哪國燃氣輪機技術水平最高？問答頭條網

2020-02-04 10:22:27 佚名

指縫裡的痛

大家好，我是小葉。

燃氣輪機主要由三部分組成:壓氣機、燃燒室和燃氣透平。壓氣機從外界大氣環境吸入空氣，後經過軸流式壓氣機逐級壓縮空氣使之增壓和增溫；後壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的氣體；然後再進入到透平中膨脹做功，推動透平帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉，使氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功。

燃氣輪機經過兩百多年的發展，實際燃氣輪機又有很多的類型：如航空發動機中的渦噴、渦扇發動機，艦用燃氣輪機和發電燃氣輪機等。從燃氣輪機的發展來說，現有的各型燃氣輪機都是從早期飛機使用的航空發動機衍生而來，所以航空發動機基礎很強的國家現在在艦用燃氣輪機技術上同樣也很強。

燃氣輪機工作原理圖

在航空發動機市場上，美國處於絕對的領先的地位。美國製造的F-135航空發動機是世界上最強悍的軍用航空發動機，F-135發動機堪稱世界航空發動機史上的傳奇，性能登峰造極，其由普拉特惠特尼公司研發製造，是第四代渦扇航空發動機的佼佼者，其最大推力高達18噸，推重比超過10，比F-22上使用的F-119還要強得多。

F-135航空發動機

F-119航空發動機

因此目前在艦用燃氣輪機市場上，主要以英國的羅羅和美國的GE兩家稱霸市場。英國羅羅此前就研製出了裝備於大量英國軍艦和日本軍艦的艦用燃氣輪機奧林巴斯，現如今又開始以基於波音777客機使用的瑞達800航空發動機衍生而來的MT30艦用燃氣輪機開始稱霸新一代艦用燃氣輪機市場，這款最大輸出功率高達40兆瓦的燃氣輪機，不僅裝備了英國自家的6萬噸女王級航母，還裝備了美國最新型的瀕海戰鬥艦DDG1000。而美國的GE則憑藉LM2500系列燃氣輪機稱霸全球大部分驅逐艦市場，像美國的提康德羅加級、伯克級、韓國的世宗大王等、日本的金剛、愛宕級等以及歐洲很多國家的中小型護衛艦都大量採用了該款艦用燃氣輪機，這款燃氣輪機自正式投入使用以來，已經銷售了2000多臺，基本佔據了世界艦船燃氣輪機的絕大部分份額，換句話可以說說LM2500系列燃氣輪機是現階段最為成功的艦用燃氣輪機。

羅羅MT30艦用燃氣輪機

美國LM2500燃氣輪機

對於發電燃氣輪機，其定位和其它的燃氣輪機有很大的不同，因此現代發電燃氣輪機基本都是全部全新研製的，目前處於市場主導地位的是德國的西門子。像德國西門子製造的SGT5-8000H超級燃氣輪機是世界最大的燃氣輪機，其單機輸出功率高達為375MW，如果採用聯合循環時輸出功率高達578MW ，而且其淨效率高達60.75%，也成為世界上效率最高的燃氣輪機，可以說一臺SGT5-8000H燃氣輪機的發電量足夠1個工業化大城市的用電需求。

燃氣輪機是一種先進而複雜的成套動力機械裝備，是典型的高新技術密集型產品。作為高科技的載體，燃氣輪機代表了多理論學科和多工程領域發展的綜合水平，是21世紀的先導技術。目前，由於各種原因我國的燃氣輪機相較於世界上其它發達國家仍有很大的差距，但有一點值得肯定的是中國目前具有最為全面的燃氣輪機工業，不論是如航空發動機中的渦噴、渦扇發動機，還是艦用燃氣輪機和發電燃氣輪機基本都能製造，相信經過無數科研工作者的不懈努力，我國的燃氣輪機技術一定會躋身世界前列。

