055巨舰的心脏 国产燃气轮机
今天是海军建军70周年的日子，本来说好的阅舰式直播好像因为天气原因取消了，不能不说很遗憾。不过从央视传回来的现场画面我们看到国产最强战舰055首舰出现并接受检阅，舷号为101命名为南昌舰。（从命名可以看出对着艏舰的重视）这艘万众期待的战舰终于加入海军战斗序列。
这期我们就聊下推动这艘万吨巨舰的心脏，国产船用燃气轮机。
我们都知道军舰上的动力大致上可以分为三类，蒸汽轮机，柴油机，和燃气轮机。为什么燃气轮机渐渐成为了各国的首选？055为什么要用燃气轮机。
首先军舰的目的是说通俗点就是揍人去的，而且还要避免被别人揍，除了军舰自身的防御手段外，最重要的就是尽量隐藏自己让敌人难以发现，这点从055设计之初的隐身造型就能看出来，除此之外就是隐藏自己最大噪声源，也就是发动机的声音，燃气轮机和其他两个相比燃气轮机的噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中，产生的噪声更多是高频啸声。这对于隐藏自己很重要。而柴油机的活塞往复产生了大量低频机械振动噪声，恰好迎合了海洋容易传播低频噪声的特点，导致军舰容易被敌方声纳探测
其次燃气轮机启动速度快这，燃气轮机在起动机的帮助下在一到两分钟就可以达到最高转速，而柴油机由于转子运动源于活塞的往复，加速较慢，蒸汽轮机就更不用说了，由于蒸汽锅炉启动前需要进行预热，整个启动过程更是“反应迟钝”，整个系统达到最高功率输出可能需要长达一小时甚至数小时的时间。战场上瞬息万变，更快的反应时间意味着对胜利多一分的把握。
最后一点就是燃气轮机轮机功率密度极大同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一，是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气轮机本身由精巧的连续转动热力学循环结构造成的，体积小、功率大，非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。（当然体积的问题不是绝对就会真的小到五分之一或者十分之一还要考虑燃气轮机的配套设备）
了解了燃气轮机的优势我们就来说说国产燃气轮机发展。
我国其实早在五十年代的中苏友好时期就在引进苏联M-1燃气轮机，将其安装到一艘高速炮艇上进行了大量的试验，这是我国在水面舰艇上正式采用燃气轮机的第一次尝试，经过试制、陆试、科研性试验、小批生产、装舰设计、海上实艇试验诸阶段，积累了宝贵的第一手实践经验，对培养舰船燃气轮机设计、制造、运行技术队伍起了入门作用。1983年，由涡桨6航空发动机改型而来的409型燃气轮机研制成功，以轻柴油为燃料，满足了实用要求。随后，708研究所在722气垫登陆艇的基础上，采用409型燃气轮机作为动力装置，设计了722Ⅱ型沿海中型全垫升式气垫登陆艇。722Ⅱ型气垫登陆艇以两台 409型燃气轮机作为主机，每台主机通过变速齿轮箱同时驱动同舷的垫升风扇和导管式空气螺旋桨。鉴于这是我国第一次将燃气轮机动力装置应用于气垫艇，例如机、桨联合控制、进气净化、排气引射和低工况航行等一些关键技术需要攻克。为此，在制造厂试车台进行单机空负荷试验成功后，又进行了模拟气垫船具体条件的各种陆上联调联控试验，以及变工况与机、桨联合控制等性能测定。1986年，动力装置陆上各项模拟试验获得成功，1987年，成功安装到了建造中的船体中。1988年，第一艘722Ⅱ型气垫登陆艇在大沽船厂建成，并开始进行试航。1989年，722Ⅱ型气垫登陆艇进行了海上航行及两栖登陆试验，均获得成功，随后交付海军使用。这是中国气垫船技术跨入实用化阶段的一项重要标志。
可是虽然国内舰用燃气轮机的应用看似开局良好，但在大型主力舰上的推广与运用却是步履艰难。在051型导弹驱逐舰还在批量建造之际，国务院、中央军委以国发〔1976〕19号文件向国防工办、第六机械工业部等有关部门正式下达了055级大型导弹驱逐舰的研制任务。两年后701所向有关方面上报技战术任务书建议草案，确定055型采用CODOG动力装置，拟采用两台23530千瓦的燃气轮机和两台8820千瓦的18VE390ZC型柴油机。当时我国其实已经从苏联引进了图-16中程轰炸机的成套技术，国产化机型命名为轰-6，其涡轮喷气发动机的国产化型号为涡喷-8（WP-8）型发动机。其空气流量、最大推力都与英国罗尔斯罗伊斯“奥林普斯”舰船燃气轮机的原型——装在“火神”战略轰炸机上的“奥林普斯”涡喷发动机相当，但是推重比明显不如后者，耗油率也相对较高。“WP-8改”型舰船燃气轮机的设计者们根据舰用要求，对其燃气发生器进行了80多项修改设计，以适应舰船在海上运行的恶劣环境。同时，新设计了用于输出功率的动力涡轮，附件及各系统也按照舰上使用环境重新进行了设计。1974年，“WP-8改”型舰船燃气轮机完成耐久试验，已经准备转入装备生产阶段。但就在此时，在中国和西方世界关系缓和的大背景下，我国有关方面开始就引进“奥林普斯”舰船用燃气轮机及其推进轴系事宜，与罗•罗公司和瑞典的卡米瓦公司展开了的谈判，本来这已经对国产的船用燃气轮机设计与生产造成了极大的冲击，但是变故仍旧在继续，1989年经过谈判，美方同意向中国出口了一批持续功率为20220千瓦的LM2500-30燃气轮机。作为构成CODOG动力之一的柴油机则是两台德国MTU公司的 12V 1163 TB83柴油机，持续功率6500千瓦。在动力装置落实之后，中央军委于1983年下达了研制052型导弹驱逐舰的批示。首舰112“哈尔滨”号于1991年8月28日下水。由于该舰以其优良的动力装置、作战系统和建造水准而在当时被称为“中华第一舰”。
