啟動遼寧艦航母需要十幾個小時,那麼啟動055型驅逐艦需要多久?

秦皇見漢武


燃氣輪機有個特點,就是啟動特別快,從打著火到滿轉速只需要幾十秒時間,因為船用燃氣輪機其實用的核心機就是直接來自航空發動機。當然裝在軍艦上它是連著傳動系統的,所以啟動會慢一些,但是也要不了幾分鐘。這就是燃氣輪機的巨大優勢。055有4臺GT25000燃氣輪機,總功率可達上百兆瓦,不僅動力十分強勁,而且有相當多的剩餘功率用於雷達和計算設備的發電。

GT25000 船用燃氣輪機

至於遼寧艦,因為使用蒸汽輪機的關係,所以反應肯定是慢了。原因很好理解,蒸汽輪機要先利用重油將鍋爐裡的燒開,並加壓使蒸汽達到超臨界狀態,然後讓高溫高壓的蒸汽推動渦輪透平做功。而慢就慢在燒開水的過程上了。因此一般情況下,為了在值班狀態下能做到快速反應,即便是停靠在軍港鍋爐也是不能熄火的。

這樣就帶來兩個問題,一個是經濟性的問題。如果是核動力航母倒還好,反正鈾燃料棒可以連續燒40-50年,但是常規動力航母用的是實實在在的重油燃料。還有一個是人力投入的問題。由於鍋爐不能熄火,所以動力兵一直要處在值班狀態,無疑是增加了人員投入。而且燒重油的鍋爐容易積碳,也要經常保養,不然因為傳熱能力下降也會影響動力(參考庫茲涅佐夫號)。因此儘管燃氣輪機低速航行時經濟性不好,但是就憑它停船時不用燒油,啟動速度快這一項,它也必然要淘汰掉蒸汽輪機了。

庫茲涅佐夫級航母的蒸汽鍋爐,這保養能力不敢恭維

遼寧號航母的鍋爐兵


紙上的宣仔


啟動遼寧艦航母需要10個小時,啟動055型驅逐艦隻需要幾分鐘就行。遼寧艦和055大型驅逐艦的動力系統完全不同,遼寧艦是使用蒸汽輪機,055大型驅逐艦使用的是燃氣輪機。對比遼寧艦和055大型驅逐艦的啟動速度,其實可以說就是蒸汽輪機和燃氣輪機的性能對比。

遼寧艦裝備有4臺TB-12型蒸汽輪機,蒸汽輪機的主要工作原理就是通過燃燒重油,將鍋爐內的純水燒開,形成高溫高壓的水蒸氣,水蒸氣推動汽輪機運轉,再通過傳動軸帶動航母螺旋槳旋轉,航母才能進行航行。所以,遼寧艦的啟動速度主要取決於蒸汽輪機什麼時候能夠產生足夠的高溫高壓的水蒸氣。重油燃燒將純水燒開的時間就是遼寧艦的啟動時間。有資料顯示,遼寧艦如果是在完全停航的狀態下重新啟動蒸汽輪機,要等鍋爐的水充分加熱,整個系統達到功率峰值時至少需要10個小時。

除了啟動時間長、響應遲緩,蒸汽輪機還存在著體積大、管路設備複雜等缺點。不過,蒸汽輪機也是有它獨特優點的,那就是蒸汽輪機的功率大、燃油效率高、可以使用重油等比較“粗糙”的燃料,讓航母航行成本低。

055大型驅逐艦採用的是燃燃聯合動力(COGAG),裝備有四臺GT25000燃氣輪機。燃氣輪機的優點非常巧合的一一對應了蒸汽輪機的缺點。例如燃氣輪機的體積小,相同功率時燃氣輪機的體積只有蒸汽輪機的1/5~1/10。此外,燃氣輪機也沒有龐大複雜的蒸汽管路,所以日常維修保養工作非常便利,可靠性更高。

更為重要的是,燃氣輪機的啟動速度非常快,1-2分鐘即可達到最高工作功率,艦艇可以隨時啟動出航,在航行過程中加速響應也非常快,可以應對很多突發情況,啟動航行能力完全不是遼寧艦可以相提並論的。

