原理)

那为什么蒸汽轮机启动还需要那么长时间?有三个原因:

第一、辽宁舰所使用的舰用蒸汽轮机功率达到了45000马力,所以必须烧一大锅开水,才能产生足够的蒸汽进行驱动,而烧这么大锅开水时间自然不会少。

第二、即使开水烧开了,开始产生蒸汽了,从锅炉到主轴叶片,蒸汽还要经过一系列的环形配置的蒸汽喷嘴依次进入高压缸、中压缸、低压缸进行持续做工,最后带动主转子轴开始转动,往往有一个很长的蓄力缓冲时间。

(TB12蒸汽轮机)

第三、辽宁舰所使用的蒸汽轮机烧开水的燃料是重油,重油属于石油炼制完汽油、柴油、煤油后的残渣,粘稠度仅次于更渣的沥青,常温下这玩意儿就是半固体状态,很难拿来直接燃烧!所以要用重油烧开水,首先必须点燃一定量的柴油将重油加热到流动状态,然后才能通过管道供应到锅炉内进行燃烧供热,而这又不是将耗费不少时间。


(长期烧重油的俄罗斯库兹涅佐夫航母锅炉)

正是因为蒸汽轮机的启动比较复杂,烧热水的过程过于繁琐和绵长,因此舰用蒸汽轮机一般情况下是不会完全关停的,而是让蒸汽轮机维持小功率运转,产生的额外动力用于支持军舰的电力需求和其他舰用设备运转,锅炉内温度维持在200度以上,这样的热启动时间可以压缩到一小时左右。而如果将蒸汽轮机完全关停冷却至常温状态,则需要将所有步骤走一遍,并且还需要进行启动前检查,耗时虽然没有10小时那么夸张,但通常也在5小时以上。

(辽宁舰锅炉点火)

而055大驱上所使用的是4台UGT25000燃气涡轮机,燃气涡轮机本质上其实和飞机所使用的涡轮发动机是没有区别的。其原理都是通过压气机叶片旋转将空气吸入燃烧室,然后在燃烧室内喷入雾状燃料,燃料与空气混合燃烧形成高压高温气体,高温高压气体膨胀喷射冲击透平(涡轮)叶片带动转子转动,从而带动转动轴另一侧的螺旋桨转动。而最初提供给压气机叶片旋转的动力,通常是功率达到主机1%到3%的类似于飞机APU装置的外部动力装置。只要启动机将涡轮叶片带动,然后通过充足的空气和燃料供应,就能让燃气轮机持续的运转起来,这启动一过程看似简单,但是一分钟也完全做不到。


(燃气轮机原理与涡轮发动机类似)

燃气轮机的启动是指其转子从静止到从额定转速的整个过程,在以额定转速运转时,金属部件通常会承受高温气体上千度的灼烧和炙烤,如果直接全速运转,金属部件和气缸很可能会出现开裂乃至于受压爆炸的事故。因此正常启动需要进行一段时间的暖机,整个启动过程通常持续20分钟左右,如果是紧急情况下不进行暖机的强制启动,时间可以压缩到5分钟左右。同样的原理,燃气轮机在停机时也不可以直接停机,通常要使用盘车带动旋转进行慢速冷机,而这过程往往会持续几个小时。


(燃气轮机结构)


军武吐槽君


辽宁号的动力装置是四台乌克兰TB-12蒸汽轮机和八个锅炉,而055型驱逐舰则使用QC-280ICR燃气轮机。蒸汽轮机的舰载重油锅炉从冷炉状态,到升压升温的升炉过程需要一个过程,牵扯到重油点火时间、锅炉水烧沸腾时间和蒸汽轮机启动过程。因为需要限制锅炉蒸汽的产生,还要考虑锅炉内的结构热应力等锅炉结构设计问题,这就需要耗费大量的时间。而燃气轮机则和喷气式航空发动机原理大同小异,时间自然缩短很多。

