ob电竞官网入口我国重型燃气轮机突破百年技术桎梏航母和驱逐舰迎来自己“心脏”
发布时间:2024-07-11 16:42:27

  ob电竞官网入口重型燃气轮机技术封锁的历史背景主要源于其高技术门槛和战略重要性。重型燃气轮机被誉为机械工业的“皇冠上的明珠”,具有极高的技术复杂性和战略价值。

  燃气轮机全称为燃气涡轮发动机(Gas turbine engine或Combustion turbine engine)燃气轮机可以是一个广泛的称呼,基本原理大同小异,包括涡轮喷射引擎等。

  而一般所指的燃气涡轮引擎,通常是指用于船舶(以军用作战舰艇为主)、车辆(通常是体积庞大可以容纳得下燃气涡轮机的车种,例如坦克、工程车辆等)、发电机组等的。与推进用的涡轮发动机不同之处,在于其涡轮机除了要带动压缩机外,还会另外带动传动轴,传动轴再连上车辆的传动系统、船舶的螺旋桨或发电机等。

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  按照输出功率来划分,燃气轮机可分为微型、 轻型和重型三类。其中微型和轻型燃气轮机可由航空发动机改制而成,功率通常在 50MW 以内,可用于工业发电、 船舶动力、管道增压、坦克机车、分布式发电及热电联供等场景;重型燃气轮机功率在 50MW 以上,主要用作陆地 上固定的发电机组,如城市电网。

  相较微型、 轻型两类燃气轮机,重型燃气轮机是一种能源高效转换、洁净利用、多领域应用的核心装备,是工业强国的一个重要标志。因其极高的设计、制造、试验难度和极大的经济、科技和军事价值,是世界各国竞相发展的重大装备。

  作为世界上最早开始研发重型燃气轮机的国家,早在50年代,英国就已经研发出了G6型燃气轮机,而在随后的几十年里,诸如奥林普斯,海神这些闻名于世界的重型燃气轮机也先后问世,即便是在英国国力逐渐衰弱的今天,英国在重型燃气轮机领域依然保持着领先地位,目前英国2艘伊丽莎白女王级航母所用的MT30燃气轮机,就是世界上最先进的重型燃气轮机,仅靠两台就可推动排水量达6万吨的伊丽莎白女王级航母。

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  美国通用电气(GE)和德国西门子公司等公司在二战前后就已经开始了燃气轮机技术的研发,并且一直走原始创新的技术路线,这种长期的技术积累使得他们在这一领域形成了巨大的技术优势。

  长期以来,重型燃气轮机设计、制造、试验等尖端技术完全垄断于德国西门子、美国通用电气、日本三菱等少数公司。这些公司不仅在技术和市场上占据主导地位,还通过市场换技术等方式进一步巩固了他们的垄断地位。而重型燃气轮机作为大型舰艇和重型装备的核心动力来源,一直是各国关注的重点。

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  上世纪80年代以来,世界上最先进的大型水面舰艇基本都采用燃气轮机联合动力装置,如美军的阿利伯克级导弹驱逐舰,日本的爱宕级、金刚级导弹驱逐舰等ob电竞官网入口。由于多方面的原因,我国舰艇燃气轮机同国际先进水平相比一直存在很大差距,诸多领域动力落后的状态,已成为制约大型水面舰艇发展的“瓶颈”,其技术曾仅被世界上少数几个发达国家所控制,先进的燃气轮机在西方国家仍然限制对华出口。

  上世纪80年代初期,我国海军决定在第二代导弹驱逐舰上使用燃气轮机。由于当时国内自研的数型燃气轮机或是可靠性无法满足要求,或是功率、效率等性能不理想,因而决定从国外引进型号。美国通用动力公司的LM2500在综合性能上优于英国同类型号,且在80年代中期,美国允诺逐步转让LM2500的技术,使我国获得仿制生产LM2500的能力,因此我国决定,在052型驱逐舰上安装LM2500燃气轮机。

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  但在052型首舰“哈尔滨”号开工之时,事情已经发生了变化。西方重启对中国的武器技术、装备输出禁令,LM2500的引进受阻,中国仅获得4台成品LM2500以及1台用于培训、实验的LM2500样机。从当时的形势判断,中国已经很难再获得新的舰用型LM2500燃气轮机,技术授权与转让也不可能。甚至该机型后续的大修工作,美方也不再提供帮助。