當然,燃氣輪機也有缺點,那就是技術複雜、價格昂貴。此前中國一直無法攻克大功率燃氣輪機的技術,051系列驅逐艦隻能使用蒸汽輪機作為動力系統,後來中國通過引進烏克蘭的UGT-25000燃氣輪機,再參考借鑑美國的LM2500型燃氣輪機,最終研發出性能毫不遜色的GT25000燃氣輪機,大量裝備到052D、055驅逐艦上。


科羅廖夫


遼寧號在港啟動時間比較慢那是必然的,因為這是一艘採用4臺蒸汽輪機作推進動力的6萬噸級航母。

所謂的蒸汽輪機,通俗來講就是將鍋爐內的冷水加熱以後,能形成水蒸氣,水蒸氣產生動能轉換為渦輪轉動的動能,比泰坦尼克號郵輪上單純燒煤的單級往復式蒸汽機熱效率要高出許多。

那麼,遼寧號航母鍋爐內的水加熱,是用柴油作為點火燃料,點燃以後再燒重油,將水燒開產生大量水蒸氣。

僅將艦上鍋爐內數十上百噸的水燒開,就需要耗費大量的時間和重油,柴油僅是點火用的,倘若純燃燒柴油,那航母僅消耗燃料的成本就非常高昂,就選擇了燃點低、黏度高,且價值低廉的重油作為主要燃料。

所以,要將一艘長304米,寬75米,滿載排水量達到了6.萬噸採用蒸汽輪機作推進動力的航母啟動,最起碼要耗費10個小時,正因為遼寧號航母啟動不易,平常會將鍋爐內的水保持一定的穩度,出航時添油加火,啟動時間就會大大縮減。

相比與蒸汽輪機艦艇啟動的不易,055型驅逐艦啟動就十分方便,估計10分鐘內就能搞定了,相比遼寧號航母動輒10餘個小時的啟動準備時間,是不是太過方便。

因為055型萬噸大驅採用了4臺UGT 25000燃氣輪機,儘管燃氣輪機的啟動也是一個比較複雜的過程,但相比蒸汽輪機來說,當然是要方便快捷多了。

在機組啟動之前,需要一系列準備工作,且要求各種輔助設備處於正常工作狀態,啟動機帶動機組轉子,燃料室點火以後,燃燒室噴蒙燃料,被壓縮後的空氣溫度升高與燃料進行更猛烈的化學反應轉子開始加速,推動渦輪機械連續做功,就賦予了艦艇強大持續的動力。


國平軍史


首先要說的是啟動航母是幾個小時的說法本身就是錯誤的。

遼寧號上用的是КВГ-4鍋爐。對這個鍋爐的結構咱們先說一下:

上圖是鍋爐的外觀,圖片左上角的部分是鍋爐的水箱,水箱中的水其實沒多少。

再看下鍋爐的構造:

КВГ-4是一個重油鍋爐,水箱內的水經過管路在路體內循環進行預熱,通常水箱內的水保持在180度的溫度上,這已經算是高溫高壓了。在需要產生蒸汽的時候,水箱內的高溫水會噴淋到鍋爐右側的三個蒸汽發生器鰭片上。這時高溫高壓的水蒸氣就可以從鍋爐右邊頂部的蒸汽通道輸出出來。輸出的蒸汽溫度大約為350度左右。


在航母冷啟動的時候(出廠、更換鍋爐、大修完成等狀態)需要對整個水箱的水加熱,加熱時間其實也就是5-8小時。而在平時停泊的時候航母並不會停止鍋爐的運作,只是“小火煨著”水箱罷了,這時只要給蒸汽發生器的鰭片生火加熱就可以立刻產生蒸汽,整個過程不會超過一個小時。

只要有蒸汽,其實就可以驅動上面的蒸汽輪機將航母開起來了。


航母的動力啟動其實就是這麼簡單並沒有很多人所說的十幾個小時那麼誇張。同時要注意的一點是,航母啟動過程中會有不同崗位對航母上不同設施進行啟動檢查,很多機師要報告 壓力好、供電好、導航好……這是一個相對費時間的流程,但也可以在十幾分鍾內完成。


