從FT-8型燃氣輪機的發展歷程看QC-128的未來發展
燃氣輪機是現代海軍大中型艦艇的主要動力,在工業驅動和發電領域的用途也很廣。QC-128是沈陽黎明發動機公司在我國第一臺具有自主知識產權的渦噴航空發動機——“昆侖”發動機的基礎上發展而成的輕型燃氣輪機,額定功率11.5MW,最大輸出功率12.8MW,熱效率27%。

QD-128是QC-128的民用發電版本
從各方面來看,QC-128都和美國通用電氣公司(GE)于60年代研制的LM-1500燃氣輪機很相似。1959年,應美國海軍的要求,通用電氣公司開始為美國海軍研制新型燃氣輪機動力裝置。LM-1500采用當時在美國空、海軍戰斗機上已經大量使用的J79渦輪噴氣發動機作為改裝的原型機,最大輸出功率15000馬力(約11MW),熱效率33%。應該說,LM-1500還有很大的發展潛力。不過,后來GE公司在發展LM-1500的后繼型號時,并沒有在LM-1500的基礎上改進,而是以TF39渦輪風扇發動機為基礎重新研制。這個后繼機就是后來大名鼎鼎的LM-2500。

GE公司的LM-1500燃氣輪機
既然GE沒有給我們留下現成經驗,那么QC-128的未來發展方向在哪里呢?我認為,美國普惠公司(Pratt & Whitney Group,P&W)與我國合作研制的FT-8燃氣輪機,也許是一個可參考的對象。
FT-8燃氣輪機是在普惠公司的JT8D-219渦扇發動機基礎上,由普惠公司和我國成都發動機公司于20世紀80年代合作研制的一款航改型三轉子燃氣輪機,輸出功率24.5MW,熱效率37%。要說JT-8D,得從它的原型J52渦噴發動機談起。

FT-8燃氣輪機
J52(普惠公司編號為JT8)最早是為空射導彈研制的,后來在美國海軍的攻擊機和戰斗機上找到了用途。普惠公司于1955年從海軍取得資金開始J52的研制,第一代J52,即J52-P-3于1955年12月首次臺架運轉,1959年裝在北美羅克韋爾公司制造的“獵犬”式空射導彈上首次飛行。此后,為適應擬裝飛機更大推力的要求,普惠公司在J52原型機的基礎上前后研制了J52-P-6/P-408/P-409等不同型別。從J52-P-3發展到J52-P-408,發動機外廓直徑沒有變化,長度增加不到40毫米,重量僅增加78.5公斤,推力卻增大了50%。J52系列具有起動迅速、維護簡便、使用潑辣等優點。在70年代,該發動機在美國海軍噴氣發動機中的使用效率最高,每月的單臺飛行時數超過了海軍當時所用的其他任何發動機。配裝這種發動機的A.4M曾創造了1小時之內和1日之內攔阻著艦次數最高紀錄。
J52渦噴發動機,該發動機性能與“昆侖”發動機相當。
JT-8D渦扇發動機就是由J52發展而來。從結構上來看,其主要改動是將J52的低壓壓氣機從五級改為四級,再加上兩級新研制的風扇;為了驅動風扇和壓氣機,增加了兩級渦輪,再在整個發動機外面加上與發動機等長的全環形外涵道,冷熱空氣混合排氣。
FT-8燃氣輪機是由美國普惠公司和成都發動機公司在JT8D-219渦扇發動機基礎上聯合研制的中等功率三轉子燃氣輪機。1986年8月8日,成都發動機公司與美國普惠公司正式簽署合同,聯合設計、研制、生產FT-8燃氣輪機。FT-8工程正式誕生。
結構上,FT-8燃氣輪機由燃氣發生器(GG8)和動力渦輪(GT8)兩個相對獨立的部分組成。其中,燃氣發生器是由JT8D-219渦扇發動機衍生而成,由美方負責研制,成發負責動力渦輪的研制。從JT8D-219到FT-8的改動,主要是去掉渦扇,重低壓壓氣機加級,由原來的4級增加到8級,重新設計低壓壓氣機,高壓壓氣機不變,由此得到一個完整的雙轉子燃氣發生器;再配上成發研制的動力渦輪,就構成了一個完整的三轉子燃氣輪機。
從各方面來看,昆侖發動機與J-52發動機都具有很大的可比性:從結構上來看,昆侖發動機采用4級低壓壓氣機+7級高壓壓氣機,共11級壓氣機;J-52是5級低壓壓氣機+7級高壓壓氣機,共12級壓氣機,只比昆侖多一級低壓壓氣機;從進口空氣流量來看,昆侖發動機為60千克每秒,J-52是143磅(約合65千克)每秒,二者基本相當;從推力來看,昆侖發動機最大無加力推力約為72千牛,J-52在這方面要略差一些,為50千牛。這也說明昆侖的核心機性能比J-52要高。這也意味著,借鑒從J52到FT-8的經驗,研制QC-128型號燃氣輪機的發展型號,有很大的可行性。
如果能借鑒從J52到FT-8的經驗,在QC-128的基礎上,重新設計低壓壓氣機和低壓渦輪,保持高壓壓氣機和高壓渦輪不變,再配上一個合適的動力渦輪,就可以獲得一款性能與FT-8相當的20MW級中等功率燃氣輪機。我國80年代在基于英國Spey發動機研制燃氣輪機(410B機組)時已具有重新設計低壓壓氣機的經驗,而FT-8動力透平為我國自己設計、制造,已生產多臺,得到了考核。因此完成這個項目,對我國現有技術水平而言,難度不算大。這個性能,已經與20世紀90年代初的LM-2500(24.7MW)和烏克蘭的UGT-25000基本型相當,可以作為QC-280和QC-185的備份型號,用在出口型軍艦上。(鐳射)
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