蒸汽涡轮发动机是将水加热后形成的蒸汽动能转化为涡轮转动动能的机械装置。这远超过了詹姆斯·瓦特发明的单级往复式蒸汽机效率,更为接近热力学中的理想可逆过程,而且还能产生更大的功率。目前热电厂使用的就是涡轮蒸汽机装置,有超过八成的电能都来自涡轮蒸汽机。大型船舶的动力装置也是用的是蒸汽涡轮机。

理想的蒸汽轮机是一个等熵过程,其中进入涡轮机的蒸汽的熵等于离开涡轮机的蒸汽的熵。但是没有蒸汽轮机能达到完全的标准,通常情况下基于涡轮机的应用,典型的等熵效率为20~90%。燃气涡轮发动机也属于热机的一种,包括涡轮喷气式发动机、涡扇发动机、涡轮轴发动机和涡轮螺旋桨式发动机。“万吨大驱”055型驱逐舰就是搭载的燃气轮机。

051型驱逐舰还采用的是蒸汽轮机,052系列则逐步使用了燃气轮机。通过数十艘舰船的应用,我国燃气轮机的性能也达到比较成熟的阶段,并掌握了大型船用燃气轮机的全部关键技术。它不仅使我舰船启动速度得以提升,还让我海军的驱逐舰达到世界主流大型驱逐舰的主流水平。


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辽宁号使用的是传统的蒸汽轮机,而055大驱使用的是最新的燃气轮机,这就是启动时间差距如此巨大的最根本的原因。

为什么辽宁号启动发动机要耗时10个小时?

辽宁号是由苏联海军库兹涅佐夫级航母二号舰瓦良格号改装而来,满载排水量高达6.7万吨,是一艘名副其实的中型航母。在动力系统方面,辽宁号沿用了库兹涅佐夫级航母的标准动力系统,4台TB-12蒸汽轮机,配合8台增压锅炉,并使用4轴推进模式,这样就能为辽宁号提供充足的动力。

由于辽宁号使用的是蒸汽轮机,其工作原理是通过燃烧重油,将锅炉内的纯水烧开,形成高温高压的水蒸气,水蒸气再来推动汽轮机运转,再通过传动轴带动航母螺旋桨旋转,航母才能航行。


因此辽宁舰的启动速度主要取决于什么时候能够将锅炉内的纯水烧开到产生足够温度和压力的蒸汽来推动汽轮机运转,所以辽宁号的启动时间一般比较慢。

除了启动时间较慢之外,蒸汽轮机还有着重量大、体积大、结构复杂、温度高、噪音大、加速性差、淡水消耗量大等一系列缺点。

不过相比于他的缺点,人们更看重蒸汽轮机的优点,蒸汽轮机由于历史悠久,技术成熟,可以采用重油作为燃料(重油更经济、不易失火或爆炸),此外燃气轮机的输出功率更大。

为什么055大驱只要1分钟

055大驱是中国在2017年下水的最先进的驱逐舰,满载排水量1.25万吨,其动力系统采用的是4XUGT 25000燃气轮机。

燃气轮机是近40多年来广泛应用的舰船动力,其工作原理是由压缩机连续从空气中吸入空气,然后进入燃烧室,与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气,然后推动涡轮叶轮旋转,输出机械功,带动汽轮机运转。

因此燃气轮机的启动速度非常快,只需要1-2分钟就可以达到最高工作效率,这样舰艇就可以随时就位,所以055大驱只需要1分钟发动机即可启动成功。

此外,与传统的蒸汽轮机相比燃气轮机拥有体积小、重量小、功率密度高、工作环境好等优点。不过缺点也很明显,燃气轮机工作时需要大量的空气用于燃烧,同时也会释放出大量的废气,因此军舰中必须要在设计时牺牲很大的空间用于排烟系统。

因此更加小型化、启动更快的燃气轮机适合中小型舰艇,而对于体积重量巨大需要充足持久动力的航母往往采用蒸汽轮机。


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