而055用燃氣輪機驅動其實速度會更快。

船用燃氣輪機從外觀上看其實和噴氣發動機區別並不大,也是燃氣帶動燃氣渦輪旋轉獲取驅動力的裝置。

055大驅上用的是QC-280ICR間冷燃氣輪機:

船用燃氣輪機啟動時間其實很短,這點和一般的商用燃氣輪機不同,例如西門子最大的商用發電系統SGT5-8000H這種類型的超大輸出功率(375MW)的燃氣輪機啟動也僅僅需要40分鐘。對比28MW的QC-280ICR燃氣輪機(055D上面的間冷燃氣輪機),其實啟動時間則更是短到了3-5分鐘。

而且這個時間是從冷啟動到全功率輸出狀態的時間。


基本上就是這樣了,所以055D這樣的全燃氣輪機軍艦從下達出港命令到全部啟動起來連一個小時都用不了。


軍武數據庫


遼寧艦是我國首艘航母,採用的動力系統是4臺單機功率達到45000馬力的TB-12蒸汽輪機,8臺增壓鍋爐。蒸汽輪機具有單機功率大,結構簡單,造價低,壽命長,大修期長,對燃料要求低,不挑食等優點,但是其最大的缺點就是體積大,啟動耗時長。

▲夜幕中的遼寧艦

遼寧艦啟動分三步走:第一步點火;第二步,加熱鍋爐;第三步,蒸汽輪機轉動帶動螺旋漿,航母啟動完成。

第一步,點火。別看就是個點火,也是不容易的,一般艦船(柴油機動力,燃氣輪機動力)使用的燃料都是柴油,柴油的閃點只要達到55℃以上就能被點燃。而遼寧艦使用的燃料是重油,由於重油粘稠性能強,閃點高,達到180℃-330℃,是不容易直接被點然的,所以要想先點燃重油,必須先使其達到閃點的溫度。如何達到重油閃點溫度嗯?遼寧艦首先是通過燃燒柴油來加熱重油,使其具備流動性,然後通過管道將重油輸送到正在燃燒的柴油當中來引燃重油。整個點火過程需要使用150噸柴油,僅這個點火就需要耗時數個小時,遼寧艦所攜帶的300噸柴油只夠2次點火的。

▲遼寧艦點火

重油點火這麼麻煩,為何不用其他燃油呢?主要還是因為重油價格便宜,熱值高,安全性好等特點,所以從各方面考慮,常規蒸汽動力航母一般都是用重油作為其燃料,包括俄羅斯的庫茲涅佐夫號,印度的維克拉馬蒂亞號航母都是如此。

第二步,加熱鍋爐。重油完成點火後,開始對8臺鍋爐加熱,遼寧艦8臺增壓鍋爐裝有近百噸蒸餾水,要想將近百噸蒸餾水燒開並使水蒸氣達到400℃以上自然需要時間,同樣這個燒水過程耗時需要數個小時以上。

▲遼寧艦的鍋爐

第三步,蒸汽輪機轉動帶動螺旋漿推進。鍋爐加熱完成,高溫高壓的水蒸氣衝擊4臺燃氣輪機的葉片,使其旋轉,然後通過傳動裝置帶動螺旋漿轉動,從而推動遼寧艦前進。以上從開始的點火到螺旋漿轉動。整個遼寧艦啟動過程需要至少十個小時以上,這也是為何我們經常看到002航母在海試前兩天煙囪就開始冒煙,其實這是為啟航做準備,重油要點火,鍋爐要預熱都需要時間,可以看得出採用蒸汽動力系統的遼寧艦和002航母的確啟動耗時長。

▲002航母還是前1-2天會開始點火加熱鍋爐

當然,以上所說的啟動是完全的冷啟動,實際上遼寧艦為了保持戰備狀態,除了返廠維護升級外,一般是不會完全熄火的,其動力系統會一直保持較低狀態運轉,使鍋爐保持一定溫度,雖然會消耗掉部分燃料,但一旦需要出動時可以節省不少時間。

