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MT30燃氣輪機。
燃氣輪機的發展代表著國家重大裝備製造業的總體水平,是國家高新技術與科技實力的重要標誌之一。目前,世界上只有美、英、俄、德、法、日等少數國傢俱備獨立研製燃氣輪機的能力。而艦船燃氣輪機具有尺寸小、重量輕、功率大、機動性好、效率高、執行平穩、操作簡單、維護方便和工作可靠等許多優點,因此其發展速度很快,裝艦數量與日俱增。燃氣輪機直接影響軍用艦船的總體效能和戰鬥力。世界軍事強國都對艦用燃氣輪機的發展特別關注並給予專門支援。
為什麼要用燃氣輪機
1947年,英國研製的G1燃氣輪機在英國皇家海軍MGB2009高速炮艇上試裝成功,揭開了艦船燃氣輪機發展的序幕。20世紀60年代末,英國和美國等國家陸續做出“艦船以燃氣輪機做動力”的歷史性決策。之後,英國、美國、俄羅斯等國家開始大力發展艦船燃氣輪機,並廣泛應用在各種艦船上。
儘管艦船燃氣輪機研製起步較晚,但由於航空技術發展很快,至今艦船燃氣輪機已發展了3代。目前,主要海軍強國的艦船燃氣輪機系列均已發展得非常完善,效率已超過了40%,單機功率超過了40000kW。
對國內外艦船燃氣輪機發展趨勢的研究表明,艦船燃氣輪機走航機改型的發展道路已經取得了共識,航改燃氣輪機在大、中型水面艦船動力裝置中已處於主導地位,成為世界各國海軍裝備現代化的重要標誌之一。
隨著對艦船戰術效能和艦船噸位級別要求的提高,艦船燃氣輪機越來越朝著大功率、高效率、低排放的方向發展,如MT30、WR-21、LM2500+、LM2500+G4等,這些應用廣泛的艦船燃氣輪機均是航改型,特別是隨著艦船全電力推進系統的發展,對燃氣輪機的功率等級提出了更高要求。
另外,3MW以下小型燃氣輪機在軍用或軍民兩用船用動力系統中也具有較大的優勢。MTU航空發動機公司的TF40小型燃氣輪機是3MW級船用燃氣輪機的典型代表。
燃氣輪機都被用在哪些艦船上
航改燃氣輪機被廣泛用作大、中型水面艦船的動力裝置,成為世界各國海軍裝備現代化的重要標誌之一。
由於具有功率密度高、單機功率大、振動噪聲低、機動性好等特點,燃氣輪機在艦船中得到了廣泛的應用。燃氣輪機特別適用於作為以下3類艦船:常規排水型艦艇,包括輕型航空母艦、巡洋艦、驅逐艦、護衛艦、兩棲攻擊艦、高速導彈艇等;特種高效能艦船,包括水翼艇、氣墊船、小水線面雙體船;快速軍輔船,包括快速運輸艦、快速支援艦等。
目前,在各國的航空母艦、巡洋艦、驅逐艦以及護衛艦中約有3/4的艦船採用了燃氣輪機動力裝置。
近20年來,隨著燃氣輪機技術的發展、高效能航空發動機的改裝以及在燃氣輪機熱力迴圈方面的開發研究,船用燃氣輪機的效能日益先進,技術日臻完善。目前,國外海軍艦船燃氣輪機技術的發展方向主要有3個:開發高壓渦輪新型葉片塗層技術;降低有害物排放,開發多種低排放技術;發展油耗更低、效率更高的中冷回熱艦用燃氣輪機技術。
羅羅公司的AE1107發動機派生的MT7燃氣輪機輸出功率4~5MW(6000~7000馬力)。2012年,MT7被選為美國海軍船-岸聯結器(Ship-to-Shore Connector,SSC)未來氣墊船的動力系統。該些氣墊船今後20年將代替目前美國海軍氣墊登陸艇(LCAC)的氣墊船。新的氣墊船將用於迅速調配美國海軍艦船和岸上之間的人員和車輛。在每艘氣墊船上,MT7汽輪機將與提供推動力和升力的先進齒輪系統相結合。羅羅公司還將設計和製造進排氣系統。
艦船用燃氣輪機市場預測
未來中國的軍用艦船下水速度加快,近兩年增速在30%以上。雖然在目前軍船動力系統中,柴油機佔據存量優勢,未來中國驅逐艦和護衛艦都將採用燃氣輪機作為動力,燃氣輪機的存量將超過柴油機。
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燃氣輪機一般是燒天然氣,也可以換燃料,比如汽油柴油。船舶用大燃機是一樣的。
船用燃氣輪機是現代艦船上的一種重要的動力裝置, 它是將空氣先經壓縮機加溫,然後,通入燃燒室。燃油在燃燒室燃燒,產生高溫燃氣,再進入渦輪機,衝擊渦輪機上的葉片,使渦輪機高速轉動,帶動推進機工作。燃氣輪機不需要鍋爐,重量輕、體積小、功率大,可作為大型艦船的主機。