中国船用燃气轮机的早期发展

橘子和枪

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燃气轮机号称工业制造皇冠上的宝石、钻石、珍珠……随便怎么说，反正都是女人喜欢的那些东西，虽然这个说法可能有这个行业的人往自己脸上贴金的嫌疑，但是燃气轮机也当得起这个称呼，燃气轮机的制造涉及到冶金机械电子等等各专业的综合，的确体现了一个国家制造业的最高水平。另外可能还因为燃气轮机长得漂亮，大多数人对燃气轮机的印象大多是从航空燃气轮机来的，坐过飞机的人都会看见飞机翅膀下面吊着两个发动机，从侧面看光滑流线型的外壳，正面看则是放射状的叶片，跟古人的太阳崇拜一样的确很给力。

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关于中国航空燃气轮机的发展已经有很多人写了，关于中国船用燃气轮机的发展历史很少有人提，而西西河上的那篇文章的重点在于讲述工业燃机的发展，对国内船用燃气轮机的发展历史除了不屑以外，基本上不甚了了，甚至还有若干谬误。由于水平不够写不了大的话题，因此就打算专注中国船用燃气轮机的发展历史。由于保密的限制，网上近期船用燃气轮机发展的资料比较杂乱，各种信息真的假得混在一起，因此还是放在早期的发展历史上。本文中的内容均来自于公开的论文和网上资料。
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主要参考自：中国舰用燃气轮机总师闻雪友访谈录
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1. 缘起

船用燃气轮机，实际上是舰用燃机轮机，因为这玩意儿又贵，伺候起来又麻烦，效率也低（主要是指低工况时，额定工况下燃气轮机的效率看起来还是很漂亮的），除了不差钱的军舰和高速游轮，基本上没有民用船舶用这劳什子的。
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# v! ~; i$ t0 \舰船燃气轮机的鼻祖是英国，1947年英国将一台叫做"Gatric"的燃气轮机装到了一条叫做M.G.B.2009的高速炮艇上，获得了成功，证明了船舶燃气轮机的可行性，在此成功的激励下，英国又接二连三的研制成功了G2，RM60，G4，G6和航机改装的“海神”，“奥林普斯”等一大批船用燃气轮机，英国船用燃气轮的发展是如此成功，以至于1967年牛牛们高兴地宣布以后牛牛的军舰再也不用傻大黑粗的汽轮机了，通通都用燃气轮机吧。
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1 ?; s: Q  a8 G5 [1 UThe Metrovick G.1 Gatric gas turbine from MGB 2009

1 p. E# i( ~2 }% q1 T8 w, s老美的起步则相对较晚一点，但是仗着战后的巧取豪夺和大手笔的投入，在上世纪６０年代ＦＴ－１２，ＦＴ－４，ＬＭ１５００相继问世，特别是７０年代初由成熟的航空涡轮风扇发动机派生的ＬＭ２５００船用燃气轮机以其低耗油率和高可靠性建立了新标准，由此开始确立了美国在船用燃气轮机领域中的领导地位。ＬＭ２５００是如此成功，于是不停地升级，每次升级后面加以个加号，现在后面都4个加号了。
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LM2500++++
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看着英国人的燃气轮机的发展，TG那个羡慕嫉妒恨，于是下定决心也要发展自己的燃气轮机，虽然要钱没钱要人没人什么条件也没有，可是不妨碍自己也可以YY，于是集合国内的专家们（不是砖家！）于1956年左右制定了一个船用燃气轮机的中长期发展规划，规划了未来20-30年中国船用燃气轮机发展的计划等。并且决定成立专业研究所加强船舶汽轮机和燃气轮机的设计研制，就是现在著名的哈尔滨703所。

0 ^2 x. ], q+ `) Y7 M+ m) [这个规划于1958年被纳入了《国防科学技术十年规划》。应该说这个规划的水平还是很高的，以后中国船用燃气轮机的发展基本上都在这个框架下进行的。但是中国人猜出了开头却没有猜出结尾，在这个规划下发展的燃气轮机的结局都不太好，没有一个能修成正果的。
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: E( b9 D4 E: ?0 @& c6 }' J; I喝水去了。

桃子甜

懒厨 发表于 2014-3-24 21:25
* E2 D3 h7 t1 D' f; M4 S  E这个我就完全不知道了。
1 f2 r8 ?2 j1 F/ R7 M" ]
不过，据我所知，国产的蒸汽轮机还是很不错的，虽然原理和燃气轮机一样，但由于 ...