055驅逐艦隨走隨停

005驅逐艦啟動相對於遼寧艦則要快得多了,055使用的是燃氣輪機動力系統,所用的燃料是柴油,通過燃燒柴油產生的高溫高壓氣體來推動燃氣輪機葉片高速旋轉,再來帶動螺旋漿轉動。其工作方式和遼寧艦上的完全不同,由於柴油燃點低,可迅速燃燒,不需要加熱鍋爐,所以055級驅逐艦整個啟動只需要幾分鐘,基本可以隨停隨走。正是由於燃氣輪機具備這樣的優點,所以英國女王級,印度的國產維克蘭特號航母都採用燃氣輪機作為其動力系統。

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軍備時刻


055型驅逐艦用的是燃氣輪機為動力,這種動力裝置最大的優點就是啟動快,可以達到“隨時啟動隨時走”的能力,1小時之內離港是沒有問題的。而“遼寧”艦用的是蒸汽輪機動力,他的缺點恰好就是啟動時間慢,但是也沒有十幾個小時那麼誇張。下圖為某型30MW燃氣輪機,被認為是QC280民用版,其實燃氣輪機的體積比蒸汽輪機要小很多

先說下“遼寧”艦吧,“遼寧”艦動力系統為燃油鍋爐+蒸汽輪機,這種動力組合本身就是艦船動力中最慢的。因為驅動蒸汽輪機的高溫蒸汽需要達到一定的壓力,這就需要燃油鍋爐對水箱進行一段時間的加熱。而且“遼寧”艦的鍋爐使用的是重油,這種燃料雖然熱值比較高且價格便宜,但是低溫狀態下粘度比較大,“厚重”感比較強,所以使用的時候需要進行預先預熱增強流動性。這兩個問題加起來就導致蒸汽輪機的艦船冷啟動時間會很長,但是現在都採用增壓鍋爐,冷啟動到運行之間的時間也就是8個小時以內,沒有十幾個小時那麼誇張。下圖為“庫茲涅佐夫”號4具KVG-4型增壓鍋爐

而且一般只有維護檢修的時候才會讓鍋爐和鍋爐上的水箱完全冷卻,如果只是正常的停泊一般鍋爐都會保持低功率運行保證水箱處於一定的溫度,這個時候讓“遼寧”艦恢復動力一般也只需要2小時以內。

而055型驅逐艦的動力不一樣,它採用的是4臺QC280燃氣輪機為動力,而燃氣輪機的最明顯的有點就是啟動時間快。就像我們乘坐的飛機那樣,飛機發動機從開車到可以滑行只需要幾分鐘時間。比如美國的LM-2500+燃氣輪機,輸出功率在30-34MW,他的冷啟動時間小於10分鐘。

還有民用的PG9171E燃氣輪機,他的輸出功率達到110MW以上,從完全冷卻(停機72小時以上)到啟動採用正常啟動流程大概在20-22分鐘。如果是執行快速啟動程序那麼啟動時間縮短至10分鐘,而緊急啟動程序只需要5分鐘。055的燃氣輪機系統可以參考LM2500+的啟動時間,大概在10分鐘以內,甚至到5分鐘左右。即便是算上檢查和其他設備的啟動時間,055基本上可以做到0.5-1小時內執行離港程序。


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首先,遼寧號航母的啟動時間沒有十多個小時這麼長。冷啟動也就4-5個小時左右,熱啟動也就1-2個小時。055驅逐艦使用的則是QC280型燃氣輪機,啟動時間8分鐘左右。

一般說來,民用大型燃氣輪機的啟動方式分為三種:一,正常啟動大概用時27分鐘;二,快速啟動大概用時9-10分鐘;三,緊急啟動大概用時5-7分鐘。而QC280作為艦用燃氣輪機,啟動時間肯定比較短,估計應該在10分鐘以內。

遼寧號航空母艦使用了國產化TB-12改進型號的蒸汽輪機,冷啟動時間為4-5個小時,如果將蒸汽輪機的溫度保持在180°左右,啟動僅需要1-2個小時而已。

由於瓦良格號航母被拖回國內前,就已經拆除了TB-12型燃氣輪機,在051驅逐艦上安裝的是TB-8蒸汽輪機的國產版453,而現代級驅逐艦上則安裝了TB-12的升級版本燃氣輪機。