以上就是我關於

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小葉談軍事

不得不說，不管是地上跑的、天生飛的、還是水裡遊的，絕大多數武器裝備的動力裝置都是核心技術，也都是技術難點，軍艦的動力裝置更是如此，特別是像艦用燃氣輪機這樣的新型動力裝置，目前全球有能力獨立研發製造的國家比有核武器的國家還要少！

其實，目前全球有能力獨立研製艦用燃氣輪機的國家只有四個，也就是英國、美國、烏克蘭和我們，即便是俄羅斯也只是在努力恢復生產中，而四個國家中艦用燃氣輪機技術最高當屬英國！

英國是全球最早發展艦用燃氣輪機的國家，從上世紀40年代不少國家還不能製造戰機的時候，英國就開始以航空發動機為基礎發展燃氣輪機了，經過多年的發展目前已經研發出“太因”、“奧林普斯”以及“斯貝”等多個系列的艦用燃氣輪機！而其中，可以成為全球技術水平最高的當屬MT30艦用燃氣輪機！

MT30是羅爾斯·羅伊斯公司在Trent 800渦扇發動機（波音777所以的發動機）的基礎上研發的一款單循環燃氣輪機，該燃氣輪機的額定功率為36MW，最大功率可達41MW，熱效率可達40%，是目前全球功率、熱效率最高的艦用燃氣輪機；

另外，MT30的核心渦輪動力裝置淨重只有9.6噸，整體都算上也只有20噸，如此小的體積卻有著大型蒸汽輪機都沒有的功率！對於內部空間寸土寸金的軍艦來說，功率大、體積小、啟動速度快的MT30艦用燃氣輪機，確實是非常不錯的選擇！

MT30艦用燃氣輪機的還在於它的通用性，小到2000噸的戰鬥艦、大到6.5萬噸的航空母艦都在使用MT30艦用，美國2700噸“獨立級”濱海戰鬥艦使用2臺MT30燃氣輪機可以飆到50節的速度；1.5萬噸的“朱姆沃爾特級”驅逐艦則依靠2臺MT30+2臺輔助燃氣輪機航速達到30節。

而MT30艦用燃氣輪機最值得一提的應用應該就是英國的“伊麗莎白女王級”航母了，這個滿載排水量可以達到6.5萬噸的航母依靠2臺MT30燃氣輪機+4臺輔助柴油機（總功率108兆瓦），在加以全電推進的新技術的應用使得“女王級”航母的航速達到了25節！

另外，雖然英國的MT30已經可以代表目前全球艦用燃氣輪機的技術的最高峰，但這已經是英國20年前的技術了，目前英國正在研發的MT50艦用燃氣輪機的最大功率則可以達到50MW，熱效率達到42%，未來換裝到“女王級”航母上或許就不再有動力不足的情況發生了！

天下布武

要說到燃氣輪機的技術，軍用的還是英國的羅羅公司比較厲害，該公司研發的MT30型燃氣輪機的額定功率為36MW，最大功率為40MW，熱效率高達40%。如果說是非軍用的話，要數美國的通用電氣公司了，其研發的9HA.02型重型燃氣輪機。該燃氣輪機的複合循環的發電功率高達608MW，確實是世界之最。其次，通用電氣公司最新的升級型號LM2500G4的額定功率為29MW，最大功率為34.8MW。可以說在軍用燃氣輪機領域，英國是走在世界前列的，畢竟羅羅公司的底蘊在那裡擺著。在非軍用領域，通用電氣公司的實力極強。

也正是MT30型燃氣輪機有這麼高的功率，以至於美國DDG1000級驅逐艦，英國伊麗莎白女王級航空母艦都採用了該燃氣輪機。由此可知，MT30型燃氣輪機的性能有多高，就連DDG1000級驅逐艦都捨棄LM2500G4不用，選擇了MT30。這也可以看出，英國在燃氣輪機領域處於絕對的領跑地位，畢竟世界上第一臺燃氣輪機就是英國研發出來的，美國是在十多年後才後知後覺開始在燃氣輪機技術上發力。所以說，英國在燃氣輪機領域擁有世界最先進的技術也很正常。

