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中国“航改燃气轮机”,研发图谱次亮相北京航展

2017-12-04 09:33:11 zhousi1199 11

在2016年珠海航展上,中国航空发动机集团作为最年轻的军工集团,以“新形象·心飞跃”为主题,首次亮相珠海航展,引发各界广泛关注。在2017年第十七届北京航展,中国航发再次惊艳亮相,并以“军民融合”为主题展出多项展品,不同的是,在中国航发的展台前,不见了“太行”发动机这样举世瞩目的“国之重器”,取而代之的是多款燃气轮机产品,也更加契合“军民融合”的主题。

 首次亮相中国“航改燃气轮机研发图谱

中国航发沈阳发动机研究所燃机总体设计部张柯高级工程师向本刊记者介绍到,本届航展他们重点展出的产品是QD70燃气轮机,它是以著名的国产“太行”航空发动机为基础上魔改出来的小档功率轻型燃气轮机,它的功率为7MW级,效率为31%,,可按需求分为工业型、舰用型、双燃料型和备用电源型,是国内首款满足《通信用燃气轮机发电机组》标准的双轴燃气轮机。目前整机完成各项试验考核示范累计完成10000小时,整体综合指标达到世界先进水平。除了QD70燃气轮机之外,中国航发在现场还展出了一款100千瓦级微型燃机,该款燃机具有清洁、高效、可靠、寿命长、体积小、起动迅速、加载能力强、运转平稳等特点,可采用天然气、柴油等多种燃料,额定发电机功率100千瓦,发电效率为13%(简单循环)成26.5%(回热循环)、热电联供综合效率高达76%。

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QD70燃气轮机

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100千瓦级微型燃机

    除了上述的两款燃气轮机之外,在中国航发的展台前,还竖立着一面展板,为我们首次完整地呈现出中国航空改燃气轮机的产品研发图谱。除了QD70之外,太行发动机还衍生出了40MV,效率42%的QD400型燃气轮机,和功率18MW,效率38%的QD185型燃气轮机。此外,在昆仑航空发动机的基础上还衍生出了QD128型燃气轮机,这几款发动机在舰船动力和工业生产领域均发挥着重要作用。

    近年来,“昆仑”和“太行”航空发动机的相继研制成功,实现了我国航空发动机研制历史的重大突破和跨代超越,走出了我国自主设计研制航空发动机的道路。依托航空发动机技术的研发体系,中国航发沈阳发动机研究所在航空发动机基础上改型燃气轮机,研制成功功率范围涵盖1-110兆瓦十多个型号的微、轻、重型燃气轮机,形成航改燃气轮机系列化发展谱系。近年来国家实施“两级”重大专项工程,提升“航空发动机及燃气轮机”为国家战略性新兴产业,中国自主研发和制造生产的燃气轮机,是军民深度融合发展的典型装备。

“航改燃”的巨大优势

      据介绍,燃气轮机具有高效率、低噪音、低排放等特点,因此在能源电力、航空航天、舰船车辆等多个领域均有广泛应用,燃气轮机在我国的应用集中于能源发电和舰船动力两个方面。在舰船方面,燃气轮机与传统内燃机舰船动力装置相比,具有功率大、质量轻、启动快、加速性和机动性好、经济性高、维护方便、用水量少、可快速更换等优点,可大大改善舰船的战术技术性能。

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国产化的UGT-25000燃气轮机

    而燃气轮机由于工作原理和航空发动机基本相同,核心技术也与之有相似之处,从原则上讲,如果能发展一台采用高循环参数、高新技术装备的高性能核心机(或燃气发生器),则可发展一系列的发动机,包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮

轴发动机以及地面和舰船用的动力。即用不同的方法来利用燃气发生器输出的高温高压燃气,就可得到不同的发动机。如果将这股燃气驱动一个带动负载设备(例如发电机、水泵、油泵)或船用螺旋桨的涡轮,那么原用于上天的航空发动机就可变为地面或舰船的动力了,这就是

航空发动机在非航空领域中的应用。在燃气发生器后用来驱动地面装置的涡轮称为动力涡轮,燃气发生器加上动力涡轮称为地面或舰船用燃气轮机。一般动力涡轮的转速较高,而带动的发电机、水泵、油泵及船用螺旋桨等设备的转速均较低,因此,在动力涡轮与设备间需装减

速装置。

中国航空改燃气轮机的产品研发图谱

    据介绍,航空发动机改装的燃气轮机,是把那些成熟的航空发动机加以适当改型而成,有的甚至在新航空发动机研制阶段中或研制之初,就开始着手地面燃机的改型。改型的情况视发动机的种类不同而不同。对涡轮喷气发动机,去掉尾喷管并适当改进后,加装动力涡轮;对涡轮风扇发动机,去掉或改变前面的风扇部分,适当变更涡轮,去掉尾喷管,加装动力涡轮;对涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机,由于它们在飞机上使用时就是输出轴功率,因而改装的工作量较小。

    在燃气轮机发展的初期,自航空发动机改装工作就破人们所重视,由于航空发动机体积小、质量轻,故最初只是经改装后用作舰艇的推进动力装置。这方面工作于20世纪40年代在英国开始,50年代后世界航机改装事业迅速发展,对燃气轮机的发展起了很大的推进作用。近几十年来,通过对先进航空发动机的改装及技术移植,研制出许多性能先进的舰用燃气轮机。著名的如被西方诸多水面舰艇采用的LM2500燃气轮机就是在TF39军用型及C F6-6民用型航空涡轮风扇发动机基础上改制而成的。

    我国水面舰船动力燃气轮机化还处于起步阶段,据媒体报道,目前仅有10余艘驱逐舰采用了燃气轮机作为动力。虽然,近年来国产QC280重型燃气轮机相继投产,解决了中国水面舰艇动力的困局。但是,其他中小型水面舰艇仍然需要大量装备燃气轮机,因此,未来燃气轮机发展潜力巨大。而航改燃由于技术成熟,可以大批量生产,未来将有助于缓解中国水面舰艇动力系统更上一个台阶。

    结语

      “太行”、“昆仑”这样的航空发动机能发展出这么多的衍生型号,为国防和现代化建设发挥着重要贡献。可见,发展军工企业不仅仅是提高军事装备发展的手段,而且能带动整个国家科技水平的提升。目前,国家提出军民融合发展的战略,通过双轮驱动,必将在未来不断结出更多的硕果。


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