現代級驅逐艦最早是在2000年加入東海艦隊的,而遼寧號航母是在2005年開始改裝的,2012年服役。將近10年的時間,估計我國早就把TB-12升級版蒸汽輪機的技術吃透了所以說,遼寧號航母則使用的是TB-12的國產化改進型的蒸汽輪機。
蒸汽輪機啟動的過程極為複雜,首先來說,先讓重油在鍋爐中燃燒,加熱,將水蒸發成水蒸氣,水蒸氣推動汽輪機,為艦船的航行提供動力。整個過程耗時太長了,近10個小時。而對於遼寧號航母來說,這麼長的啟動時間是必然不行。


事實上,由於現代級驅逐艦上的TB-12改進型蒸汽輪機使用了增壓技術,可以將冷啟動時間縮短到4-5小時左右。所以說,遼寧號航空母艦的開機時間也不會長於5個小時,況且一般情況下,也不會讓發動機停機的,這麼算起來的話,遼寧號航空母艦的啟動時間就會更短,能在1-2小時左右。


055驅逐艦安裝的QC280的啟動時間自然要比蒸汽輪機短太多了。一般來說,燃氣輪機的啟動過程有啟動前的檢查,提速,點火, 暖機,加速和自持,全速這幾個階段。據有關資料介紹,而我國艦用燃氣輪機的啟動過程為電機起動,空氣壓縮,點火燃燒,渦輪升速等。從起動到慢車用時≤3分鐘。


在此過程中,低壓壓氣機的轉速達到3000轉/分鐘。高壓壓氣機轉速達到6000轉/分鐘。渦輪轉速則達到1000轉/分鐘。從點火到慢車狀態時,所用時間≤1.5分鐘,溫度上升到500°。

而我國的艦用燃氣輪機就是QC280,所以說,055的起動時間也是極短的。保守估計在8分鐘以內,在紅點在6分鐘左右。不過我國的燃氣輪機技術並不是最先進的,美國的LM2500-G4,英國的MT30都比QC280先進。(圖片來自網絡)


江山何沉


055驅逐艦啟動只要幾分鐘就夠了。

一個啟動只要幾分鐘,一個啟動需要十幾個小時,為什麼055驅逐艦的啟動速度會比遼寧號航母快上那麼多?這主要還是動力系統的差異導致的,遼寧號用的是蒸汽輪機,而055驅逐艦用的是燃氣輪機。

蒸汽輪機的工作原理

航母用的蒸汽啟動需要這三個步驟:點燃重油燒開鍋爐產生水蒸氣水蒸氣推動輪機運轉

現在的蒸氣輪機都燒重油,不燒煤油了。因為重油熱值高,而且燃點高不易揮發,安全性高利於保存。並且重油的價格比較便宜,性價比高,所以重油大都運用於大型蒸汽輪機鍋爐及中大型船舶引擎的燃油,重油故又被叫做燃料油。

話又說回來,啟動航母第一步要先燒煤油再點燃重油,因為重油燃點高,不容易直接點燃,所以鍋爐點火要用煤油,之後再通過煤油燃燒重油。

點燃重油了這才剛剛開始,之後還要燒開鍋爐裡的水,產生足夠的水蒸氣才能過推動輪機運作,才能讓航母動起來。據悉,燒開遼寧號的鍋爐一共需要燒沸60多噸的水,只有這60多噸的水都燒開了,產生的水蒸氣才夠讓遼寧號跑起來!遼寧號啟動要十多個小時,最大的一個原因就是要燒開這60多噸水,要等到水燒開了,遼寧號的動力系統才能正常運作。

燃氣輪機的運作原理

055驅逐艦用的是燃氣輪機,燃氣輪機發展有借鑑了航空發動機,它不需要鍋爐來產生工質,而是直接將燃氣和空氣直接壓入渦輪機去燃燒,通過燃燒產生的高溫高壓氣體作為工質帶動葉輪高速旋轉,將化學能轉化為機械能。

(工質:即工作物質,熱機或熱力設備藉以完成熱能與機械能相互轉換的媒介物質,常見工質有:燃燒氣體、水蒸汽等)