5 C0 M( b- [. s0 u% I4 |基本肯定是蒸汽轮机。

0 A% N' g/ M+ o, B* \6 \+ j3 \8 n核推进，要补的课很多，直接拿潜艇的堆来用，就和企业一样，八个堆，TG这样的穷惯了的主儿，还不至于这么奢。而且八个堆问题多多。问题是老美的大堆马上就出来，尼米兹就两个堆了。

咱们的大堆离工程实用还早。
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航母这个头，TG手头的燃气轮机，呵呵，不得装12-16个，开啥玩笑呢。

电推也还早，要可用，也得先在驱护舰上用用，涨涨经验。而且航母这个级别的电，大功率部件可一向是咱的短板。

- f' n6 r! j* ]" x  H# K唯一靠谱的就是蒸汽了。毫无悬念。
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2 |  I/ Z8 g+ Z  }' }0 c说其他的多少是意淫加对行业现状的不了解。

懒厨

燕庐敕 发表于 2014-3-25 10:29
材料和工艺～～～

' C: ~: T. L1 t确实如此，两者缺一不可。

燕庐敕

懒厨 发表于 2014-3-25 10:25
4 ]/ h* q8 f0 H0 R8 ^, l: O这个我就完全不知道了。
) \( t% w5 v7 M# `
不过，据我所知，国产的蒸汽轮机还是很不错的，虽然原理和燃气轮机一样，但由于 ...

材料和工艺～～～

懒厨

燕庐敕 发表于 2014-3-24 15:59
: m- X6 G# I2 d" v- X4 r* G. _5 R# `如此，蒸汽轮机？对弹射有好处。

这个我就完全不知道了。

. }/ _% p- H- l6 w+ T; J7 K$ L不过，据我所知，国产的蒸汽轮机还是很不错的，虽然原理和燃气轮机一样，但由于温度低很多，因此对材料的要求也低很多，不少煤电厂，燃机电厂都用了国产的蒸汽轮机。

我们的短板，还是在材料上啊。

燕庐敕

懒厨 发表于 2014-3-24 15:37
. G+ ?9 t, f% @: |9 J上周五出差，碰巧遇到一个燃机电厂的专家，他说下一艘航母应该还不是电推，主要是这个型号的燃机功率不够 ...

# H2 E) a) |4 R. c) E* f, Y1 J如此，蒸汽轮机？对弹射有好处。

懒厨

晨枫 发表于 2014-1-3 14:56
电推航母是未来正道，没想到TG这么快就上大电推了。电推转核也容易，上一个核电单元就对接了。

上周五出差，碰巧遇到一个燃机电厂的专家，他说下一艘航母应该还不是电推，主要是这个型号的燃机功率不够大，效率又不够高。。。。。

懒厨

xlan1976 发表于 2014-1-7 13:43
叶片修理厂？叶片怎么修？
7 w/ z) p3 V$ `' R' V; D还有，是压气机叶片还是涡轮叶片？

呵呵，消息公布了：华电集团公司与苏尔寿成立合资公司
: B" e. A! Y0 l) `/ N% t
$ f2 x, X% @3 G7 R& o( g就是这家合资公司，他们主要业务就是叶片修理，针对国内的燃机电厂。

懒厨

xlan1976 发表于 2014-1-7 13:43
叶片修理厂？叶片怎么修？
+ o2 [& M; ^  m2 y还有，是压气机叶片还是涡轮叶片？

: G: J8 k0 w/ ]3 h$ k7 g2 \呵呵，消息公布了：华电集团公司与苏尔寿成立合资公司

; \0 j0 t" I# o: A0 B就是这家合资公司，他们主要业务就是叶片修理，针对国内的燃机电厂。

xlan1976

库布其 发表于 2014-2-9 08:16
  ?) s, N! l* R1 qhttp://www.youtube.com/user/AgentJayZ/videos
0 C: H+ F7 g! O& M. C
这哥哥制做了很多涡轮机的视频，很多细节蛮有意思的。例 ...

