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[武器展望] 太行110能上航母吗

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楼主
 楼主| 发表于 2023-10-24 07:01:48 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2023-10-24 08:25 编辑
" r! u4 n% m% N! k* P4 T9 L; a, ?0 a) o+ }& H* ?; X0 x
“太行110”重型燃气轮机通过产品验证鉴定了。看来已经量产、发运了。这是与涡扇10“太行”涡扇同源的发动机,当然不是简单的“航改燃”。& z. X: L2 Y9 ]$ T" J

: Y0 L3 k4 c  b& q+ { 5 [9 E2 Z' ^; X& [4 w9 X
太行110重燃
7 U' m4 {. ^; v0 Y" Z% p* B' N6 E2 {: f: h0 D1 {; y
, m& O3 N- L; r" T7 i4 ~
已经发运了
; H3 L+ C: U0 Z5 O- c8 s( {, Z8 m# s8 P5 `$ X8 R0 N% z) M
“太行110”设计功率110兆瓦,可使用燃油、天然气等多种燃料,适合热电联产、天然气调峰、联合循环发电等,还可配合风电、光伏、水电等作为调峰电力。与同等功率的火电相比,一年可减少碳排100万吨,联合循环一小时发电超过15万千瓦-小时,可满足15000个家庭一天的用电。
. m( K% b+ z) u6 x2 X! _9 U4 ?0 k* g% w$ X- A" ?* }# z' T) c- U
“太行110”在2019年获得国家能源局列为首批燃气轮机创新发展示范项目,2020年改进型重燃总装下线,2022年在中海油深圳电厂气动示范运行,目前已累计运行超过14000当量小时,其中单台运行时数超过7000当量小时。
* }9 ]: X2 v; s4 P" Y7 g$ x$ Y& }3 s& y/ x8 o
从一开始,人们就对“太行110”是否会上舰有浓厚的兴趣。作为驱护舰的动力,“太行110”嫌大了,但用于航母动力,在功率级上正合适。美国“小鹰”级航母用8台锅炉,产生210兆瓦的功率。两台“太行110”正好合适。- L+ ^0 W4 j$ V+ C
# b/ D5 D5 g( [! \( {* n. A
根据“小鹰”级运作经验,在中速巡航时,4台锅炉停炉节油,余下4台锅炉就足够航行动力和一般电力需要了。问题时剩余公路很少,加速时间很长,从10节加速到20节需要150-300秒,加速到30节需要其余4台锅炉开始出力才可能,4台锅炉的极限速度为28节,另外4台锅炉从升火到全功率则需要1-2小时。6 }6 z+ V4 `! w% ?; T) ^
& @' B5 _# B8 e: v2 j, j, J
相比之下,核动力反应堆是常年运转的,没有升火时间的问题,从10节加速到20节只需要60-90秒,加速到30节则在10分钟以内完成。加速性是航母使用核动力的原因之一。最大功率、油弹载量、补给频次、在航率、全寿命使用成本等方面,核动力并无特殊优势。  T# M1 c- Q8 f* {9 Z$ c

8 x0 \( e/ I7 ~0 V4 l中国海军见识燃气轮机是从美国LM2500开始的,装在052级112舰(“哈尔滨”号)和113舰(“青岛”号)上。LM2500体积小、功率大、耗油低、启动快,据说90年代中国工程师首次接触时,惊叹“此物只应天上有”。
# T" c* o5 i2 K# u* z6 e; P. T. @- m1 e+ P! a
当然,见少识寡的年代早都过去了,中国海军也解决了燃气轮机动力问题。这是1993年中国从乌克兰引进的UGT25000(也称DA80),人称“狗头两万五”。国产化后,也称AGT25000,更多时候直接简称为GT25000。( n) w! k" d% X2 M% B

( l2 f+ b4 B( D6 L乌克兰的Zorya-Mashproekt及其前身研发和制造了前苏联所有的舰用燃气轮机,UGT25000是在90年代设计的第三代。有意思的是,UGT25000诞生时,乌克兰和俄罗斯已经渐行渐远,而且乌克兰和俄罗斯都没有相应的造舰需求,UGT25000意外地成为“中国特供”。1 X; s" h/ Z. L  q; r# H8 {
" o. O8 d3 [+ u
国产化并解决了最初的技术问题后,GT25000已经成为中国海军的主力燃气轮机,装用052x级和055级驱逐舰。
# g3 y5 v4 `7 {( [
# J4 {6 T, y$ z" e3 O) \6 [2 m" q7 } 2 I8 e" ?- N) N5 l, H. }, q
和“太行110”相比,UGT25000有点傻大黑粗7 v3 O4 ?& V5 o0 y/ L