  相比西方国家,中国在重型燃气轮机的起步非常晚,甚至于比航空发动机的起步还要晚,直至90年代末,中国才真正开始对国产燃气轮机开展一系列研发工作。而在2008年以前,美俄英德等国不仅掌握着燃气轮机市场的大部分份额,同时还握有生产燃气轮机的所有关键技术,而作为后发国家,我国此前如果想要制造燃气轮机ob电竞官网入口,除了要从西方国家手里进口核心零件,每年还得交钱买周边技术跟技术许可。

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  即使在民用市场,西方国家也对中国实施了技术封锁,导致我国只能长期依赖仿造、引进、合资等方式来获取重型燃气轮机技术。

  中国燃气轮机的发展源于苏联的援助。1951年,前苏联专家来华指导米格-15战机研制,中国专家首次深入了解其内部结构。随后,前苏联又提供米格17战机技术,助力中国实现自主生产组装。

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  与此同时,中国在汽轮机研制方面取得进展,1953年捷克斯洛伐克专家协助我们成功研制出6兆瓦发电蒸汽轮机。但1959年中苏关系恶化后,燃气轮机技术便与外界隔绝,无论是西方还是苏联阵营,均对此技术严加保密。

  直至90年代末,中国才真正开始对国产燃气轮机开展一系列研发工作,并且基础技术主要来源于底子较为薄弱的苏联以及乌克兰,尽管起步晚,但是中国却从国外获得了不少先进的燃气轮机,其中最著名的还属中国从乌克兰的UGT-25000,依靠对这些成熟的参考样品进行逆向研发,中国先后制造了多款国产重型燃气轮机。

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  中国还通过引进乌克兰的UGT-25000燃气轮机技术,成功研制出了QC-280燃气轮机,该燃气轮机的国产化率更是达到了100%。这对于我们来说又是新篇章。

  进入21世纪,随着西气东输等项目的进行,再加上液化天然气的大量进口,我国重新获得了发展重型燃气轮机的动力,但是,这时的中国,也遭到了外国企业严密的技术封锁,为了在最短时间内弥补技术差距,我国采用了市场换技术的模式,进口了一批比较先进的重型燃气轮机,但是这并没有改变受制于人的局面,而外国工程师全程拒绝我国技术人员靠近设备,国产的整机成品不仅只准在国内销售,还必须雇请外国工程师维护,这无疑刺伤了相关行业人员的自尊。

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  看文献、查资料、翻译外文文献、去电厂学习。“缺少专家就把自己培养成专家,缺少经验就试出经验。”这便是当年东方电气工程师们的信念。

  上个世纪八十年代,东方人创造了第一代东方“争气机”——30万千瓦汽轮机。今天,新时代“争气机”的接力棒已然交到新一代东方人的手中。2009年,一支年轻的团队传承先辈的创业初心,正式踏上自主研发F级50兆瓦重型燃气轮机(简称“G50燃机”)的攻坚之路。

  2001-2007 年 6 年间,中国由哈气-美国通用、东气-三菱重工、上气西门子、南气-美国通用等 4 个联合体引进了 E 级和 F 级重型燃气轮机 60 余套共 2000 万千瓦。通过这一过程,国内 四大重型燃气轮机制造企业掌握了E级和F级重型燃气轮机的冷端部件制造和整机组装技术,但是核心的设计和热 端部件制造技术仍然为外方所垄断,不得不主要依赖进口。

  直到 2019 年,中国才完成了 F 级 300MW 燃机第一级动 叶、静叶和燃烧室的制造ob电竞官网入口,东方电气集团首台 F 级 50MW 重型燃气轮机原型机整机点火试验成功,才表明中国突破 了一系列“卡脖子”关键核心技术,初步获得了重型燃机高温部件制造技术能力,初步具备了自主研制 E 级/F级重 型燃机的全过程能力。

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  从重型燃气轮机关键核心部件国产化进展来看,以市场主流的F级重型燃气轮机为例,目前中国重型燃气轮机生产与制造技术国产化率大幅提高,中国燃气轮机零部件数量国产化率可达到 80%-90%,但燃气轮机零部件价值的国产化比重还不到70%,唯有埋头苦干,才能实现技术的追赶和超越。

