燃气轮机我国起了个大早 却赶了个晚集

  燃气轮机代表当前世界海军舰艇动力系统的发展趋势，与航空涡扇发动机并称为制造业的“皇冠”。回顾我国燃气轮机发展历史，起步虽然很早，但发展相对滞后，用“起个大早，赶个晚集”来形容还是很贴切的。

  燃气轮机其实也是历史悠远长久，最远可追溯到中国南宋高宗年间，当时出现的“走马灯”，就被认为是现代涡轮机的雏形。此后，意大利的列奥纳多·达芬奇、英国人巴伯等都对燃气轮机的原理进行了更完善的设想。1872年，德国人施托尔策设计了世界上第一台燃气轮机；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功率的燃气轮机；1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台效率为13%、功率370千瓦的燃气轮机，但令人遗憾的是，他们的这些努力最后都因不完善而放弃。直到1939年，瑞士制成了效率达18%的发电用燃气轮机，同年世界上最早的喷气式飞机在德国试飞成功后，燃气轮机才逐渐进入了实用化阶段。

  大家都知道，二战后世界海军舰艇的动力系统大致有四种：蒸汽轮机、核动力、柴油机和燃气轮机，其他的还有柴油机＋燃气轮机联合动力系统等，这几种动力系统优缺点各异。但综合看，燃气轮机的噪声、振动、加速性等均优于柴油机、蒸汽轮机，此外还具有体积小、重量轻、比功率大、单机功率较大、启动迅速等优点，虽然低负荷运行时耗油较多，但全负荷运转时油耗却与柴油机稍高或相当，因而得到重视。

  1947年，英国首先将由航空喷气发动机改型而来的G1型燃气轮机，装到了100吨级的摩托炮艇MGB-2009上做试验。据记载，这种燃气轮机功率1839千瓦，重1830公斤，虽然耗油率较高，达639克/千瓦时，仍算是世界舰船燃气轮机发展的先行者。

  1962年12月，苏联海军61型导弹驱逐舰，即著名的“卡辛”级驱逐舰首舰“乌克兰共青团员”号服役，这是世界上第一型使用全燃气轮机推进的舰艇，舰上装载的M2型燃气轮机具备直接倒车、横向交叉传动等功能，比西方国家领先了近十年。

  与此同时，苏、美、英、日等国新造舰艇陆续开始采用燃气轮机动力系统。苏联继61型驱逐舰之后建造的“卡拉”级巡洋舰、“勇敢”级驱逐舰、“光荣”级巡洋舰等；美国“斯普鲁恩斯”级驱逐舰、“佩里”级护卫舰、“提康德罗加”级巡洋舰等；英国的21型护卫舰、42型驱逐舰等都采用了全燃动力系统。鉴于当时燃气轮机油耗较高，一些国家还将柴油机+燃气轮机组合起来，形成柴燃联合动力系统，即巡航时使用柴油机，加速时启动燃气轮机。

  目前，在世界各国已服役的航空母舰、巡详舰、驱逐舰及护卫舰中，约有3/4采用燃气轮机或柴燃联合动力，当前世界上著名的燃气轮机，有美国的LM2500型、乌克兰的UGT15000型和英国的SMIC型等。

  我国燃气轮机起步并不晚，早在1958年国家就将其纳入发展规划。1959年，苏联将M1型燃气轮机制造技术转让给中国。M1型是苏联早期舰用燃气轮机，功率2941千瓦，后来曾用于鱼雷快艇。但向中国转让时，苏联本身也在逐渐完备，技术并不成熟，翻修寿命仅100小时。1961年，上海汽轮机厂完成了M1型首台样机试制和装配，但因接下来的台架试车不顺，用时3年才通过试验。

  对于M1型燃气轮机，当时中国海军的想法也简单，就是将其作为国产62型护卫艇的加速主机。为此，对东海舰队的一艘62型护卫艇进行了改造，将原来4台12V180型柴油机拆除两台，腾出位置装上1台国产化后的M1型燃气轮机。据记载，该机累计运行时间106小时，取得了宝贵原始数据，这是中国燃气轮机上舰的第一次尝试。1971年，该艇交付东海舰队做进一步的试用。

