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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, C$ N. w6 z, {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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. r% i+ r7 ?: c4 ~, Z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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; A- k5 H2 X! a2 R8 v) O: E1. 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。

) @4 o# {3 E$ J/ V' g+ m% M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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  x" z3 b  W8 c) BThe Metrovick G.1 Gatric gas turbine from MGB 2009
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; p2 Y0 x" o& t. R9 {8 J3 }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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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。
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+ i& i* |& Y; n' D" Y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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% n4 c) X0 o" X! X6 b喝水去了。

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2．起步

YY完了以后发现还是两手空空什么也没有，于是从前苏联淘来了一型人家淘汰的燃气轮机M1来山寨。
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这是一台航改燃机，功率3000kW，翻修寿命100小时，曾经安装在毛子的183TK鱼雷快艇进行实验，实际上这只是一台技术验证机，其使命和英国的"Gatric"的一样，只是验证技术，老毛子自己并没有装备这型燃机，在M-1机组转让给中国前，毛子也已经停产淘汰了这型机组。

中国引进这台机组的主要目的则是为了练手，培养队伍，积累经验。但是就这么一个人家淘汰的产品，中国也花了近10年的时间才算啃了下来。这台燃机后来装到了一艘高速炮艇进行了试验。该艇采用２台１２Ｖ１８０柴油机作巡航机，１台Ｍ－１作加速机。该艇干１９６６年底开始先后在吴淞、舟山、青岛、旅大等海域进行海上试验，１台新机组运行１０６小时，达到原设计性能，经返厂检查，各部件良好，复装后继续使用。１９７１年，该试验艇正式移交东海舰队。

这台燃机后来取名“404”，是我国在水面舰艇上正式采用燃气轮机的第一次尝试。虽然最终没有能批量生产，但是捞到了装船海上航行试验的机会，也算是不错的结局了。
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404船用燃气轮机

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3 x3 W& U- ^4 [; m安装４０００马力船用燃气轮机的炮艇在航行中
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7 l& q- _/ k/ d$ L! X* o喝水去了。
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2. 早期发展

401 燃气轮机
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在山寨M1的时候，中国也同时于1959年开展了一型5000kW级别的燃气轮机的研制，取名为401。
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实际上，一开始开展了小(代号401，5000 kW)、中(代号402，10000 kW)、大(代号403，14700kW)三型机组的可行性论证和方案设计。考虑到技术储备和开发难度等因素，最终确定研制401机组，由燃气轮机北方联合设计组负责研制（BTW，燃气轮机南方联合设计组主要负责404的研制）。
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9 G6 B/ x- K# }! m% u, R401燃气轮机是首型自行设计的舰船专用机组，用于中、小型水面战斗舰艇作加速机用。机组主要性能：额定功率5000千瓦，耗油率384克/千瓦小时。

1959年开始研制，1964年完成设计，1969年样机开始台架试验，速度应该说还是挺快的。但是然后就是漫长的试验，最后终于完成５００小时耐久性试车，和双机并车传动装置１５０小时长期试车，“401燃气轮机动力装置具备了装艇试用的条件”。401算是我国自行研制成功，从技术到材料全部立足于国内的首型舰用燃气轮机。

50-60年代是航空技术发展的一个黄金时期（或者叫泡沫时期），燃气轮机技术在这段时间也取得了重大进步，实际上401刚刚开始研制其主要指标就已经落后，等终于走完了漫长的研制过程以后已经彻底落后于时代了，其预定装备的037G反潜护卫舰也已经放弃采用燃气轮机，从而401成为长长的中国船用燃气轮机的流产儿名单中的一个，但绝不是最后一个。
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; C6 O2 Y3 v" ~! u5 s5000 kW 燃气轮机

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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。

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。


' l! A9 b! X0 ~1 \! R0 K6 Y. \10400千瓦燃气轮机
( {- h. m. o0 G( t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

* }/ `; m" w2 _9 B( I4 g斯贝来了。

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) K/ w# c! M, L- w+ b+ J3. 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。
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2 C% Z' m2 Y5 }) a1975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

  l0 W* }4 t- N2 I# e" JRR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。

4 W( p. Y9 q' W9 L+ J6 h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。

/ `4 ~& ^9 @" X" H8 |0 I1981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。

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。
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10500 kW船用燃机
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0 d, V" k0 U! Y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。

/ v6 S2 R! t) g6 u3 n% {1 m8 t1 Q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。
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兜胖胖 发表于 2014-2-8 21:13
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。 ...

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
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