舰用蒸汽轮机、柴油机和燃气轮机的发展史和各自的优缺点

  说起各种武器装备，大家首先想到就是发动机怎样？的确，发动机性能的好坏在很大程度上决定了一款装备性能的好坏。今天我们和大家谈的是舰用发动机的发展和各自的特点。到目前为止，人们发明的大型舰用动力包括蒸汽轮机、柴油机和燃气轮机。这三种动力装置在人类特定的发展阶段，都发挥了巨大的作用。

  蒸汽轮机是随着第一次工业革命发展起来的一款大型舰用动力。在二战之前，蒸汽轮机几乎所有的战舰动力的唯一选择。然而，由于蒸汽轮机能力转化效率低、体积非常庞大、输出功率低等原因，使其越来越不能满足慢慢的变大的军舰动力需求。二战之后，蒸汽轮机仅能在使用核动力的战舰以及很少的战舰上才能看到了。

  蒸汽轮机的落幕和战后发展起来的柴油机与燃气轮机直接相关。柴油机与燃气轮机是两种不同原理的舰用发动机。那么，这两种发动机又有什么不同的特点呢？

  其实，早在蒸汽轮机一统舰用动力的时候，柴油机慢慢的开始了其在军舰上的使用征程。德国海军的“德意志”级袖珍战列舰是第一款使用柴油机的舰艇。柴油机相对于蒸汽轮机最大的优点是油耗低、启动速度快。例如，采用柴油机的“德意志”级战列舰以1.6万吨的满载排水量实现了16000海里/15节和10000海里/20节的续航能力。作为对比，采用蒸汽轮机的英国皇家海军“皇家方舟”号航母满载排水量达到了2.7万吨，其续航能力也只有8700海里/20节。

  但是，柴油机也存在很大的问题，那就是单机功率不足。要想提高柴油机的单机功率，其体积会极大的提高。这种体积增加带来的痛苦我国可是深有体会。我国海军成立之初，由于没合适的舰用发动机，于是设计了采用大功率民用柴油机的65型火炮护卫舰。为了适应柴油机巨大的体积，该舰特别设计了长首楼的舰体。目前，主流的民用大型低速柴油机已达到了数层楼的高度。这么大的体积明显不适合在军舰上使用。

  燃气轮机则是舰艇动力的新秀。二战结束后，英国人才制造了世界首台采用燃气轮机的炮艇。只从推出之日起，燃气轮机就受到了世界各国的青睐，迅速成为了现代大中型舰艇的主流动力。燃气轮机具有单机功率较大、体积小、对燃料的要求较低、能够正常的使用多种燃料、启动速度快、维护性好、振动与噪音低适合反潜作业、还能够实现模块化等优势。

  但是，燃气轮机也有缺点。首先，燃气轮机需要的空气流量大，这就要求舰艇在设计时需要非常考虑发动机的进气道。其次，燃气轮机的设计、生产都十分困难，因此价格也十分昂贵。目前，广泛使用的LM2500燃气轮机的出售价已经高达1600万美元。另外，燃气轮机油耗也相当高，特别是在低速航行的情况下，燃油消耗之大到了让人头疼的地步。美国“阿利·伯克”级护卫舰续航力不足的问题很大程度上就是有燃气轮机的油耗过大引起的。

  由此可见，柴油机油耗低，但是功率不足；燃气轮机功率大，但是油耗过高。未解决这对矛盾，人们想到了在军舰上同时安装柴油机与燃气轮机，根据不同的航行情况具体确定采用哪种动力的方法。按照两种发动机要不要同时工作，可大致分为柴燃交替（CODOG）与柴燃联合（CODAG）两种工作方式。这样，低速情况下军舰可以由柴油机驱动；在高速情况下则可以由柴油机与燃气轮机联合驱动。

  但是，这种驱动方式对舰艇的齿轮箱设计、制造要求相当高。除了机械设计天赋爆表的德国之外，目前还有别的国家搞定这种方式。