3 `+ y8 X; }' x& Y
8 r- j, I9 s" D+ PLM2500要细巧一点,但也没有差太多,毕竟是60年代设计的# r6 I7 i% X+ ~" w5 \" g
( G0 X3 v: c* Y* |7 s
但受限于母体基本技术,GT25000比较“傻大黑粗”,不过热效率和LM2500相当,都在36-38%范围。. W- Q+ i9 d9 e# n
' c/ v( d1 S* l" b$ p
“太行110”与UGT25000或者LM2500相比,明显短粗。短是因为压气机效率大大提高,用较少的级数达到更高的压缩比。粗是因为更大的空气流量,毕竟这是110兆瓦,UGT25000和LM2500都是25兆瓦级的。
* i0 j) l" L7 z/ s9 L5 N& k
$ }4 p* |; f: P9 U. C( I这也意味着“太行110”不可能直接替换GT25000,功率太大了。但用于航母呢?这是一个有趣的问题。' B, n- X( \5 K7 t% [

( `5 p, S  q* M3 j“尼米兹”级2台威斯汀豪斯A4W反应堆提供194兆瓦的功率。也就是说,两台“太行110”就超过“尼米兹”的功率了。如果说“尼米兹”级的功率受到反应堆的限制,“小鹰”级的8台锅炉提供210兆瓦功率,和两台“太行110”更加接近。
: I4 S" L8 v" C7 U1 w/ B$ O$ z
$ u% P# A1 q5 d& U9 S; z+ @5 f4 |“小鹰”级的航速达到32节,“尼米兹”级只有“30+”节。在设计的时候,“尼米兹”级稍低的航速还引起过担忧,因为当时美国海军舰载机的起飞是按照“小鹰”级的航速设计的,此前的“福莱斯特”级是34节,“中途岛”级是33节,战时的“埃塞克斯”级也是33节,“小鹰”级已经降低了。& A- I% N3 m4 b6 r4 O) D
8 g- z7 T5 ~/ M) F0 d
据报道,“辽宁”号和“山东”号也是31-32节,8台锅炉提供164兆瓦功率,但排水量比“小鹰”级要低很多。; T; r5 s7 ^; b4 l7 \/ ^" ^: e! r

2 E: w9 S% ~& c  J. f不管“太行110”是否最终上舰,“福建”号是肯定用不上了。未来中国航母也可能更大,达到10万吨满载排水量,两台“太行110”还是核动力?9 Q6 K6 [9 P' x& o6 j) x7 K) Q

2 ~# T; P; {8 `$ Z" l核动力有很多好处,但全球航程实际上并不重要,因为护航舰队还是需要加油的,舰载机的航空燃油也需要途中补给。核动力航母最大的好处是自己不需要加油,降低舰队的加油负担。至于核动力才能提供充足的蒸弹或者电弹动力,在蒸弹时代是有意义的,在电弹时代未必。电力就是电力,用什么原动力发电并不重要。( R: U" ]1 P0 H7 W" |4 c# K" u

7 `: H# W9 [5 P, K  a/ b* S6 o" B而且从中国海军现实的作战半径出发,加油负担并不突出。“小鹰”级的航程达到19300公里,中国常规动力航母也达到相应航程的话,够用了。  Y: O6 f2 k) ?

1 [7 d8 I. X" M& t2 O7 T重要的是,“太行110”提供了全新的舰船动力可能。
: e. Z# Q2 v3 a) l( a6 C2 T+ J, x2 p, w. H* B3 ?' ^
舰船燃机已经发展到第四代,采用中冷和回热,简称ICR,以罗尔斯-罗伊斯WR21为代表。中冷是在中压和高压压气机之间对进气水冷,降低进气温度,降低进气背压,提高进气密度,提高进气质量流量。回热是用废气余热预热高压压气机出气,提高燃烧室进气温度,增加燃烧室出力。/ K  k& ^! {2 h6 _% x0 b# h+ `- U
4 R: H4 D8 |( g' ]
) k* J0 G; f) ]. ~# j
ICR比一般燃气轮机增加了中冷(intercooler)和回热(recuperator),用中冷提高进气密度,用回热提高进气温度,达到增加出力、降低油耗
. Q. L- M7 i4 n6 ?! q' A  [9 b4 l3 `* _* {+ s7 E; A  W' ~% L

