爱吱声

标题: 太行110能上航母吗 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2023-10-24 07:01
标题: 太行110能上航母吗
本帖最后由 晨枫 于 2023-10-24 08:25 编辑
8 z" K/ M: U6 V& Z7 B8 }8 N1 \8 ^; H4 a) v; I# M+ W
“太行110”重型燃气轮机通过产品验证鉴定了。看来已经量产、发运了。这是与涡扇10“太行”涡扇同源的发动机，当然不是简单的“航改燃”。
6 x' @5 A5 r+ [  o9 |, g
" r$ m/ R8 \$ |% n2 k+ U7 T
7 w/ q. [& i, w7 t/ n& H太行110重燃: i8 _5 d; j5 u' R

2 T( n5 c6 z3 {9 S6 R2 P$ T ( a3 u" C6 @- V- A3 k% N
已经发运了
- p2 ~# l8 x  V, X- r# e
$ r! n+ D7 V: |( z“太行110”设计功率110兆瓦，可使用燃油、天然气等多种燃料，适合热电联产、天然气调峰、联合循环发电等，还可配合风电、光伏、水电等作为调峰电力。与同等功率的火电相比，一年可减少碳排100万吨，联合循环一小时发电超过15万千瓦-小时，可满足15000个家庭一天的用电。
3 E( N" {( _4 N
3 d/ W* x) Q  n$ q9 \“太行110”在2019年获得国家能源局列为首批燃气轮机创新发展示范项目，2020年改进型重燃总装下线，2022年在中海油深圳电厂气动示范运行，目前已累计运行超过14000当量小时，其中单台运行时数超过7000当量小时。# `8 }0 e. K7 a8 l+ R7 Z
# O* ^  U; r$ f% e1 z- }
从一开始，人们就对“太行110”是否会上舰有浓厚的兴趣。作为驱护舰的动力，“太行110”嫌大了，但用于航母动力，在功率级上正合适。美国“小鹰”级航母用8台锅炉，产生210兆瓦的功率。两台“太行110”正好合适。
( d3 |+ R7 j3 V7 C+ N
5 |* C* A- L% [1 D根据“小鹰”级运作经验，在中速巡航时，4台锅炉停炉节油，余下4台锅炉就足够航行动力和一般电力需要了。问题时剩余公路很少，加速时间很长，从10节加速到20节需要150-300秒，加速到30节需要其余4台锅炉开始出力才可能，4台锅炉的极限速度为28节，另外4台锅炉从升火到全功率则需要1-2小时。6 @. m4 y4 `" R
; s' F! f3 J- i' d& `7 f
相比之下，核动力反应堆是常年运转的，没有升火时间的问题，从10节加速到20节只需要60-90秒，加速到30节则在10分钟以内完成。加速性是航母使用核动力的原因之一。最大功率、油弹载量、补给频次、在航率、全寿命使用成本等方面，核动力并无特殊优势。
& [7 p4 U- A$ L( O: z7 g7 \
9 C5 r2 H# p8 y6 `0 v  i( g( ~中国海军见识燃气轮机是从美国LM2500开始的，装在052级112舰（“哈尔滨”号）和113舰（“青岛”号）上。LM2500体积小、功率大、耗油低、启动快，据说90年代中国工程师首次接触时，惊叹“此物只应天上有”。* b0 ?6 Z( M' M" o, `# V

" O  Z/ Z5 t2 a% ~当然，见少识寡的年代早都过去了，中国海军也解决了燃气轮机动力问题。这是1993年中国从乌克兰引进的UGT25000（也称DA80），人称“狗头两万五”。国产化后，也称AGT25000，更多时候直接简称为GT25000。0 p7 t* c! X% _4 D( [
" g9 \" I5 \: A% n3 k
乌克兰的Zorya-Mashproekt及其前身研发和制造了前苏联所有的舰用燃气轮机，UGT25000是在90年代设计的第三代。有意思的是，UGT25000诞生时，乌克兰和俄罗斯已经渐行渐远，而且乌克兰和俄罗斯都没有相应的造舰需求，UGT25000意外地成为“中国特供”。
7 j- p% @8 p1 Q: L6 }) ~* m: S
" B/ _% ^8 h- n' y国产化并解决了最初的技术问题后，GT25000已经成为中国海军的主力燃气轮机，装用052x级和055级驱逐舰。6 e7 B# O/ i& c( _; Z

