燃氣輪機發(fā)展.doc

1）近20年來,新研大功率船用燃氣輪機6型,中檔功率船用燃氣輪機3型,小檔功率船用燃氣輪機9型?？擅黠@看出,世界范圍內(nèi)船用燃氣輪機的發(fā)展重點是一大(大功率船用燃氣輪機)一小(小功率船用燃氣輪機),尤其是大功率船用燃氣輪機,也反映出實際的市場需求和技術(shù)需求。2)對比前10年和近10年,新研大功率船用燃氣輪機由4型降為2型,中檔功率船用燃氣輪機由3型降為0,小檔功率船用燃氣輪機由7型降為2型,也印證了前述的發(fā)展重點是一大一小的觀點,同時也反映出世界范圍內(nèi)所使用的燃氣輪機的機型更集中的特點,更便于運行、維護、保養(yǎng)和降低全壽命成本。3)上述特征在一定程度上也與現(xiàn)代艦船采用CODEAG/CODEOG、COGEOG/COGEAG和綜合電力推進系統(tǒng)(IEP)的趨勢有關(guān)。大功率船用燃氣輪機性能發(fā)展趨勢單機功率有逐漸增大的趨勢,目前最大功率為352. 8MW。熱效率也正穩(wěn)步提高,簡單循環(huán)船用燃氣輪機已達40%,復(fù)雜循環(huán)船用燃氣輪機已達42%,相應(yīng)地最高壓比達24,高壓渦輪動葉入口最高溫度達1 240。LM6000PC的功率、效率均很高,但據(jù)了解迄今尚無軍方用戶訂貨?？梢灶A(yù)期,功率29. 436. 75MW,效率39% 42%的大功率船用燃氣輪機將是未來1015年內(nèi)海軍艦艇采用的主力機型。中國的燃氣輪機發(fā)電事業(yè)開始50年代末期，水電部于1959年從瑞士BBC公司引進2套功率為6200kw的簡單循環(huán)燃氣輪機列車發(fā)電站用于大慶油田發(fā)電。國外坦克2008年第12期 張均享俄羅斯坦克裝甲車輛動力的發(fā)展坦克燃氣輪機20世紀40年代末，馬利諾夫斯基坦克學(xué)院進行了坦克燃氣輪機的循環(huán)計算分析、結(jié)構(gòu)方案及總體布局的研究。1949年于列寧格勒(彼得堡)的基洛夫工廠，完成坦克燃氣輪機的樣機設(shè)計，1958年制出功率為735千瓦的樣機。1960年以直升機用燃氣輪機為基礎(chǔ)，設(shè)計坦克燃氣輪機，前后研制了功率分別為515千瓦、588千瓦和294千瓦的車輛燃氣輪機，至1970年完成臺架和裝車試驗，并在動力性、轉(zhuǎn)向性、變工況的調(diào)節(jié)與計算方法、制動和大含塵量下的運轉(zhuǎn)等方面獲取了大量的成果和使用經(jīng)驗。同時，亦表明以直升機用燃氣輪機改造設(shè)計的供履帶車輛用燃氣輪機，其結(jié)構(gòu)、布局及運行特性不能滿足坦克裝甲車輛的要求，坦克需要專用的燃氣輪機。19501960年，李哈喬夫汽車制造廠、高爾基汽車制造廠、拖拉機發(fā)動機制造廠、莫斯科汽車發(fā)動機研究所及雅羅斯拉夫發(fā)動機廠為大型客車、拖拉機、重型載重汽車及輪式裝甲輸送車研制了功率從103809千瓦，共5個型號的燃氣輪機，并進行臺架和裝車試驗。在大量的車輛燃氣輪機研制成果的基礎(chǔ)上，1962年于車里亞賓斯克坦克發(fā)動機廠的第6特種設(shè)計室和莫斯科發(fā)動機科學(xué)研究所共同研制G T D-700實驗型坦克燃氣輪機，功率為618千瓦,是蘇聯(lián)第1臺專為坦克研制的燃氣輪機，并進行臺架和裝車試驗。由于試驗坦克終止研制，1967年G T D-700亦停止研制。1970年，又研制了步兵戰(zhàn)車用G T D-3型燃氣輪機，功率為338千瓦并帶有可調(diào)渦輪噴嘴和回?zé)崞?。該機裝于B M P-1步兵戰(zhàn)車進行了試驗，并于1975年末通過300小時臺架考核試驗。