你说的情况应该是43楼说的那个东西，涡扇发动机不可能是这样的。。

懒厨

燕庐敕 发表于 2014-2-9 01:37
/ n4 F3 l9 H7 F. E0 z. C; Z3 ]你不是内燃机专家吗？啥时候也搞燃气轮机了？

我才不是专家呢，只不过耳闻目睹，知道一点点皮毛而已。
$ L  E$ y8 O7 l# T* h# T
* ?9 L# ~! J# Z唉，刚放完假，又出差一个星期，去了两个柴油机厂，刚回来。。。。

feathers

库布其 发表于 2014-2-9 08:16
0 L4 g8 ]6 @0 \) o9 d/ [% Phttp://www.youtube.com/user/AgentJayZ/videos

这哥哥制做了很多涡轮机的视频，很多细节蛮有意思的。例 ...

% o) l8 \1 R7 t& e0 U自由涡轮吧？几乎所有涡轴发动机都是这样的，动力涡轮不与核心机相连，是自由涡轮。要说也是，燃气轮机与涡轴的区别本来也不大

库布其

橘子和枪 发表于 2014-1-5 22:53
2. 早期发展
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401 燃气轮机

http://www.youtube.com/user/AgentJayZ/videos

这哥哥制做了很多涡轮机的视频，很多细节蛮有意思的。例如，叶片安装好后，居然是松动的。再比如，很多燃气轮机和涡扇发动机，动力输出是后面的power turbine输出的，中间空空如也的和压气机没有连接。

燕庐敕

懒厨 发表于 2014-1-3 12:37
; H9 J. d* j7 I: H8 o, v; ?技术的东西我就不懂了，几个月前还在做测试，似乎问题挺多的，但上级还是有信心的。 ...

$ C1 }# B3 ?5 B7 ]4 E8 w你不是内燃机专家吗？啥时候也搞燃气轮机了？

橘子和枪

兜胖胖 发表于 2014-2-8 21:13
: v$ |; Y/ X- w' @斯贝衍生的奥林普斯系列燃机真是很可惜啊，当时差点就引进了。倒是最后被日本人引进了用了二十多年。 ...

/ p/ n2 n% V$ _/ o斯贝和奥林普斯是两个不搭界的系列，
斯贝是RR自己的孩子，按照RR的习惯用英国国内的河流命名
4 R+ y+ B* J! n! b/ ~/ {奥林普斯则是RR从布里斯托（Bristol）买来的养子，按照布里斯托的习惯用希腊神话的神祗命名

兜胖胖

橘子和枪 发表于 2014-2-8 12:37
8 G$ A% N5 H4 n3. 斯贝

曾经有一份答案放在我面前，我没有抄，等我想抄的时候已经抄不着了，于是我又买了一份答案。

  C& G% ]+ |( W/ Y! X# b  I( |斯贝衍生的奥林普斯系列燃机真是很可惜啊，当时差点就引进了。倒是最后被日本人引进了用了二十多年。

假如十八

橘子和枪 发表于 2014-2-8 20:37
) S) t: r+ m+ b. i- M3. 斯贝
: H9 i; U+ w) t8 {) q
: X  K! Q5 C* b1 [: Q- b" F曾经有一份答案放在我面前，我没有抄，等我想抄的时候已经抄不着了，于是我又买了一份答案。