以当时的情形来考虑来看，我国做出的选择不可谓不对。因为从技术指标上来看，WP8改无论是输出功率还是寿命都无法满足新舰的需要，而LM2500也自然比奥林普斯技高一筹，如果可能的话最终实现国产化，对我国的船用动力科研和制造水平是一个极大的提升。但是现在看来，随后发生的一系列事情正应了那句话“梦想很丰满，现实很骨感，计划中就赶不上变化”。1989年夏开始，以美国为首的西方国家又重新开始对我实行武器禁运政策，LM2500燃气轮机也自然包含在禁令中所规定的武器、装备之中。虽然LM2500型燃气轮机的技术远比“奥林普斯”TM3B型燃气轮机先进，却是建立在美国先进、坚实的科研和工业基础上的。且不说在当时，即便是今天新世纪到来之前，中国的燃气轮机工业发展仍然不能完美解决仿制LM2500型燃气轮机的问题，而作为时刻受到美国提防、纯粹因为暂时利益进行相互合作的大国，我国在这样重要的主战装备上没有做到立足于国内、反而寄希望于潜在的对抗者，这无疑是非常有欠考量的。而假设当年中国海军引进的是英国“奥林普斯”TM3B型燃气轮机，虽然该型机的确要比LM2500型燃气轮机落后，但仍然是一种功率等级较为适宜的大功率舰船燃气轮机，仿制难度远低于LM2500，假如如同当年“斯贝”东行一样“奥林普斯”真的来到了中国，它是不是也能够像自己的表亲一样对我国的船用燃气轮机行业有一个醍醐灌顶似的提升呢？（关于贝斯东行可以看我另外一篇文章，聊聊航空发动机那些事）
历史不容假设，无论如何从西方获取帮助的机会已经不存在了，052型驱逐舰仅建造了两艘便不得不停止，我国新一代驱逐舰的建造工作难以为继。有关方面不得不拐回到蒸汽动力的老路上，建造了仅有1艘的051B型“深圳”号导弹驱逐舰。于是我们便不得不把目光投向了原来的老大哥，在1997年4月与乌克兰“曙光”机械设计联合体签订了购买4台UGT-25000燃气轮机的合同，2000年又进一步取得生产许可证。在之后的几年，中国再次引进了多台UGT-25000并在乌克兰方面的帮助下逐渐尝试实现UGT-25000的国产化。而引进的UGT-25000则作为052B、052C首批四艘驱逐舰的建造及备份。
但是国产化UGT-25000的工作就如同当年我们国产化“斯贝”一样坎坷，当时我国船用燃气轮机的底子并不比当年的航空发动机行业厚实多少，所以我们看到在168、169、170、171四艘驱逐舰下水后，海军多年没有建造大型驱逐舰，而是采购了大量的054护卫舰满足需要。终于在2010年前后，UGT-25000的国产化版本QC-280在历经多年的坎坷后安装在了169号驱逐舰上装舰试用，经历了亚丁湾护航的磨砺，QC-280终于获得了海军的认可，所以在2011年前后，我国重启了驱逐舰的建造计划，并且还利用这段空档期研制成功了052C的深度改进型052D驱逐舰。从目前052C/D两个级别舰只的建造计划来看，海军对QC-280还算满意，将其视为055大驱问世之前国产驱逐舰的首选动力来源。
话不多说，上图
燃气轮机包括燃气发生器与动力涡轮两个组成部分，其中燃气发生器结构、制造技术与航空发动机类似，本公司依托本身具有的先进航空发动机制造技术，已经顺利完成了30 兆瓦级燃气轮机燃气发生器国产化研制工作，基本具备了 30兆瓦级燃气轮机的生产能力建设条件。QC280/QD280 燃气轮机是 30 兆瓦级的燃气轮机，QC280燃气轮机为舰船用燃气轮机、QD280 燃气轮机为 QC280 燃气轮机的工业改型燃气轮机，同属国际先进的第三代燃气轮机。根据市场需求，结合本公司发展总体规划，本项目建设目标为形成 QC280/QD280 燃气轮机达到 20 台份/年的生产能力，并形成较为通畅的生产线，并承担燃气轮机整机试车任务。
以上一段话引自西安航空动力股份有限公司2009年第二次临时股东大会的会议材料，具体大家可自行百度“QC280/QD280 燃气轮机生产能力建设项目”。
当然这样情况并不能代表我们真的可以高枕无忧了，毕竟QC-280只是UTG-25000的仿制版本（关于UTG-25000我们后面的文章会介绍到），引用一个超大上自称在通用公司实习了12周的工程人员原话：“如果把它看得太好，而忽略了对燃气轮机及其产品下游众多分支的研制，我们必将在下一个二十年继续落后于人。如果只把UGT-25000当做小解当务之急的救火队员，同时继续走预研、论证、研发、制造、反馈的五步工程技术开发路线，相信早晚有一天，通用电气将不再是一个需要仰望的高度。”