說到非軍用的燃氣輪機，通用電氣公司的產品佔了半壁江山2019年上半年各燃氣輪機強大的公司所佔的份額如下所示:通用電氣的燃氣輪機訂單量佔全球49.66%，西門子為26.13%，三菱為12.36%，安薩爾多6.41%。也就是說，通用電氣公司的燃氣輪機技術確實挺先進的。通用電氣公司的9HA.02重型燃氣輪機當然循環發電效率高達64%，確實是世界上效率最高的重型燃氣輪機。

其實燃氣輪機也就是航空發動機的變種，有實力研製燃氣輪機的國家，其航空發動機技術一定不差。但是可以研製航空發動機的國家，不一定有實力研發燃氣輪機無論是美國通用電氣公司還是英國羅羅公司都有比較出名的航空發動機和燃氣輪機。通用電氣公司的航空發動機有YF120和YF136變循環發動機，羅羅公司有EJ200先進中推發動機。

由此可知，想要研發出先進的燃氣輪機，就必須先把航空發動機給搞定才可以。畢竟航空發動機的高壓渦輪葉片和燃氣輪機的透平都需要極其先進的材料技術的支撐，兩者的工作環境極其相似。都是在高溫，高壓，強離心力的作用下進行工作的。(圖片來自網絡)

江山何沉

目前來說在燃氣輪機技術水平上英國的羅羅還是最好的，這一點可以從羅羅最新的MT30燃氣輪機廣泛被用於英國自家6萬噸的女王級航母和美國最新的DDG1000隱身驅逐艦以及濱海戰鬥艦上，就可以看出這款最大輸出功率高達40兆瓦的燃氣輪機有多優秀了。

雖然現代燃氣輪機根據使用環境主要分為發電型和動力驅動型兩種，前者主要用於目前很多開始注重清潔能源使用的天然氣等燃氣電廠，而後者則主要以軍艦使用的艦用燃氣輪機為主。但是從燃氣輪機的發展來說，其大部分都是從飛機使用的航空發動機衍生而來的，特別是軍艦使用的燃氣輪機大部分都是從航空發動機衍生而來的，所以很多艦用燃氣輪機在零部件上和同型的航空發動機基本一致，所以航空發動機基礎很強的國家在艦用燃氣輪機技術上同樣也很強。

目前在艦用燃氣輪機市場上，主要以英國的羅羅和美國的GE兩家稱霸市場，前者以此前裝備大量英國軍艦和日本軍艦的艦用燃氣輪機奧林巴斯為主，現如今開始以基於波音777客機使用的瑞達800航空發動機衍生而來的MT30艦用燃氣輪機開始稱霸新一代艦用燃氣輪機市場；而後者則以LM2500系列燃氣輪機稱霸全球大部分驅逐艦市場，像美國的提康德羅加級、伯克級、韓國的世宗大王等、日本的金剛、愛宕級等以及歐洲很多國家的中小型護衛艦都大量採用了該款艦用燃氣輪機。所以從上世紀70年代初正式投入使用以來，LM2500系列燃氣輪機已經銷售了2000多臺，佔據了世界艦船燃氣輪機的絕大部分份額，這是其他任何一種艦船燃氣輪機都難以企及的高度，也可以說LM2500系列燃氣輪機是現階段最為成功的艦用燃氣輪機。

但是從目前世界艦用燃氣輪機發展的趨勢來看，輸出功率更大、效率更高、運行穩定性更高等要求下，對於新一代大功率艦用燃氣輪機的需求越來越大，在這種需求下除了很多驅逐艦的噸位開始突破萬噸級這個界限外，就是大量電子設備的使用對於動力系統的需求也隨之更大。所以英國的羅爾斯羅伊斯公司在自家為波音777客機研發的瑞達800航空發動機基礎上，衍生出了一款大功率的艦用燃氣輪機，其最大輸出功率高達40MW，並且可以長期在36MW功率下穩定工作。更為特別的是MT30的零部件與瑞達800航空發動機有80%通用性，而且整機重量也只有22噸，且所有零部件都置於箱裝體內，所以無論是從輸出功率還是自身結構設計上其都非常適合作為新一代的艦用大功率燃氣輪機使用。