  在UGT-25000的国产化过程中,不仅是技术的引进,还有着消化吸收和改进提高。借鉴了LM25000的装备使用经验,我国对UGT-25000的第一阶段系列改进,通过中船重工703所、西安航空发动机集团、哈尔滨动力集团的努力,2004年首台国产化的UGT-25000的试制,性能与乌原产机组性能相当,国产化率达到了60%以上。

  此后的第二阶段国产化工作,主要将国产化率提高到95%以上,基本实现材料、工艺等国产化。目前,完全国产化的机组——QC280已经批量生产,为中国052D、055型新一代水面舰艇建造提供了必要的动力保障。

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  上世纪90年代中后期,我国“太行”涡扇发动机的技术突破,为我国燃气轮机的大发展带了更大可能。第一型“太行”改型燃气轮机是QD70,船用型为QC70,是中国第一型7000千瓦燃气轮机,1996年开始研制,2006年投入使用。

  针对大中型水面舰艇的需要,中国在“太行”涡扇发动机的基础上还推出了功率达25000马力的QC185燃气轮机。QC185作为中档功率燃气轮机,可作为驱护舰的主动力,这也标志着我国在装备自主研制生产的舰用燃气轮机道路上又迈进了关键的一步。

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  2015年,中国攻克铼金属单晶叶制造难题,大幅提升燃气轮机技术至美俄水平。随后,我国成功研制太行110、GT25000及CGT40等燃气轮机。最新50兆瓦F级燃气轮机,工作温度低、热效率高,性能接近H级。

  目前中舰使用最多的燃气轮机,便是国产化UGT-25000得来的QD280型燃气轮机,而此次中国研发的R0110型燃气轮机,无论是技术还是动力方面都远超中国之前拥有的任何一款燃气轮机,在IOS条件下,这款燃气轮机可输出11.45万千瓦的动力,非常适合用于航空母舰。

  当下,我国2艘国产航母仍在使用蒸汽轮机作为动力,而一旦换上了燃气轮机,将使其动力大幅提升,可以在海面上高速航行,提高机动能力,甚至对于舰载机滑跃起飞时的限制也会少很多。

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  从封锁到仿制再到自给自足,中国在重型燃气轮机上的发展是飞速的。更是实现了从“0”到“1”的突破,使得中国迎来了自己的“心脏”,更是解决了中国“心脏病”等问题,“卡脖子”时代也随之消失了。

  从军工到民用,在上下一心的努力下,中国重型燃气轮机终于突围登上全球主流水平,与GE、西门子的差距进一步减小,这让国家能源卡脖子装备、航母舰用燃机和航改发动机,开始发起了对西方装备封锁的反击。

  就在2月底,中国攻克世界主流大功率重型燃气轮机技术,搞出了300兆瓦F级重型燃机,第一台样机在上海成功总装下线月,我国首台自主研制 15 兆瓦重型燃气轮机 ——“G15”在四川德阳总装下线,为我国加快形成自主燃机谱系和优化能源结构提供了支撑。

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  据公开资料显示,2023 年3月,我国首台具有自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机 G50 (以下简称“G50”) 在中国华电清远电厂正式投入商运,实现了我国自主重型燃机从“0”到“1”的突破。

  值得一提的是今年5月,中国商务部、国家科技部、国家工信部三部委联合发布公告,对燃气轮机等产品和技术进行出口管制。

  燃气轮机作为一种重要的装备,其主要的材料是航空燃气轮机,一旦被窃取和泄露给敌对势力就会对我国的战略安全造成巨大的威胁,所以我国出口管制燃气轮机是为了维护国家的安全。

  这些敏感技术的出口对我国的安全和利益都有着极大的影响ob电竞官网入口,中国此前也对稀土出口进行了管制,稀土作为一种工业重要的元素,是一种不可替代的资源,但是我国的稀土资源占据了全球60%以上,因此,这也在一定程度上为我国在发展的同时,也可以依靠稀土资源作为一种强大的武器。

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  正是这些敏感的重要的技术的出口被采纳,对这些重要的技术进行出口管制,这就大大的推动了我国产业链的形成,阻止了敏感的技术的扩散ob电竞官网入口,有利于维护我国的在世界上的核心竞争力!