相比起蒸汽輪機要燒開大量純水產生水蒸氣作為工質驅動輪機,燃氣輪機直接就可以用空氣和燃料作為工質,就像汽車啟動一般,這樣也導致了使用燃氣輪機的船舶比使用蒸汽輪機的船舶啟動要快得多。

雖說如此,我認為二者沒有孰優孰劣之分,各有各的好處。燃氣輪機體積小,構造簡單,啟動快,但是產生的動力遜於蒸汽輪機,而且使用的燃料通常都是航空煤油,較為昂貴。而蒸汽輪機雖然啟動很費事,但是動力足馬力大,更適合驅動大型船舶,並且蒸汽輪機使用的是重油,重油的價格比較低廉,經濟實惠。

如果讓航母用燃氣輪機會怎麼樣?

說了這麼多,有不少朋友就會說了,如果讓航母不用蒸汽輪機,該用燃氣輪機會怎麼樣,啟動速度會快到什麼程度。說巧也巧,現實中正好有這麼一個例子。


咱們第一艘國產的002航母採用的正式蒸汽輪機,某次出海海試,002航母從啟動到駛離港口,只花費了1小時15分鐘。這比起遼寧號動輒十幾個小時的啟動時間,差別可謂是巨大。

不僅如此,航母使用燃氣輪機不會像用蒸汽輪機那樣產生很大的黑煙。俄羅斯的庫茲涅佐夫號航母由於欠缺保養,行駛起來總是伴隨著滾滾黑煙,至於我國的遼寧艦,由於得到了較為優秀的保養維護,黑煙並不那麼明顯。

還有,燃氣輪機比起蒸汽輪機佔用艦船空間更小,騰出來的空間可以用於安置其他設備。


鏟史官老李


這個問題有點意思。沐風就把自己肚子裡的那點兒墨水拿出來顯擺顯擺。

首先來說這個問題的結果。遼寧艦從完全停止到可以正常啟動,大約需要耗費10個小時的時間。而055大型驅逐艦的啟動時間為1~2分鐘。兩者的排水量幾乎相近,而且體積也相似,為什麼會有如此大差別的啟動時間差異呢?即便是有差異也不會如此巨大,一個是10多個小時,一個是1~2分鐘,這相差了可是幾百倍。

歸根結底呢,還是它兩者所使用的動力不同。遼寧艦所採用的是蒸汽輪機,而005大型驅逐艦則採用的是燃氣輪機。

那麼就來聊一聊這兩者的差別或者是優劣。遼寧艦為何會使用蒸汽輪機,這就是蒸汽輪機的優點了,蒸汽輪機單機輸出功率比較大,而且輸出功率穩定,結構簡單也決定了,蒸汽輪機裝載方便,而且維修更加方便,最重要的一點就是蒸汽輪機所採用的燃料重油要比燃氣輪機的柴油或者是更加便宜。作為海上巨無霸的航母,他們所消耗的燃料可是以噸來計數的。雖然有錢,但能省的地方還是要省一些。不光是因為省錢重油相對於柴油來說儲存更加方便,更加安全。唯一的缺陷就是重油的難點太高不易點燃,這也是蒸汽輪機的缺陷之一,啟動所耗費的時間太長。而蒸汽輪機雖然結構簡單,但它的體積太過於龐大,也只有在航母這種大型平臺上才會裝載蒸汽輪機。

再來看一下燃氣輪機。它的優點和缺點正好和蒸汽輪機倒置,燃氣輪機結構精密複雜,但體積較小。燃料為柴油,所以燃氣輪機就好像我們普通的家用汽車一樣,只需要點火就可以啟動,啟動時間較短,只需要1~2分鐘就可以做到全艦啟動,並且整艘艦艇進入戰鬥狀態。

既然航母的啟動時間這樣長。外出任務的航母在海上停泊的時候,一般都不會熄滅蒸汽輪機。只會讓它維持低功率運轉。這樣在碰到緊急狀態的時候,可以立馬提升輸出功率,在瞬間就可以讓全艦進入戰鬥狀態。


