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俄海軍的船用燃?xì)廨啓C(jī)為何長(zhǎng)期不堪大用?

2020-04-25 12:18 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



船用燃?xì)廨啓C(jī)和航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有很近的親緣關(guān)系。兩者都是通過(guò)燃?xì)鈳?dòng)渦輪做功,來(lái)產(chǎn)生推進(jìn)動(dòng)力;船用燃?xì)廨啓C(jī)的熱端,和航空發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎是一致的,甚至可以直接拿來(lái)就用。不過(guò)船用燃?xì)廨啓C(jī)和航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)還有一個(gè)很大的不同。就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)調(diào)的是向后噴氣的反推力。而船用燃?xì)廨啓C(jī)需要的是機(jī)械旋轉(zhuǎn)的扭矩。正因?yàn)檫@些不同,造成船用燃?xì)廨啓C(jī)有額外的冷端;而且需要一套復(fù)雜的齒輪減速系統(tǒng),把船用燃?xì)廨喐咚傩D(zhuǎn)的機(jī)械能 經(jīng)過(guò)減速和增加扭矩后,帶動(dòng)船舶的大軸做功推進(jìn)。船用燃?xì)廨啓C(jī)從上個(gè)世紀(jì)60年代以后開(kāi)始流行。最早出現(xiàn)在以美國(guó)海軍領(lǐng)銜的西方水面驅(qū)護(hù)艦隊(duì)作為主機(jī)使用。燃?xì)廨啓C(jī)作為驅(qū)護(hù)艦主機(jī)有固有的優(yōu)點(diǎn)。第一就是升功率特別快,從怠速狀態(tài)到滿(mǎn)功率只需要五六分鐘。

從冷機(jī)狀態(tài)到滿(mǎn)功率狀態(tài)也不過(guò)10分鐘之內(nèi)。而此前的蒸汽燃油鍋爐動(dòng)力,從低速加速到高速需要20分鐘以上;從完全冷機(jī)到開(kāi)機(jī)也需要1到2個(gè)小時(shí)。因此燃?xì)廨啓C(jī)為主機(jī)的艦船,特別適合從巡航航渡狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換到高速戰(zhàn)斗狀態(tài),也適合在港內(nèi)接到命令就迅速的出航。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn),就是燃?xì)廨啓C(jī)是高速自旋,雖然有自旋帶來(lái)的嘯聲,但大部分是短波段噪音。而水中噪音傳播的特點(diǎn),是波段越長(zhǎng)傳播的越遠(yuǎn)。這造成燃?xì)廨啓C(jī)的軍艦在避開(kāi)潛艇和反潛方面也有先天優(yōu)勢(shì)。第三個(gè)優(yōu)勢(shì),是燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)于同功率的燃油蒸汽動(dòng)力和柴油動(dòng)力所占據(jù)的艦內(nèi)體積都要小不少,而且工作環(huán)境清潔,日常維護(hù)工作量小。瀚海狼山(匈奴狼山)認(rèn)為正是這些特點(diǎn),在新造的軍艦中使用越來(lái)越普遍。不過(guò)船用燃?xì)廨啓C(jī)最大的弱點(diǎn)就是油耗高,燃燒效率低,在怠速下效率特別低。



為了解決怠速問(wèn)題,很多艦艇都采用燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)混合或者聯(lián)合的方式,低速巡航時(shí)只開(kāi)動(dòng)柴油機(jī),戰(zhàn)斗狀態(tài)時(shí)才開(kāi)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)。正因?yàn)榇萌細(xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的天然聯(lián)系,因此在冷戰(zhàn)年代,能生產(chǎn)大中型船用燃?xì)廨啓C(jī)的廠家,也基本都是同時(shí)期的飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制造的大家。比如GE、羅羅都是如此。而蘇聯(lián)時(shí)代能生產(chǎn)船用燃?xì)廨啓C(jī)的公司主要是曙光機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)合體,后來(lái)直接改名曙光公司。這個(gè)設(shè)計(jì)所位于黑海邊的尼古拉耶夫市,也就是生產(chǎn)庫(kù)艦和001前身的蘇聯(lián)船廠所在的那個(gè)城市。不過(guò)在冷戰(zhàn)年代,相對(duì)于GE和羅羅。曙光的產(chǎn)品本身問(wèn)題較多。當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)海軍的絕大部分大艦,從驅(qū)逐艦、大型反潛艦一直到核動(dòng)力巡洋艦,包括載機(jī)巡洋艦,幾乎全部采用燃油蒸汽動(dòng)力主機(jī)。這就造成曙光的燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)揮環(huán)境被擠占。而任何發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎都是驗(yàn)證科學(xué),只有用的越多越廣泛,產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品性能才能更好。

在蘇聯(lián)時(shí)代,曙光的大多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)只能應(yīng)用到小型水面艦艇甚至是氣墊船、沖翼艇這些非主流的海軍船舶上。造成曙光的產(chǎn)品質(zhì)量不成熟,甚至一些主流的大型燃?xì)廨啓C(jī)只是半成品。誰(shuí)誰(shuí)家購(gòu)買(mǎi)了其中一些設(shè)計(jì)后,經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)完善才終于頂大梁。而蘇聯(lián)解體后,俄羅斯方面就沒(méi)這么幸運(yùn)了。獨(dú)立后的曙光公司分家給了烏克蘭,而烏克蘭獨(dú)立后沒(méi)有生產(chǎn)任何一艘新的驅(qū)護(hù)艦,因此部分燃?xì)廨啓C(jī)只能賣(mài)給俄羅斯造護(hù)衛(wèi)艦。



不過(guò)2015年后雙方鬧翻。俄方很多已經(jīng)造出船殼的護(hù)衛(wèi)艦瞬間斷了燃?xì)廨啓C(jī)供應(yīng)。無(wú)奈之下,俄方只能宣布“進(jìn)口替代”戰(zhàn)略,讓本國(guó)生產(chǎn)飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的土星公司從頭搞船用燃?xì)廨啓C(jī)。其海軍提出的指標(biāo)要求又過(guò)高,必須從曙光燃機(jī)效率的32%一步到位上升到36%。這明顯是很不現(xiàn)實(shí)的。前面說(shuō)了,船用燃機(jī)還有飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有的巨大冷端和變速齒輪等系統(tǒng)。對(duì)剛剛從頭研發(fā)而且人才流失嚴(yán)重的土星來(lái)說(shuō),指標(biāo)太高,反倒欲速則不達(dá)。


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