我亲眼看过斯贝并且摸过备用件我会说么，灭哈哈

橘子和枪

. ^) j. d& x! J) u! }/ ?
$ {- s' n$ H# E0 U& J3. 斯贝
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: R; H8 p1 g1 \7 M曾经有一份答案放在我面前，我没有抄，等我想抄的时候已经抄不着了，于是我又买了一份答案。

# B- H& q5 P) R) \1975年我国航空工业部门从英国RR公司引进航空斯贝MK202涡扇发动机技术资料、生产技术和原型机。


RB.168 Mk 202 Spey
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RR公司在斯贝的派生型TF-41-A2航空“斯贝”发动机的基础上开发了SM1A舰用燃气轮机，正好手头上有斯贝MK202的技术资料和原型机，因此国内多个单位开始琢磨山寨斯贝SM1A的可行性。
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7 S7 p" O0 I, c/ b( T9 l3 u基本思路和牛牛的一致，即去掉外涵道、混合器、加力燃烧室和尾喷管，保留燃气发生器（核心机），再增设动力涡轮，同时对各个部件进行海上工作条件下的适应性改造。
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# g3 d# x: G. z! D" d1981年该项目启动，取名410，为了降低风险，计划分成两步走，先研制410A机组，功率10500 kW，耗油率312 g/kwhr。第二步是410B机组，低压压气机完全重新设计，功率12400 kW，耗油率299 g/kwhr。
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1988年完成燃气发生器150小时持久试车，1992年完成410A样机试验。410B的低压压气机于1988年完成全台试验。


7 b) G1 e8 e. f* }' E2 O! q10500 kW船用燃机

/ S. v- q$ F  b1 o2 S# K应该说80年代中国的工业基础已经了很大的进步，因此该项目的进展比早年的艰难跋涉快多了。但是该样机的主要核心部件实际上是采用英国原装进口的散件改造的，而斯贝MK202依旧超过了当时中国的工业水平（实际上超过的并不是很多，应该属于跳一跳就能够上的），再加上中国航空人一贯坚持的“有困难要下，没有困难创造困难也要下”的优秀品质，斯贝的国产化一直遥遥无期，这样山寨斯贝SM1A也成了无本之木。
4 C) x% s) U9 v9 {0 Q' @1 _
而海军又看上了船用燃机的神器LM2500，只可惜LM2500终成水中花，最终山寨斯贝SM1A也成了水中月。
+ g, k( `  g) `, k
) ]7 F: y5 c2 I' e, R

懒厨

xlan1976 发表于 2014-1-8 20:54
虽然发电燃机我没接触过，但原理跟航空燃气涡轮发动机是一样的，结构也大同小异。
如果是可以在装机的情 ...

原理是一样，但是发电用的燃机笨重许多，一个要接近200吨，所以处理起来比较麻烦。
, p' L0 j! e, r# Q) D+ }8 N# R+ K
国内还没有叶片修理厂，燃机电厂很多时候都要把叶片送到国外去修。据我所知，很快会有国内的第一家修理厂，两年内吧。

Erastus

好帖，一下！

橘子和枪

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401-II
1969年，适值401样机台架试验开始之际，海军提出了研制一型低油耗、长寿命、大功率、全工况燃气轮机机组，拟装大型登陆舰，后改为装中、小型水面舰艇。
机组主要性能：功率10400千瓦，全工况耗油率300克/千瓦•小时，返修期3000小时。
其基本方案是在401的基础上，一是通过在压气机前加级的方式增大流量，提高压比；二是将燃气初温从401的820℃提高到1000℃，即通过提高流量和燃气初温的方式来提高机组的功率和效率。

  V  D0 I, V1 F1 k4 D. c, H实际上在一款成熟的母型上通过增加流量和提高初温的方式派生出新型的燃机是燃气轮机发展的一条非常常用的技术路线，401 II选择的技术路线是非常可行的，其性能也确实有了很大的提高。

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10400千瓦燃气轮机
但是，当401-II的研制正“春风得意马蹄疾的时候”，研制工作却被叫停了。发生了什么？!一是原拟装备的大型登陆舰的计划撤消了；二是

斯贝来了。
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