中國燃氣輪機攻克這項技術難關 軍艦戰力進一步提高

近日有消息說國內相關單位已經攻克了大中型燃氣輪機間冷系統關鍵技術，研制成功燃氣輪機緊湊高效間冷器，為國產燃氣輪機提高效率打下了堅實的基礎。。

我們知道燃氣輪機優點就是體積小、功率大、安靜性能好，已經成為現代水面艦艇主要動力系統，不過現在使用的燃氣輪機還處于簡單循環階段，也就是說空氣經過燃燒室加熱之后直接帶動推進系統，因此燃氣輪機熱效率較低，尤其在中低速之下，所以有些水面艦艇在中低速度下采用柴油機作為動力系統。

為了改善燃氣輪機熱效率，人們想出了多種辦法，其中一個就是間冷器，燃氣輪機從原理上來講屬于熱機，能量來源于空氣受熱膨脹，因此燃氣輪機能量一個衡量標準就是進出燃燒室空氣溫度差，提高這個溫度差最直接辦法就是增加燃燒室溫度，但是燃燒室、高壓渦輪耐受溫度也是有限制，所以燃氣溫度不能無限制提高，在這種情況下，人們反其道而行之，降低進入燃燒室空氣溫度，這樣就可以不增加燃燒室本身溫度的情況下，提高燃燒室兩側空氣溫度差，這就是間冷器工作原理。

從相關資料來看，間冷器一般安裝在低壓壓氣機和高壓壓氣機之間，也就是空氣經過低壓壓氣機之后，經過間冷器再進入高壓壓氣機，中冷器降低了空氣進入高壓壓氣機時的溫度，高壓壓氣機的壓縮耗功因此減少，整個機組的比功率得到提高。同時，由于中冷器的使用，高壓壓氣機的出口溫度也相應降低，這樣就增加了燃燒室兩側空氣溫度之差，提高了燃氣輪機效率。不過研制高效率、緊湊型間冷器是這個技術領域的關鍵，間冷器難題在于不能對空氣流動造成太大阻礙，還要進行高效率熱交換，處理不好反而會影響燃氣輪機效率，水面艦艇上面運用對于設備體積和重量也有一定限制，另外系統工作環境也比較嚴酷，對于可靠性要求較高，所以研制難度非常大，國內相關單位經過努力，克服了通道形式、結構設計、芯體優化、整體成型等一系列從設計到優化、從理論到工藝的技術難關，研制成功新型高效間冷模塊，完成了全溫全工況全壓力測試，取得了比較優秀的成績，為國產燃氣輪機提高性能打下了堅實的基礎。

需要指出的是單純憑借間冷器并不能完全改變燃氣輪機熱效率較低的問題，還需要回熱器進一步增加燃氣輪機熱效率，前面說過燃氣輪機能量只有一小部分用于推進，大部分實際上都流失掉了，回熱器負責把這些熱量再收集起來，送回燃燒室，這樣就可以降低燃料需要，從而改變燃氣輪機效率不高的問題，在這種情況下，燃氣輪機熱量循環變得更加復雜，因此采用間冷回熱燃氣輪機也被稱為復雜循環燃氣輪機，我們最為熟悉的復雜循環燃氣輪機就是WR21燃氣輪機，它就是通過采用間冷回熱等技術手段，成功提高熱效率，改善燃氣輪機經濟性能。

中國相關單位除了在間冷器，也在回熱器領域取得了技術突破，所以國產復雜循環燃氣輪機出現可謂指日可待，國產水面艦艇作戰能力將會得到進一步提高。