1968年在克里莫夫廠，開始研制采用航空煤油、功率為735千瓦、輸出轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分的不帶回?zé)崞鳌⑷S燃氣輪機。其燃氣發(fā)生器系由一個離心式壓氣機和一個軸流式渦輪組成的低壓、高壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子和環(huán)形燃燒室所組成；動力渦輪由軸流一級渦輪和可調(diào)導(dǎo)向葉片組成；減速裝置由圓柱齒輪和錐齒輪組成。經(jīng)過96臺樣機的各種試驗，解決了發(fā)動機在含塵環(huán)境工作、低溫啟動、變工況下葉片機械的疲勞強度及燃用柴油、汽油等一系列的復(fù)雜技術(shù)問題，于1979年完成坦克燃氣輪機產(chǎn)品的定型。俄羅斯(蘇聯(lián))G TD系列坦克燃氣輪機有4種型號：功率為735千瓦的G TD-1000型燃氣輪機，1979年裝備于T-80主戰(zhàn)坦克；功率為809千瓦的G TD-1100型燃氣輪機，1984年安裝于T-80B主戰(zhàn)坦克；功率為919千瓦的G TD-1250型燃氣輪機，1990年裝備于T-80U主戰(zhàn)坦克；功率為1103千瓦的G TD-1500型燃氣輪機，帶回?zé)崞餮h(huán)，高效率的軸流、離心式壓氣機，帶冷卻措施的渦輪且油耗下降，尺寸和質(zhì)量均小于G TD-1250，于1994年裝備于“黑鷹”主戰(zhàn)坦克。國外坦克2009年第10期 張均享30年來裝甲裝備動力發(fā)展與展望：型號與系列GTD-1250燃氣輪機歷經(jīng)數(shù)十年的努力，蘇聯(lián)于1978年成功的將航空燃氣渦輪噴氣發(fā)動機技術(shù)應(yīng)用于坦克發(fā)動機，將功率為735千瓦的GTD-1000燃氣輪機裝備于T-80主戰(zhàn)坦克。20世紀80年代末，研制出920千瓦的GTD-1250發(fā)動機裝備于T-80U主戰(zhàn)坦克。GTD-1250為簡單循環(huán)、三軸并由液壓機械控制的坦克燃氣渦輪軸發(fā)動機，主要由燃氣發(fā)生器、帶可調(diào)導(dǎo)葉裝置的動力渦輪和減速器等組成。標(biāo)定功率轉(zhuǎn)速3 000轉(zhuǎn)/分，空氣流量4.3千克/秒，燃油消耗率306克/千瓦小時，機油消耗率0.5升/小時，外形尺寸1 494毫米1 042毫米888毫米，重量1 050千克。燃氣發(fā)生器由低壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子（離心式壓氣機，軸流式渦輪）、高壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子（離心式壓氣機，軸流式渦輪）和環(huán)形燃燒室組成。動力渦輪由軸流式渦輪轉(zhuǎn)子、可調(diào)導(dǎo)葉裝置和支承組成。采用可調(diào)導(dǎo)葉裝置可改善發(fā)動機部分負荷運行工況和實施制動，從而可使車輛越野速度提高31%，油耗減少9%。減速器由圓柱齒輪和錐齒輪組成，減速比為8.45。AGT1500燃氣輪機1979年AGT1500燃氣輪機裝備于美軍M1主戰(zhàn)坦克，經(jīng)改進后降低燃油消耗率的AGT1500A發(fā)動機于20世紀80年代末裝于M1A1坦克上。AGT1500為帶回?zé)嵫h(huán)、三軸并由微電子控制的燃氣渦輪軸發(fā)動機，主要由燃氣發(fā)生器、動力渦輪、壓氣機進口導(dǎo)葉裝置、渦輪進口導(dǎo)葉裝置、回?zé)崞骷皽p速器等組成。