, t9 T8 K3 v$ m' p/ n. ?
3 A- h/ m& k3 s' v! `, r和“太行110”相比，UGT25000有点傻大黑粗9 A. R* B2 B7 m% @( D- W

1 S: U  [1 |( k4 \& h3 s
8 N- I2 K; ~, m! Z; JLM2500要细巧一点，但也没有差太多，毕竟是60年代设计的5 |; q& c. |$ ^# n0 r, A
3 \/ P% \" W" t: U  \. a( c
但受限于母体基本技术，GT25000比较“傻大黑粗”，不过热效率和LM2500相当，都在36-38%范围。5 _/ ?7 e* p' c3 c5 o

2 a# i1 y7 s' Z9 l% A; ~5 c“太行110”与UGT25000或者LM2500相比，明显短粗。短是因为压气机效率大大提高，用较少的级数达到更高的压缩比。粗是因为更大的空气流量，毕竟这是110兆瓦，UGT25000和LM2500都是25兆瓦级的。
. d- @8 M) K) V0 x" g2 l1 _0 L! Q; E. A% ^6 O. h) C
这也意味着“太行110”不可能直接替换GT25000，功率太大了。但用于航母呢？这是一个有趣的问题。+ A  ^  P& Z' {0 p
4 W! y( W" \. J# q
“尼米兹”级2台威斯汀豪斯A4W反应堆提供194兆瓦的功率。也就是说，两台“太行110”就超过“尼米兹”的功率了。如果说“尼米兹”级的功率受到反应堆的限制，“小鹰”级的8台锅炉提供210兆瓦功率，和两台“太行110”更加接近。
; P$ b0 Z! l) ^
; o! c/ J, A1 t$ b) a' P“小鹰”级的航速达到32节，“尼米兹”级只有“30+”节。在设计的时候，“尼米兹”级稍低的航速还引起过担忧，因为当时美国海军舰载机的起飞是按照“小鹰”级的航速设计的，此前的“福莱斯特”级是34节，“中途岛”级是33节，战时的“埃塞克斯”级也是33节，“小鹰”级已经降低了。) y& g9 ~7 a6 c0 ]3 _( T+ n

) z. \/ n) B1 Q9 @. `  T( Y据报道，“辽宁”号和“山东”号也是31-32节，8台锅炉提供164兆瓦功率，但排水量比“小鹰”级要低很多。" R8 E0 l7 N, i

' f2 p+ k$ x* O; K$ V不管“太行110”是否最终上舰，“福建”号是肯定用不上了。未来中国航母也可能更大，达到10万吨满载排水量，两台“太行110”还是核动力？
6 @& Z' @5 V4 M$ ?5 o% n( k- M! d. z$ k% I" T1 F/ U8 g
核动力有很多好处，但全球航程实际上并不重要，因为护航舰队还是需要加油的，舰载机的航空燃油也需要途中补给。核动力航母最大的好处是自己不需要加油，降低舰队的加油负担。至于核动力才能提供充足的蒸弹或者电弹动力，在蒸弹时代是有意义的，在电弹时代未必。电力就是电力，用什么原动力发电并不重要。; |) ]' z( n; @5 m/ d

, t# K7 k  M- r8 v3 x( F而且从中国海军现实的作战半径出发，加油负担并不突出。“小鹰”级的航程达到19300公里，中国常规动力航母也达到相应航程的话，够用了。
+ S% I7 M5 D. u' _! ~# p. W) x5 z8 u/ ?3 a6 q
重要的是，“太行110”提供了全新的舰船动力可能。0 U2 I' p- a+ e# w
- y; e, u( K5 L/ N  q0 ]2 v1 _
舰船燃机已经发展到第四代，采用中冷和回热，简称ICR，以罗尔斯-罗伊斯WR21为代表。中冷是在中压和高压压气机之间对进气水冷，降低进气温度，降低进气背压，提高进气密度，提高进气质量流量。回热是用废气余热预热高压压气机出气，提高燃烧室进气温度，增加燃烧室出力。' M- `* _. M2 A. |' N0 J8 J
0 ^5 @( g+ N: N3 |

  k0 R( x2 j# L- ?$ t3 yICR比一般燃气轮机增加了中冷（intercooler）和回热（recuperator），用中冷提高进气密度，用回热提高进气温度，达到增加出力、降低油耗
$ U' T( ^+ x8 |. T+ _9 \0 k
+ W# T5 t3 z. @9 z! L
! r& C8 }, A: @- F) n罗尔斯-罗伊斯WR21
& f( J6 J: `( I" w" U; ~
" w3 [$ t# X. g/ N4 a- v& O这样一冷一热貌似多此一举，其实不然。% W" a# d1 S' X: H

