在之前的文章中,作者和大家聊了一系列关于我国海军发展建设的故事,例如055型驱逐舰、052D型驱逐舰等等。今天,我们聊聊我国海军主力舰艇的动力系统,也就是燃气轮机。目前,GT25000燃气轮机属于我国各种主力舰艇的标配。那么,与美国LM2500G5、欧洲MT30等世界第一梯队产品,我国还有多大的差距呢?今天,我们就聊聊这个问题。
首先,我们聊聊我国舰艇动力系统的发展脉络。目前,在世界各国主力舰艇中,舰艇的动力系统,大体上分为了核动力、柴油机、蒸汽机、燃气轮机4个动力模式。其中,核动力的门槛比较高,要求也非常严格,主要装备航母或者大型巡洋舰。至于各国的主力驱逐舰,一般使用全燃动力或者柴燃联合动力,使用蒸汽动力的比例非常低。
在我国海军各种主力舰艇中,由于长时间的技术封锁,再加上国内的技术积累有限。在很长一段时间内,我国海军各种主力舰艇,曾经以蒸汽机、柴油机为主,几乎没有装备燃气轮机动力。请注意,燃气轮机有优势和缺点,并不是十全十美。80年代,我国与西方进入了关键、宝贵的蜜月期,不得不说,这一段时间,我国从欧美学到了一系列先进科技和概念。
为后来的国防现代化,提供了重要价值和承前启后的关键作用。其中,我国从美国进口了4台LM2500燃气轮机。90年代初期,我国陆续建造了2艘052型驱逐舰,动力系统就是LM2500燃气轮机。LM2500属于美国七八十年代推出了经典动力系统,也是各国大型主力舰艇动力系统的标配之一。
但是,进入90年代以后,由于各方面的原因,我国已经无法从美国获得LM2500燃气轮机。因此,052型驱逐舰仅仅发展了2艘。从当年的技术来说,我国根本没有能力依靠自己的力量发展一种全新的燃气轮机。天无绝人之路,90年代末期,我国从乌克兰进口了DA80燃气轮机。
DA80燃气轮机是苏联80年代研发的重点项目,计划装备90年代的各种新型舰艇。我国从乌克兰进口了DA80燃气轮机之后,解决了缺乏动力系统的燃眉之急。21世纪初期,建造的2艘052B型、2艘052C型驱逐舰,动力系统就是DA80燃气轮机。但是,依靠进口燃气轮机并不是长久之计,不利于大批量生产。在关键时刻,容易被卡脖子。
2004年,我国迅速开始了DA80燃气轮机的国产化工作,并且进一步完善和改良。因为,苏式装备存在体积大、功率低、油耗高等传统问题。2011年,国产T25000燃气轮机成功定型,国产化率达到98.1%,采用了单晶叶片、全权限数字式电子控制系统等新技术。
2011年之后,随着GT25000燃气轮机的定型,我国海军开始大批量建造各种主力舰艇,例如055型驱逐舰、052D型驱逐舰等等,都采用了GT25000燃气轮机。但是,从综合性能来说,GT25000燃气轮机的原型,仍然是苏联80年代的技术。按照公开报道,GT25000燃气轮机额定功率达到 26.7兆瓦,净效率 36.5%。
随着科技的发展和技术的进一步完善,我国对GT25000燃气轮机进行了各方面的升级,也推出了一系列的改进型。按照报道,最新型的GT25000SS燃气轮机,最大额定功率提升到了33兆瓦左右。不得不说,已经是巨大的技术进步。
那么,对比世界先进燃气轮机,GT25000系列燃气轮机,还有多大的差距呢?其实,美国对LM2500系列燃气轮机,一直进行各方面的升级和改进,陆续推出了LM2500G4、LM2500G5等一系列最新型号。其中,LM2500G4燃气轮机,额定功率33.9兆瓦,净效率38.5%。LM2500G5燃气轮机,额定功率36.3兆瓦,净效率38.4%。
欧洲罗尔斯.罗伊斯公司制造的MT30燃气轮机,MT30燃气轮机的额定功率达到了36兆瓦,单机最大输出大约5万马力,最大功率为40MW,热效率40%左右,目前是世界上功率最大的船用燃气轮机。与上述燃气轮机最新批次相比,我国GT25000燃气轮机,确实还有一定的差距。
由于属于苏联80年代的老底子,很多关键框架根本无法修改。因为,GT25000燃气轮机也存在体积偏大、功率偏低、油耗偏高等问题,这是客观事实。毕竟,我国在燃气轮机发展的时间比较晚。GT25000系列燃气轮机,解决了我国在舰艇动力系统的瓶颈,解决了有无问题,不至于被欧美国家“卡脖子。”
但是,GT25000燃气轮机不是最优解,与欧美先进燃气轮机仍有不小的差距。随着我国在燃气轮机领域的技术发展和经验积累,逐步发展自己的新一代燃气轮机,才是最好的办法。
2023年10月,国产CGT40燃气轮机亮相,按照报道,CGT40燃气轮机属于国产新一代大型燃气轮机,最大额定功率40到42兆瓦之间,热效率达到了39.5%。由此可见,在舰艇大型燃气轮机方面,我国基本上达到了美英先进燃气轮机的水平。
随着国产新一代大型燃气轮机的出现,076型两栖攻击舰、055型驱逐舰的后续改进型、052D系列驱逐舰的后期改进型,或者其他国产新一代大型舰艇,都可以安装使用。对于我国各种大型主力舰艇来说,新一代的燃气轮机动力强劲,能够提供足够的需求,舰艇的综合性能会大大提升。
其实,不仅仅是燃气轮机,我国在舰艇柴油动力方面也取得了明显的进步。我国4000吨级的054A型护卫舰,采用了4台16PA6V280STC型中速柴油机 ,最大航速27节,经济续航力4000海里左右。16PA6V280STC型中速柴油机的技术,来自于法国,拥有效率高、可靠性高等特点。
目前,我国已经推出了新一代的CS16V27中高速柴油机。推进功率达到了7280kW,额定发电功率达到6400kW。油耗水平≤197g/kWh(推进)/195g/kWh(发电)。054A型护卫舰的16PA6V-280STC柴油机,单台额定功率为5184千瓦。从单机功率来说,CS16V27型四冲程中高速柴油机,比16PA6V-280STC柴油机高出了40%左右。
当然,与欧洲德国MTU8000-20VM91柴油机相比,还有一定的技术差距。作者认为,60000吨级的054B型护卫舰,极有可能采用CS16V27型柴油机这一动力系统。以4台CS16V27型四冲程中高速柴油机为动力系统,能够确保054B型护卫舰的最大航速,基本接近30节,确保与航母编队的航速同步。
关于解放军海军发展建设的一系列故事,还有很多。作者在以后的文章中,和大家慢慢聊。