燃氣發(fā)生器由壓氣機進口導(dǎo)葉裝置、低壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子（五級軸流壓氣機與低壓軸流渦輪）、高壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子（四級軸流壓氣機，加一級離心式壓氣機與高壓軸流渦輪）和筒形燃燒室所組成。動力渦輪由兩級軸流渦輪、可調(diào)導(dǎo)葉裝置和支承組成。回?zé)崞鳛殚g壁式，由經(jīng)沖壓成型的波紋片焊接而成。減速器為行星減速機構(gòu)，減速比為7.29。AGT1500發(fā)動機的標(biāo)定功率1119千瓦，標(biāo)定功率轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，壓比14.5，空氣流量5.5千克/秒，燃油消耗率280克/千瓦小時，外形尺寸1613毫米1016毫米711毫米，重量1 179千克。在保持輸出功率、轉(zhuǎn)速不變的情況下，AGT1500A發(fā)動機壓比降至10，空氣流量降至4.36千克/秒，而燃油消耗率下降為250克/千瓦小時。LV100燃氣輪機根據(jù)1982年美國陸軍先進集成推進系統(tǒng)研究報告的要求，美國通用電氣公司航空發(fā)動機制造廠于1995年研制成功新一代主戰(zhàn)坦克使用的LV100燃氣輪機。LV100是帶回?zé)嵫h(huán)、雙軸并由微電子控制，與進氣、冷卻、潤滑、排氣及紅外抑制系統(tǒng)和傳動裝置集成設(shè)計的燃氣渦輪軸發(fā)動機。燃氣發(fā)生器由單軸的渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子（壓氣機組由四級軸流式壓氣機加一級離心式壓氣機組成，渦輪為單級軸流式）和環(huán)形燃燒室組成。動力渦輪為二級軸流渦輪。LV100發(fā)動機的標(biāo)定功率1 119千瓦，標(biāo)定功率轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，空氣流量3.22千克/秒，最佳燃油消耗率213克/千瓦小時，外形尺寸1461毫米1006毫米1057毫米，重量927千克。采用的技術(shù)至今，坦克裝甲車輛發(fā)動機所取得的各項成果，是積多年的科學(xué)、技術(shù)研究和發(fā)展的結(jié)果。坦克燃氣輪機1981年8月，美國陸軍發(fā)表的“軍用地面車輛推進系統(tǒng)技術(shù)”研究報告中，對其新一代坦克燃氣輪機LV100的主要要求是：發(fā)動機系統(tǒng)和傳動裝置的總體積不得大于4.7米3（比AGT1500縮小1/3）；發(fā)動機的標(biāo)定功率為1 119千瓦，并有進一步增加的空間；減少燃料消耗量，尤其怠速時燃油耗量僅為AGT1500燃氣輪機的1/2；減少零件數(shù)量，比AGT1500少1/3。研制部門通過采用：溫度達1354耐高溫合金的渦輪葉片；多年研究開發(fā)的燃燒過程仿真程序的應(yīng)用，改善發(fā)動機燃燒過程品質(zhì)；改善流通部門（含渦輪、壓氣機及導(dǎo)向裝置）的氣動性能；發(fā)動機壓比與回?zé)岫葏?shù)的匹配和優(yōu)化；帶有控制、診斷和數(shù)字傳輸?shù)碾娍叵到y(tǒng)。通用電器航空發(fā)動機制造廠，于1995年完成LV100燃氣輪機的研制。美國、德國、俄羅斯和日本從未間斷對坦克燃氣輪機技術(shù)的研究和發(fā)展，主要在循環(huán)分析、氣動性能、燃燒和高溫材料等方面。LV100燃氣輪機功率已達1 1191 940千瓦；通過中冷、補燃或其它措施達到功率2 238千瓦或更高，都是可實現(xiàn)的。30年來，各國坦克裝甲車輛發(fā)動機的研制者們，根