4 \- y8 `! L! U; U8 r罗尔斯-罗伊斯WR219 p% z; [( n7 K7 l1 F5 q7 v

2 i  \& N! ^9 Z; M5 y/ b这样一冷一热貌似多此一举,其实不然。+ z1 g: i( U! k

, t$ K, e1 L! g  c/ I燃气轮机是外燃机,尽量增加空气流量才能增加燃油流量,提高出力。同时,更大的燃气流量也提供更大的功率,吹动动力涡轮,最终转化成机械能。所以中冷是必要的。先进的汽油发动机也用中冷,对涡轮增压后的空气冷却,提高最终进入燃烧室的空气密度,使得单位体积气缸里能注入更多的空气和燃料,提供更大的出力。
- F& Q* P7 s( ~- _/ u& s: \0 a3 L3 @9 c% O9 C* G8 k
燃烧室的功用是提高燃气温度。用同样多的燃料,当然进气温度越高,即使燃烧温升不变,出口温度也越高。进气温度提高后,当然空气密度下降,这里就是一个优化问题了。
9 m7 E. W" m1 V9 b4 c6 }: J6 L7 z8 g% H5 ?3 e
ICR燃气轮机的油耗与中速柴油机相当,对于舰船动力来说,很省油了。柴燃联合里的柴油机就是中速柴油机,甚至高速柴油机。也就是说,用054A的油耗,达到055的动力。乌克兰号称也在研制ICR燃机,但资金、应用和战争使得这一梦想可能永远停留在梦想里。更加省油的低速柴油机太大太重,一般只用于大型低速民船。
, `; O+ Q) _! l4 p. {/ w
* U9 [* d# Q) B7 wICR燃气轮机的有点在于高度整合的热力学循环,缺点也在于高度整合的热力学循环。中冷器和回热器要小心翼翼地启动、并入,否则可能造成燃气轮机工况异常,严重的时候可能会停车。" c+ y: m* S$ C' D+ H; j' R. V9 j

2 N& o/ i) k' i4 K. |英国45型驱逐舰用罗尔斯-罗伊斯WR21作为主要动力,但诺斯罗普在设计中冷器的时候,对热带海水温度较高考虑不足,导致燃烧室工作异常,严重时中冷器本身也可能过热损坏。6 u! s9 Y# ]9 w' D" W
5 p5 \& J4 a4 ]
另一种联合循环是废热循环,燃气轮机在机械出力、直接驱动发电机的同时,高温排气通入废热锅炉,产生高温蒸汽,推动汽轮机发电。燃气轮机的排气温度高达600C以上,足够产生高温蒸汽。" S: Y5 J! P5 U3 r: p
8 H' T& E$ p' N# b
- m( W& l  e5 e+ M! C$ \
燃蒸联合循环2 k; ~( w5 T' ^0 ?
9 c' Q: x2 V  y3 j) J0 b0 Z. O
核反应堆的一回路在150大气压下,蒸汽只能达到342C的温度,真正用于产生动力的二回路只能达到70大气压、260C,二回路蒸汽才驱动汽轮机。燃气轮机的废热锅炉的热工参数大大高于二回路,达不到超临界热电机组的水平,但热力学效率比舰船核动力更高是肯定的。
+ P, p0 D  U0 U/ ?4 M; d! d' @8 q# F6 l2 F
燃蒸联合在发电厂常用,但在舰船上还没有使用,原因在于锅炉的体积和重量较大。既然用上体积小、重量轻的燃气轮机了,就不会再用锅炉。# Q) Y8 ]% ]$ R, j& u
# s4 J. \  `7 ?: d& Y; e2 ~
但航母上不一样。8台锅炉降低到2台燃气轮机和2台锅炉,体积和重量上还是有利的。重要的是,热效率比单纯锅炉还要高,而加速性大大高于锅炉动力。
/ q$ _8 l" L3 E' C
2 T4 l6 \3 S7 q3 k* J4 J在中速巡航的时候,一台燃气轮机的功率就够用。但废热锅炉需要两台全时工作,避免升温循环所需的时间,需要工作中的燃气轮机的排气同时通入两个废热锅炉。待机燃气轮机的启动和加速很快,需要全功率的时候,再启动就可以。
$ c" \# u- O. Y; \( H
9 c( H: x0 Q+ C( A  w7 j& O燃蒸联合循环也是天然的综合电推(IEP)的原动力,电推进和系统用电一体化,特别适合航母上的用电大户如电磁弹射、电磁拦阻、有源相控阵雷达,以及未来的能量束武器。航母的主要武器依然是舰载飞机(包括有人和无人),未必会用能量束武器作为主要进攻武器,但用于防御还是很给力的。& Z* @4 M0 u. Y. c$ k4 n" l+ @0 m
6 k2 D) h- T8 f4 r  Z- P7 s
按照中国的航母建造模式,004很可能是003的小改,依然采用传统的锅炉动力。一般期望005开始将为全新设计,电弹、电拦已经在003/004上验证过了,核动力还是常规动力将是全新设计设计的核心部份。" A! m" [  x  P  m5 u! f8 ^
# x, @$ J' r4 q9 m: K, U
两台“太行110”可提供的功率已经超过“尼米兹”的核动力,而且具有加速性和经济性好的特点。也就是说,常规动力、10万吨级航母在动力上已经准备好了。燃蒸联合循环会是选择吗?