  从上世纪60年代开始，中国陆续仿制和自行研制了多种很多类型的燃气轮机。1964年，我国开始自行设计、研制首型舰船专用燃气轮机，计划作为037型猎潜艇的动力系统，当时样机完成500小时耐久性试车后，已经投入小批量生产，但因装配对象调整未能装舰使用。不过，这一机型的研制成功，不仅技术到材料全部立足于国内，还积累了一整套设计、制造、试验、运行实践经验和技术设施和手段，开创了中国舰用燃气轮机先河。

  此外，中国还发展了4500千瓦燃气轮机，原计划作为053型护卫舰配套动力，但后因问题较多没有办法解决被迫下马，053型护卫舰只得改用柴油机。

  上世纪60年代中期，中国了解到西方国家为降低燃气轮机研制费用和技术难度，大多选择航空发动机进行改进，发展“航改型”燃气轮机。我国有关院所和厂家以轰6型轰炸机使用的涡喷8型喷气发动机为基础，着手发展2万千瓦大功率舰用燃气轮机。为此，技术人员对涡喷8型发动机燃气发生器进行了80多项修改设计，新设计了动力涡轮及各系统，在上世纪70年代初完成了样机研制，并于1974年通过耐久试验。但在功率、可靠性、油耗等方面仍存明显不足，后来因配套舰艇下马，这一机型的研制不进行下去。

  在这一期间，我国还先后以涡轴5、涡桨6、涡喷6等航空发动机为基础，发展了多型燃气轮机。其中以涡桨5型发动机为基础，发展的2000千瓦燃气轮机，因原计划发展的燃机火车下马而作罢。还有一种原计划用于天然气管道工程的2万千瓦工业燃气轮机，研制出来后也莫名其妙地放弃了。

  在这里我们就说说409型燃气轮机吧，这种以涡桨6型发动机为基础发展的燃气轮机，后来作为722Ⅱ型全垫升气垫登陆艇的主动力，装备了海军。

  1975年，海军委托708研究所设计722型中型全垫升式气垫登陆试验艇。该艇采用铝合金艇体结构，总重65吨，设有首、尾大门及跳板；载重量为15吨，可装载1辆军用卡车或1个步兵加强连执行登陆任务；主机最初为4台航空活塞式汽油发动机，单台功率1100千瓦。1979年该艇建成后，试验航速达89．8公里/小时。

  1983年，以涡桨6型发动机为基础发展的、使用轻柴油的409型燃气轮机研制成功后，708研究所将722型气垫登陆艇上原来的活塞发动机，替换成两台409型燃气轮机，改进设计了722Ⅱ型气垫登陆艇。1988年，722Ⅱ型在大沽船厂建成，完成试航后顺利交付海军。722Ⅱ型完全具备现代气垫登陆艇的基本特征，409型燃气轮机功率也较匹配，总的来说是成功的，但722Ⅱ型后来没有批量建造。

  总之，从上世纪60年代至70年代，我国自主研发了一系列燃气轮机，除舰用外，还有用于发电、机车、车载等多种型号燃气轮机，整体水平与当时世界领先水平虽有差距但不大。

  但到20世纪70年代末至80年代初，石油危机波及全球，全国油气供应严重短缺，国家出台政策不允许使用燃油、燃气发电，国内所有已投产的燃气轮机停机封存，许多正在研制中的燃气轮机项目也纷纷下马，人员、技术和经验出现流失，就连很多大学燃机专业也改行了，我国燃气轮机行业发展沦为低谷，与世界领先水平差距越拉越大。而此时正是世界燃气轮机技术快速的提升的阶段。等我国再次提出重视发展燃气轮机，已是上世纪90年代中后期了。（本文图片来源于网络）

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