像英國滿載排水量高達6萬噸的女王級航母艦使用了2臺MT30燃氣輪機+4臺柴油機就可以滿足航母高速航行和艦上大量電子設備的使用需求；其次像美國最新的DDG1000驅逐艦滿載排水量高達1.5萬噸、也是使用MT30燃氣輪機推進的，當然像美國的濱海戰鬥艦、韓國的大邱級護衛艦、日本30FFM護衛艦、意大利的裡雅斯特級兩棲攻擊艦都是選用MT30燃氣輪機作為主動力，從中可見MT30燃氣輪機已經憑藉其強大的輸出功率和更加高效的模塊化設計需求成為了新一代艦用大功率燃氣輪機的代表。

而發電用燃氣輪機現代基本以全新研製為主，是因為發電用燃氣輪機對燃氣輪機的定位要求不一樣，其更為重視燃氣輪機的可靠性、發電效率、機組長期運行的穩定性、輸出功率等；所以在發電用燃氣輪機市場主要以德國的西門子、日本的三菱、美國的GE三家為重型大功率工業發電燃氣輪機代表，第二梯隊則包括法國已經被惡意收購掉的阿爾斯通、意大利的安薩爾、日本的日立、我國的東方電氣、哈電等。像德國西門子製造的SGT5-8000H超級燃氣輪機是世界最大的燃氣輪機，其單機輸出功率高達為375MW，如果採用聯合循環時輸出功率高達578MW ，而且其淨效率高達60.75%，也成為世界上效率最高的燃氣輪機。這麼高的輸出功率有多大呢？世界上最大的核動力航母美國10萬噸的尼米茲級核動力航母兩臺核反應堆的輸出功率是194MW，等於說西門子研製的這臺世界上最大的燃氣輪機單臺輸出功率就要比尼米茲上兩臺核反應堆輸出功率都大。可以說一臺SGT5-8000H燃氣輪機的發電量足夠1個工業化大城市的用電需求。

而我國在燃氣輪機技術發展上經過幾十年的不懈努力，目前已經在艦用燃氣輪機和工業燃氣輪機上開始追趕上了世界主流水平，像我國最新裝備萬噸級055大型導彈驅逐艦就是採用了四臺國產的QC280燃氣輪機，而且隨著QC280艦用燃氣輪機的量產，未來我國在大功率艦用燃氣輪機的選擇上將不再受制於人，可以以此來研製更多的高速戰鬥艦、大型兩棲攻擊艦的動力等；同樣在發電用的工業燃氣輪機上我國的東方電氣自主研製的F級燃氣輪機也已經實現了點火，而且我國已經有多家單位開始衝擊輸出功率更高的H級燃氣輪機，所以我們相信在不久的將來，我國無論是在艦用大功率先進燃氣輪機和發電用工業重型燃氣輪機技術上都會完全實現自主。

魑魅涅槃

民用燃氣輪機的話三菱日立燃氣輪機單機功率已經有470MW，入口溫度1650度，算上燃氣蒸汽聯合循環650MW了吧，燃氣蒸汽聯合循環的效率也是世界最高63.2%，所以民用三菱日立是最厲害的拿到的訂單也最多。可惜美國爸爸不讓他用來造航發。不過日本航空發動機XF9-1已經可以算世界第三了吧領先老毛子的，還不如羅羅。不能低估日本，日本材料學領先世界二十年了吧，機加工製造精度也是世界第一，F22F35波音空客航發（羅羅普惠通用）用的都是日本淘汰的第四代單晶葉片，日本幾年前就出現第六代單晶葉片了吧。