7 R- Y' O6 h4 Z3 _燃气轮机是外燃机，尽量增加空气流量才能增加燃油流量，提高出力。同时，更大的燃气流量也提供更大的功率，吹动动力涡轮，最终转化成机械能。所以中冷是必要的。先进的汽油发动机也用中冷，对涡轮增压后的空气冷却，提高最终进入燃烧室的空气密度，使得单位体积气缸里能注入更多的空气和燃料，提供更大的出力。8 U+ p$ |' l$ I* C5 m7 b' F

* _  Z: |: q; ^3 E$ i  ~" I7 ?燃烧室的功用是提高燃气温度。用同样多的燃料，当然进气温度越高，即使燃烧温升不变，出口温度也越高。进气温度提高后，当然空气密度下降，这里就是一个优化问题了。8 p  V: E6 \" }' M" x
$ _$ v. Q; o; |( e9 b) S
ICR燃气轮机的油耗与中速柴油机相当，对于舰船动力来说，很省油了。柴燃联合里的柴油机就是中速柴油机，甚至高速柴油机。也就是说，用054A的油耗，达到055的动力。乌克兰号称也在研制ICR燃机，但资金、应用和战争使得这一梦想可能永远停留在梦想里。更加省油的低速柴油机太大太重，一般只用于大型低速民船。* h: B2 r. n) q" T: i

0 s, {# O* ?' CICR燃气轮机的有点在于高度整合的热力学循环，缺点也在于高度整合的热力学循环。中冷器和回热器要小心翼翼地启动、并入，否则可能造成燃气轮机工况异常，严重的时候可能会停车。
; ^. u5 i5 D% z1 ]. O
( @. [) ^9 a0 _! f6 U英国45型驱逐舰用罗尔斯-罗伊斯WR21作为主要动力，但诺斯罗普在设计中冷器的时候，对热带海水温度较高考虑不足，导致燃烧室工作异常，严重时中冷器本身也可能过热损坏。' e; S6 U! F5 @/ d( s3 F, A

6 }0 o* n; E1 [+ X8 t' R5 b另一种联合循环是废热循环，燃气轮机在机械出力、直接驱动发电机的同时，高温排气通入废热锅炉，产生高温蒸汽，推动汽轮机发电。燃气轮机的排气温度高达600C以上，足够产生高温蒸汽。! Y0 o5 _( E* U8 b; D5 R

