今天,我们来探讨中国海军主力舰艇的动力系统——燃气轮机。当前,GT25000型燃气轮机是我国各型主力舰艇的常见配置。那么,这种燃气轮机与美国的LM2500G5、欧洲的MT30等世界顶级燃气轮机相比,差距有多大?本文将详细探讨此问题。
首先,让我们回顾中国舰艇动力系统的发展历程。在全球范围内,舰艇的动力系统主要分为核动力、柴油机、蒸汽机和燃气轮机四种类型。核动力由于技术门槛高、要求严格,主要用于航空母舰和大型巡洋舰。大多数国家的主要驱逐舰一般采用全燃动力或柴燃联合动力,而使用蒸汽动力的舰艇非常少。
在我国,长期的技术封锁和国内技术积累的限制使得中国海军长时间主要使用蒸汽机和柴油机,而燃气轮机的应用极为有限。值得注意的是,燃气轮机虽有优势,但也有不足。在80年代,中国和西方国家有过一段关键的技术交流期,这一时期,中国从西方学习了许多先进的科技和概念。
这些学习为国防现代化奠定了基础。在这期间,中国从美国进口了4台LM2500燃气轮机,并在90年代初期使用这些引擎建造了两艘052型驱逐舰。LM2500是美国七八十年代推出的一款经典动力系统,也是许多国家大型主力舰艇的标配动力系统。
然而,进入90年代后,中国无法再从美国获得更多的LM2500燃气轮机,导致只有两艘052型驱逐舰使用此型号引擎。当时的技术水平限制了中国自主研发新型燃气轮机的能力。但是,机遇总是存在的,90年代末,中国从乌克兰引进了DA80燃气轮机。
DA80是苏联在80年代开发的重点项目,原计划用于90年代新型舰艇。引进DA80后,中国解决了迫切需要动力系统的问题。21世纪初,建造的两艘052B型和两艘052C型驱逐舰就采用了这种引擎。然而,依赖进口燃气轮机不是长久之计,不利于批量生产,关键时刻可能受制于人。
2004年,中国开始国产化DA80燃气轮机,并进行了进一步的完善和改良,因为苏式装备存在体积大、功率低、油耗高的问题。2011年,国产T25000燃气轮机成功定型,国产化率高达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。
从2011年起,随着GT25000燃气轮机的定型,中国海军开始批量建造新一代主力舰艇,如055型驱逐舰、052D型驱逐舰等,都使用了这种新型燃气轮机。虽然GT25000燃气轮机基于苏联80年代的技术,但它的额定功率达到了26.7兆瓦,净效率为36.5%。
科技的发展带来了GT25000燃气轮机的各项升级,推出了改进型GT25000SS,其最大额定功率提升至33兆瓦。这标志着技术上的重大进步。与此同时,美国不断升级改进其LM2500系列,推出了功率更高、效率更优的新型号。LM2500G5的额定功率为36.3兆瓦,净效率为38.4%。
欧洲的MT30燃气轮机额定功率为36兆瓦,最大输出达到5万马力,热效率约为40%,是目前世界上最大功率的船用燃气轮机。相比之下,中国的GT25000燃气轮机仍有一定的差距。
尽管GT25000燃气轮机基于苏联80年代的技术,存在一些不可改变的限制,如体积大、功率低、油耗高等问题,这些都是不争的事实。尽管如此,GT25000燃气轮机解决了我国在舰艇动力系统方面的短板,尽管不是最佳方案,但也避免了依赖西方的风险。
随着技术的不断进步和经验的积累,发展新一代国产燃气轮机显得尤为重要。2023年10月,新一代国产CGT40燃气轮机亮相,最大额定功率介于40至42兆瓦之间,热效率高达39.5%,显示出与西方先进燃气轮机相当的水平。
新一代燃气轮机的应用将进一步提升中国海军舰艇的综合性能,包括076型两栖攻击舰、055型驱逐舰后续改进型、052D型驱逐舰后期改进型等都将受益。此外,中国在舰艇柴油动力系统方面也取得了明显的进步,054A型护卫舰就采用了来自法国技术的中速柴油机,最大航速27节,经济续航力4000海里。
目前,中国已推出新一代CS16V27中高速柴油机,其推进功率和发电功率均有显著提升,054B型护卫舰有望使用这种更强大的动力系统,确保最大航速接近30节,与航母编队同步。