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住在乡下 + 4 涨姿势
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该用户从未签到

沙发
发表于 2023-10-24 10:35:51 | 只看该作者
应该这就是为004准备的,难怪一直没听到004 的消息
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该用户从未签到

板凳
 楼主| 发表于 2023-10-24 11:25:28 | 只看该作者
nukearchie 发表于 2023-10-23 20:35
) U* Q1 ~! B; J& P8 F; Q% I应该这就是为004准备的,难怪一直没听到004 的消息

3 U. D% n7 s8 U' i; \5 w那倒不是。太行110是为发电设计的。
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该用户从未签到

地板
发表于 2023-10-24 11:47:50 | 只看该作者
晨枫 发表于 2023-10-24 11:25
8 }% T- R6 i, F3 r* M* h+ \/ I+ V" P7 z那倒不是。太行110是为发电设计的。

3 ^' W& i9 l4 v& X5 |: L说都这么说
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2026-3-17 22:01
  • 签到天数: 1133 天

    [LV.10]大乘

    5#
    发表于 2023-10-24 13:33:30 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2023-10-24 11:25
    0 I6 @# D) o1 n# Q  A) l/ t  V那倒不是。太行110是为发电设计的。

    % e8 T' x! H8 l% \7 f所以004是全电推动?
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  • TA的每日心情
    郁闷
    2024-11-9 11:44
  • 签到天数: 2166 天

    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2023-10-24 14:36:54 | 只看该作者
    辽宁号改装是否用他呢!刘大响放屁没想,后来人终于放响了。想要放的更响 ,同志还需努力
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2023-10-24 21:36:04 | 只看该作者
    大黑蚊子 发表于 2023-10-23 23:33
    , h$ J2 M4 Z* M1 u所以004是全电推动?

    . u4 W+ B: e2 q- ^3 ?那得005了,004估计和003一样
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    该用户从未签到

    8#
     楼主| 发表于 2023-10-24 21:36:33 | 只看该作者
    huma 发表于 2023-10-24 00:36! I/ {  L. a/ f" |, q
    辽宁号改装是否用他呢!刘大响放屁没想,后来人终于放响了。想要放的更响 ,同志还需努力 ...
      v/ {* O& ~* O8 P1 Q7 |
    这太费事了,比加装电弹还要费事
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  • TA的每日心情
    开心
    1 小时前
  • 签到天数: 3430 天

    [LV.Master]无

    9#
    发表于 2023-10-24 21:47:54 | 只看该作者
    “蛀牙哦武器”
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  • TA的每日心情
    开心
    1 小时前
  • 签到天数: 3430 天

    [LV.Master]无

    10#
    发表于 2023-10-24 21:49:06 | 只看该作者
    “太行110” 能烧重油吗?
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    11#
     楼主| 发表于 2023-10-24 22:24:52 | 只看该作者
    pcb 发表于 2023-10-24 07:490 F" _' I% ~; ~, `3 a0 z( Y; _! @/ F
    “太行110” 能烧重油吗?

    % `) R/ d% a  K4 B不烧重油烧什么?' N) ^' \6 s* Q* y0 E

    3 v3 Z! y8 }6 z% ?' {( s' G0 ^工业燃气轮机都能烧重油.
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    该用户从未签到

    12#
     楼主| 发表于 2023-10-24 22:26:39 | 只看该作者
    pcb 发表于 2023-10-24 07:47, Q* U# o6 j+ |) G0 {5 C) d* E
    “蛀牙哦武器”
    * ^; ?* e5 Q% e
    就怕牙蛀的不够,还要加蛾
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-1-20 08:33
  • 签到天数: 65 天

    [LV.6]出窍

    13#
    发表于 2023-10-25 18:02:53 | 只看该作者
    nukearchie 发表于 2023-10-24 10:350 q  ]& U: `, H/ W8 P; C  d
    应该这就是为004准备的,难怪一直没听到004 的消息
    8 m: D9 ~, F, v, b1 x+ Z
    似乎看到已经有分项招标公告了。
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