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舰用蒸汽轮机与燃气轮机相比,性能真的相差很大吗?

舰用蒸汽轮机与燃气轮机相比,性能真的相差很大吗?
2021年12月13日 21:22 新浪网 作者 铁戈飞马

  现代舰艇越来越多的开始使用全燃动力或者柴燃联合动力模式,抛弃了之前的蒸汽轮机和柴油机动力的原因就在于蒸汽轮机虽然输出功率大、但是启动时间长、全套系统占地面积过大;柴油机虽然经济性高,但是输出功率小也是其最大的缺点。所以有着输出功率大、启动速度快、体积小重量轻的燃气轮机成为越来越多的舰艇动力首选,当然燃气轮机也不是没有缺点,其最大的缺点就是经济性差。

  

  舰用蒸汽轮机系统

  

  舰用柴油机组

  

  舰用燃气轮机

  

  至于舰用蒸汽轮机和舰用燃气轮机性能上的差距真的很大吗?

  其实不然,比如现代级导弹驱逐舰上装备的四台蒸汽轮机,最大输出功率高达10万马力,推动满载排水量8500吨的现代级导弹驱逐舰依然能够达到32节的航速。同样美国8300吨级的伯克2级导弹驱逐舰装备了四台LM2500燃气轮机,最大输出功率9.2万马力,也能推动伯克级导弹驱逐舰达到32节的航速。所以从蒸汽轮机和燃气轮机的输出功率来说,蒸汽轮机的性能丝毫不差,而且蒸汽轮机使用的是价格便宜的重油,经济性也要比燃气轮机高很多。

  

  但是对于伯克级、现代级这种主战舰艇而言,对于动力系统的要求还是比较高的、比如受制于舰艇内部空间有限和排水量的限制,要求动力系统占地面积尽可能小和轻,同时因为这类搭载导弹的主力战舰在战争中需要机动航行以躲避敌方反舰导弹的打击,所以对于舰艇的加速性和机动能力也有一定的要求等等。

  燃气轮机是一种轴流式或离心式动力系统,从内部结构来说的话,大量空气被吸入发动机后经过高低压增压机压缩至更高压力后,紧接着在燃烧室内和燃油混合被点燃产生高温高压燃气,这股高温高压燃气直接从喷口喷出就是飞机上使用的涡喷发动机,如果在燃烧室后面布置多组涡轮系统将其热能转换为机械能并输出的话,放在飞机上就是涡桨动力、放在直升机上就是涡轴动力、放在军舰上就是可以带动螺旋桨的燃气轮机动力。所以从其产生动力的流程来看,燃气轮机并不需要冷却水等介质,所以有着结构简单、质量轻的优点,同时轴流式燃气轮机和离心式燃气轮机都是通过涡轮转子转速提升来增加输出功率的,所以也有着启动速度快、加速性强的优势,往往从怠速提升到最大功率输出只需要短短几分钟即可。

  

  蒸汽轮机是一种老旧复杂的动力系统,从整个蒸汽轮机结构来说,大量的循环水先在锅炉内被加热成高温高压蒸汽,然后这股高温高压蒸汽进入蒸汽轮机内推动涡轮转动,将热能转化为机械能,做功后的高温高压蒸汽释放热量凝结成水后,再被循环泵加压、过滤重新送入锅炉内循环加热,而且锅炉在工作过程中从点火到冷却水加热成高温高压蒸汽需要大量的时间,从燃油锅炉加热循环水到循环水变成高温高压蒸汽推动汽轮机旋转至少需要几个小时之久,特别是大功率蒸汽轮机启动速度更慢,所以在启动速度方面就比较缓慢,同时锅炉在燃烧过程中还需要大量的冷却水对锅炉进行冷却处理,所以更多的子系统也使得蒸汽轮机占地面积更大和质量更重。

  那么从舰艇对于动力系统的要求来说,显然占地面积大、重量高、启动时间缓慢的蒸汽轮机就显得很被动,所以这也是为什么越来越多的主力战舰纷纷装备舰用燃气轮机的原因所在。

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