美國GE英國羅羅的軍用燃氣輪機也不錯，不到60MW，GE的軍用民用航空航天都挺牛逼的。民用不如三菱羅羅。

西門子燃氣輪機這幾年沒有訂單裁員了好多，估計再過幾年要被三菱日立收購了吧。

烏克蘭馬達西奇四五十年沒更新了吧，估計技術挺落後了，軍用燃氣輪機還是能造。不過落後幾十年不知道怎麼追。

期待中日聯盟吧，白種人立馬淪為二等公民。日本的半導體包括光刻機，航天火箭，燃氣輪機軍用民用都挺牛逼。只不過美國不讓軍用用的是羅羅的。光刻機半導體頂端是日本尼康，完全獨立自主製造零部件和研發，已經突破7nm光刻機了，世界第一。

軒轅萌晴

就目前來看還是英國的燃氣輪機水平最高，美國次之，我國和俄羅斯差不多能並列為第三名。實際上燃氣輪機包含很多種類型，比如航空發動機中的渦噴、渦扇發動機，艦用燃氣輪機和發電燃氣輪機等，在軍事領域主要就是航空燃機和艦用燃機，這些發動機的關聯性也很強，比如很多著名的艦用燃氣輪機都屬於航空發動機改進而來。

圖為英國海軍伊麗莎白女王級航母及其使用的MT30燃氣輪機。

如果我們只看軍事領域艦用燃機的幾個經典型號，那麼排名應該是英國MT30、美國LM2500、我國的GT25000等三款燃機。我們首先看看MT30，他是英國利用在波音777客機上使用的瑞達800大涵道比渦扇航空發動機基礎上改進而來，功率高達40MW，他的油耗較低，在持續最大功率運轉時，油耗為207千克每小時，遠低於LM2500的237千克每小時，而且他的功率要比LM2500要高不少。

上圖為LM2500燃氣輪機箱裝體，下圖為美國海軍提康德羅加級巡洋艦，他就使用了LM2500燃氣輪機。

同時，MT30燃氣輪機結構簡單，壽命高，他的全重僅20多噸，零件的數量比一般的燃氣輪機少50%-60%，因此可靠性非常好。正是因為MT30燃氣輪機良好的技術性能，他得到了英國和美國等國的共同認可，不但在英國新一代航母伊麗莎白女王級上得到使用，而且還在美國的瀕海戰鬥艦、DDG1000朱姆沃爾特級驅逐艦上得到了使用，把美國長期使用的國產LM2500燃氣輪機都擠在了身後。

上圖為美國海軍DDG1000朱姆沃爾特級驅逐艦，下圖為英國海軍伊麗莎白女王及航母，他們都使用的是MT30燃氣輪機。

不過說起LM2500燃氣輪機，他也算得上是僅次於MT30的經典燃氣輪機了，他在美國、日本、西班牙、澳大利亞、韓國、加拿大、西班牙、法國、意大利等國都有使用，甚至還在我國海軍的一艘052型驅逐艦，也就是舷號為112的哈爾濱號驅逐艦上得到了使用，堪稱是“四海一心”的經典發動機。LM2500有許多型號，性能各不相同，其中功率最大，型號最新的是LM2500-GE4發動機，功率也超過了40MW，但是油耗大大增加，壽命減少，總的來看，他還是不如MT30。

圖為美國海軍瀕海戰鬥艦，他也是用了MT30燃氣輪機。

排名第三的是我國的GT25000燃氣輪機，當然，他是從烏克蘭的UGT25000燃氣輪機的基礎上改進而來，所以他的性能也比UGT25000更為強大一些。他的功率為36MW，主要裝備於我國海軍的052C、052D、055等新型神盾驅逐艦上，算得上是功率比較大的燃氣輪機，但是他的油耗也是本文所有3款燃機中最高的，而且他對環境溫度非常敏感，在環境溫度超過30°的時候，功率開始下降，環境溫度達到35°的時候，功率就下降到30MW以下了。