0 K0 x2 v: s4 R3 j . J$ F) U6 e. `' Z0 J% @, B
燃蒸联合循环0 G& ]0 L8 H, J4 T/ B  n

% M) G' s4 o, w1 V1 @核反应堆的一回路在150大气压下，蒸汽只能达到342C的温度，真正用于产生动力的二回路只能达到70大气压、260C，二回路蒸汽才驱动汽轮机。燃气轮机的废热锅炉的热工参数大大高于二回路，达不到超临界热电机组的水平，但热力学效率比舰船核动力更高是肯定的。% b7 b0 U5 S+ M. q: O; ^1 u
  Z- m6 B9 o3 f7 a( v+ K8 r2 T3 y: v
燃蒸联合在发电厂常用，但在舰船上还没有使用，原因在于锅炉的体积和重量较大。既然用上体积小、重量轻的燃气轮机了，就不会再用锅炉。+ C' i4 |6 |  a# b
' e3 _/ K, A/ {  i9 _$ t
但航母上不一样。8台锅炉降低到2台燃气轮机和2台锅炉，体积和重量上还是有利的。重要的是，热效率比单纯锅炉还要高，而加速性大大高于锅炉动力。
' ~7 G4 P- p" ^5 T3 ?* [4 m! Z1 Q* ~9 M" E0 Q
在中速巡航的时候，一台燃气轮机的功率就够用。但废热锅炉需要两台全时工作，避免升温循环所需的时间，需要工作中的燃气轮机的排气同时通入两个废热锅炉。待机燃气轮机的启动和加速很快，需要全功率的时候，再启动就可以。" l1 f, W, i: M) `& m6 t
* V8 I% s, q& Y4 n
燃蒸联合循环也是天然的综合电推（IEP）的原动力，电推进和系统用电一体化，特别适合航母上的用电大户如电磁弹射、电磁拦阻、有源相控阵雷达，以及未来的能量束武器。航母的主要武器依然是舰载飞机（包括有人和无人），未必会用能量束武器作为主要进攻武器，但用于防御还是很给力的。; i% N! n7 n, o& D& p0 z
" H' ~8 Q9 A5 k+ P- t6 b% U2 d
按照中国的航母建造模式，004很可能是003的小改，依然采用传统的锅炉动力。一般期望005开始将为全新设计，电弹、电拦已经在003/004上验证过了，核动力还是常规动力将是全新设计设计的核心部份。
- N! U' R# ~; Y1 m1 ~
3 B3 T2 |* Z. }6 I) f两台“太行110”可提供的功率已经超过“尼米兹”的核动力，而且具有加速性和经济性好的特点。也就是说，常规动力、10万吨级航母在动力上已经准备好了。燃蒸联合循环会是选择吗？
作者: nukearchie    时间: 2023-10-24 10:35
应该这就是为004准备的，难怪一直没听到004 的消息
作者: 晨枫    时间: 2023-10-24 11:25
nukearchie 发表于 2023-10-23 20:35
6 w8 q; H# y4 v应该这就是为004准备的，难怪一直没听到004 的消息

( ^/ W$ x) ]6 Y  h那倒不是。太行110是为发电设计的。
作者: nukearchie    时间: 2023-10-24 11:47
晨枫 发表于 2023-10-24 11:25) O: \' }9 ^$ V
那倒不是。太行110是为发电设计的。
2 a% x7 [8 X" l, [# j4 B7 t- {8 X
说都这么说
作者: 大黑蚊子    时间: 2023-10-24 13:33
晨枫 发表于 2023-10-24 11:25
( i- g) |: N- u: [) Z! m那倒不是。太行110是为发电设计的。
1 H4 J. p1 ?: a5 q) Q. t
所以004是全电推动？
作者: huma    时间: 2023-10-24 14:36
辽宁号改装是否用他呢！刘大响放屁没想，后来人终于放响了。想要放的更响 ，同志还需努力
作者: 晨枫    时间: 2023-10-24 21:36
大黑蚊子 发表于 2023-10-23 23:33
! D% Y& G3 g2 W  x$ L所以004是全电推动？

2 F; m+ H( G' M! q那得005了，004估计和003一样
作者: 晨枫    时间: 2023-10-24 21:36
huma 发表于 2023-10-24 00:36" ]! ~' T( q! w+ v6 Q0 H6 U
辽宁号改装是否用他呢！刘大响放屁没想，后来人终于放响了。想要放的更响 ，同志还需努力 ...

8 c3 [; k" s; L) T这太费事了，比加装电弹还要费事
作者: pcb    时间: 2023-10-24 21:47
“蛀牙哦武器”
作者: pcb    时间: 2023-10-24 21:49
“太行110” 能烧重油吗？
作者: 晨枫    时间: 2023-10-24 22:24
pcb 发表于 2023-10-24 07:49
9 U' B% _; m$ Z/ P) ~2 H$ y“太行110” 能烧重油吗？
+ ?% w8 O0 o# a0 E. j7 D  x
不烧重油烧什么？
+ V# J0 T6 `3 I8 L
/ Z2 R# q+ y! F% O1 v7 m* t工业燃气轮机都能烧重油.
作者: 晨枫    时间: 2023-10-24 22:26
pcb 发表于 2023-10-24 07:47
. G3 ]: c/ w! n6 ^4 I7 u: W“蛀牙哦武器”
! f0 J" x8 u( n. T, v$ G* X! v
就怕牙蛀的不够，还要加蛾
作者: 阿迪    时间: 2023-10-25 18:02
nukearchie 发表于 2023-10-24 10:35! B4 i: p' ?  T  f7 h
应该这就是为004准备的，难怪一直没听到004 的消息

4 I' R: n. Q) S( G6 b似乎看到已经有分项招标公告了。



欢迎光临 爱吱声 (http://aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2