沐風談兵論道


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遼寧艦航母在冷態啟動時的確需要十幾個小時,航母使用的發動機是蒸汽輪機,需要燃油長時間燃燒加熱鍋爐中的水,當水沸騰併產生足夠壓力的高溫蒸汽才能驅動蒸汽輪機轉動做功,因此航母的啟動過程十分耗時,即便是核動力航母在冷態啟動時也不會很快。

055型驅逐艦的發動機是燃氣輪機,其原理與航空發動機甚至是汽車發動機基本相同,只要啟動成功後即產生動力,不需要像蒸汽輪機那樣等待蒸汽上升至足夠壓力才能啟動,需要特別指出的是燃氣輪機不論是冷態啟動還是熱態啟動都是啟動即轉動做功,所以啟動時間比航母快很多,因此有人用“像汽車那樣一擰鑰匙就完成啟動”來形容燃氣輪機的啟動速度。

實際中055型驅逐艦真的有那麼快嗎?答案是否定的,首先我們必須承認燃氣輪機的啟動速度的確比蒸汽輪機快得多,但是這個“快速”同樣是需要一個過程的,並不是大家想象當中那樣“擰鑰匙”就啟動好了,而是不低於27分鐘(國產QC280型艦用燃氣輪機),而且前提還是溫態啟動,如果是冷態啟動,這個過程不會低於40分鐘,甚至一個小時。

▼下圖為俄羅斯“現代”級驅逐艦艦的燃氣輪機控制艙,像極了火力發電廠的監控室,請忽略那幾把破椅子。

艦用燃氣輪機的啟動和停機都是一個十分複雜的操作過程

燃氣輪機的啟動可分為冷態啟動、溫態啟動、熱態啟動三種狀態,冷態啟動指的是停機時間超過72小時的啟動狀態,此時燃氣輪機各部件均處於冷行程,在該狀態下啟動時發動機個金屬部件將會承受巨大的熱衝擊,金屬性能會發生較大的變化,因此冷態啟動需要一個熱機過程,而這個過程就相對耗時。

穩態啟動是指停機時間在72小時以內,此時燃氣輪機各部件仍處於溫熱狀態,各部件在啟動時受到的熱衝擊應力較小,熱機過程相對較短,因此啟動時間就比冷態啟動短。

熱態啟動是指停機時間不超過10小時,這時候燃氣輪機各部件一直處在適應狀態,啟動後不需要熱機,功率提升較快,啟動後燃氣輪機可在短時間內將功率提升至設定值或最高值。

燃氣輪機的結構與航空發動機相似,因此部件也十分精密,材質十分講究,因此啟動是一個十分繁雜的過程,在啟動過程中其主要零部件(比說轉子)的受力狀態和金屬溫度分佈會發生很大的變化,比如各部件受到熱應力、熱疲勞、熱變形以及轉子和氣缸在受熱狀態下產生的脹差、機組震動等等因素的影響,為了減少這些因素對整個機組發揮性能,而這些便是制約燃氣輪機啟動速度主要因素,另外值得一提的是——燃氣輪機停機操作的複雜程度基本上與啟動相同!

▼下圖為“朱姆沃爾特”級驅逐艦使用的MT30型40兆瓦燃氣輪機,它的精密程度不亞於航空發動機。

艦用燃氣輪機的啟動方法簡介

航母的蒸汽輪機啟動時間需要十幾個小時的原因是冷啟動造成的耗時,那麼諸如055型驅逐艦這種使用燃氣輪機的艦船冷啟動究竟需要多長時間呢?下面我們就以055型驅逐艦所使用的國產QC280型艦用燃氣輪機為例來演示其冷態啟動流程。

第一步、啟動前的檢查

與飛機啟動航空發動機一樣,第一步就是啟動前的人工檢查和系統檢測。人工檢查的方式主要以環機檢查為主,即士兵通過肉眼來觀察機組的外觀特徵是否正常,內容包括檢查轉動各部件的潤滑情況、各部件、管線連接情況、油、水、氣、電有無跑冒滴漏情況,循環水、液壓油的溫度、壓力等。

環機檢查完畢後通過對講機通報控制艙士官後即可進入系統檢測階段,控制艙的第一組操作士官們在接到軍官主任工程師下達的“系統檢測”指令後啟動計算機控制系統,用鼠標點擊顯示器上顯示的總機控制面板上“就地/遠程/0位控制”鍵選擇“就地”,然後點擊“檢測/操作”鍵選擇“檢測”;接著第二組操作士官將顯示器上的發電機控制面板上的“閉鎖/操作A”鍵調到“操作”,將“閉鎖/操作B”鍵調到“操作”;最後是第三組操作士官將起動機控制面板上的“START/STOP”控制等點亮。所有系統進入自檢狀態無異常後報告軍官主任工程師,軍官主任工程師在工作票上簽字以後即代表啟動前的檢查工作完成。

▼下圖為燃氣輪機電腦控制系統控制面板截圖,不得不承認我國已經實現了燃氣輪機國產化,但是控制程序目前還是使用著西方國家開發的系統,望系統也能實現國產,至少實現漢化。

第二步、啟動燃機

軍官主任工程師下達“啟動A號機組”命令後,所有控制面板均將按鈕調至“操作”鍵,然後由第三組操作士官用鼠標點擊“START engA”鍵,起動機帶動燃機轉子轉動,A號機組油路給油並點火;如果軍官主任工程師下達的命令是“啟動所有機組”,第三組操作士官用鼠標點擊“START botH”鍵,此時所有機組將按照電腦設定程序依次給機組供油點火啟動燃機。

點火成功後第三組操作士官關閉起動機,此時燃氣輪機開始進入低速運行狀態進行熱機,即“慢車”狀態,當燃機轉速到達“慢車”設定轉速後,第一組操作士官需要將控制面板上的“Manual/Auto”鍵上選擇“Manual”鍵,使系統處於手動控制狀態,然後軍官主任工程師下達“環車檢視”指令,動力艙士兵們開始第二次人工檢查。

待確認機組運行無異常後,第一組操作士官將按鈕調回“Auto”鍵上,使系統進入自動狀態,機組開始進入10分鐘的暖機時間,在暖機狀態下燃機轉速不超過最高轉速的15%,暖機結束後系統開始逐漸提高給油量,使燃機轉子的轉速呈線性上升,直到轉速提升至45%,這個過程大約耗時17~20分鐘。

如果整個過程一切正常,軍官主任工程師即可向艦長報告“動力系統就緒”,此時驅逐艦就可以開動出港了,但是航速不會超過15節,一旦轉速提高到100%以後055型驅逐艦就可以在海上用34節的高速航行了,只不過非戰時狀態100%的轉速僅限於調試,一般不超過15分鐘就需要下調至60%~80%的正常轉速。

▼下圖為冒著黑煙駛離港口的“現代”級驅逐艦,許多“二把刀”軍事專家曾因此打呼:瞧,只有落後的軍艦才會冒黑煙,殊不知全世界的軍艦在啟動階段和提功率階段都會冒這種黑煙,冒黑煙是燃氣輪機在低轉速運轉時的固有特徵,沒有例外。

綜上所述我們可以得出這樣一個結論:儘管驅逐艦所使用的燃氣輪機的啟動時間比航母所使用的蒸汽輪機啟動所需時間大大縮短了許多,但是啟動操作依舊十分複雜,冷態啟動所需時間不低於40分鐘,溫態啟動時間不低於27分鐘。當然了,艦用燃氣輪機還有兩種啟動時不超過17分鐘的啟動狀態,即熱態啟動和緊急啟動,熱態啟動的條件是燃機關機時間不超過10個小時,在這種狀態下轉子轉速的提升是比較快的,理論上不超過17分鐘就能將轉速提高到45%;緊急啟動狀態則是在戰時發生緊急情況下使用的應急手段,即燃機在冷態下轉子剛剛達到15%的轉速就要求輸出扭矩,使艦隻獲得最基本的動力,並在航行中快速將轉速提高到100%,這樣的啟動方法所需時間也不超過17分鐘,但是平時是不允許這麼搞的,它只存在於“戰時應急預案”中,因此我們也真心祝願055大驅永遠都不會啟動這種應急方案。

▼下圖為052D型驅逐艦正在測試32節最高航速,055大驅的最高航速則達到了34節,當QC280型艦用燃氣輪機轉速提到100%時可輸出50兆瓦的功率。


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