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從FT-8型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展歷程看QC-128的未來(lái)發(fā)展
燃?xì)廨啓C(jī)是現(xiàn)代海軍大中型艦艇的主要?jiǎng)恿?,在工業(yè)驅(qū)動(dòng)和發(fā)電領(lǐng)域的用途也很廣。QC-128是沈陽(yáng)黎明發(fā)動(dòng)機(jī)公司在我國(guó)第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的渦噴航空發(fā)動(dòng)機(jī)——“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的輕型燃?xì)廨啓C(jī),額定功率11.5MW,最大輸出功率12.8MW,熱效率27%。
QD-128是QC-128的民用發(fā)電版本
從各方面來(lái)看,QC-128都和美國(guó)通用電氣公司(GE)于60年代研制的LM-1500燃?xì)廨啓C(jī)很相似。1959年,應(yīng)美國(guó)海軍的要求,通用電氣公司開(kāi)始為美國(guó)海軍研制新型燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置。LM-1500采用當(dāng)時(shí)在美國(guó)空、海軍戰(zhàn)斗機(jī)上已經(jīng)大量使用的J79渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)作為改裝的原型機(jī),最大輸出功率15000馬力(約11MW),熱效率33%。應(yīng)該說(shuō),LM-1500還有很大的發(fā)展?jié)摿?。不過(guò),后來(lái)GE公司在發(fā)展LM-1500的后繼型號(hào)時(shí),并沒(méi)有在LM-1500的基礎(chǔ)上改進(jìn),而是以TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)重新研制。這個(gè)后繼機(jī)就是后來(lái)大名鼎鼎的LM-2500。
GE公司的LM-1500燃?xì)廨啓C(jī)
既然GE沒(méi)有給我們留下現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn),那么QC-128的未來(lái)發(fā)展方向在哪里呢?我認(rèn)為,美國(guó)普惠公司(Pratt & Whitney Group,P&W)與我國(guó)合作研制的FT-8燃?xì)廨啓C(jī),也許是一個(gè)可參考的對(duì)象。
FT-8燃?xì)廨啓C(jī)是在普惠公司的JT8D-219渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上,由普惠公司和我國(guó)成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司于20世紀(jì)80年代合作研制的一款航改型三轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C(jī),輸出功率24.5MW,熱效率37%。要說(shuō)JT-8D,得從它的原型J52渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)談起。
FT-8燃?xì)廨啓C(jī)
J52(普惠公司編號(hào)為JT8)最早是為空射導(dǎo)彈研制的,后來(lái)在美國(guó)海軍的攻擊機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)上找到了用途。普惠公司于1955年從海軍取得資金開(kāi)始J52的研制,第一代J52,即J52-P-3于1955年12月首次臺(tái)架運(yùn)轉(zhuǎn),1959年裝在北美羅克韋爾公司制造的“獵犬”式空射導(dǎo)彈上首次飛行。此后,為適應(yīng)擬裝飛機(jī)更大推力的要求,普惠公司在J52原型機(jī)的基礎(chǔ)上前后研制了J52-P-6/P-408/P-409等不同型別。從J52-P-3發(fā)展到J52-P-408,發(fā)動(dòng)機(jī)外廓直徑?jīng)]有變化,長(zhǎng)度增加不到40毫米,重量?jī)H增加78.5公斤,推力卻增大了50%。J52系列具有起動(dòng)迅速、維護(hù)簡(jiǎn)便、使用潑辣等優(yōu)點(diǎn)。在70年代,該發(fā)動(dòng)機(jī)在美國(guó)海軍噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的使用效率最高,每月的單臺(tái)飛行時(shí)數(shù)超過(guò)了海軍當(dāng)時(shí)所用的其他任何發(fā)動(dòng)機(jī)。配裝這種發(fā)動(dòng)機(jī)的A.4M曾創(chuàng)造了1小時(shí)之內(nèi)和1日之內(nèi)攔阻著艦次數(shù)最高紀(jì)錄。
J52渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),該發(fā)動(dòng)機(jī)性能與“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)。
JT-8D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)就是由J52發(fā)展而來(lái)。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,其主要改動(dòng)是將J52的低壓壓氣機(jī)從五級(jí)改為四級(jí),再加上兩級(jí)新研制的風(fēng)扇;為了驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和壓氣機(jī),增加了兩級(jí)渦輪,再在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)外面加上與發(fā)動(dòng)機(jī)等長(zhǎng)的全環(huán)形外涵道,冷熱空氣混合排氣。
FT-8燃?xì)廨啓C(jī)是由美國(guó)普惠公司和成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司在JT8D-219渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上聯(lián)合研制的中等功率三轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C(jī)。1986年8月8日,成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司與美國(guó)普惠公司正式簽署合同,聯(lián)合設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)FT-8燃?xì)廨啓C(jī)。FT-8工程正式誕生。
結(jié)構(gòu)上,F(xiàn)T-8燃?xì)廨啓C(jī)由燃?xì)獍l(fā)生器(GG8)和動(dòng)力渦輪(GT8)兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成。其中,燃?xì)獍l(fā)生器是由JT8D-219渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)衍生而成,由美方負(fù)責(zé)研制,成發(fā)負(fù)責(zé)動(dòng)力渦輪的研制。從JT8D-219到FT-8的改動(dòng),主要是去掉渦扇,重低壓壓氣機(jī)加級(jí),由原來(lái)的4級(jí)增加到8級(jí),重新設(shè)計(jì)低壓壓氣機(jī),高壓壓氣機(jī)不變,由此得到一個(gè)完整的雙轉(zhuǎn)子燃?xì)獍l(fā)生器;再配上成發(fā)研制的動(dòng)力渦輪,就構(gòu)成了一個(gè)完整的三轉(zhuǎn)子燃?xì)廨啓C(jī)。
從各方面來(lái)看,昆侖發(fā)動(dòng)機(jī)與J-52發(fā)動(dòng)機(jī)都具有很大的可比性:從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,昆侖發(fā)動(dòng)機(jī)采用4級(jí)低壓壓氣機(jī)+7級(jí)高壓壓氣機(jī),共11級(jí)壓氣機(jī);J-52是5級(jí)低壓壓氣機(jī)+7級(jí)高壓壓氣機(jī),共12級(jí)壓氣機(jī),只比昆侖多一級(jí)低壓壓氣機(jī);從進(jìn)口空氣流量來(lái)看,昆侖發(fā)動(dòng)機(jī)為60千克每秒,J-52是143磅(約合65千克)每秒,二者基本相當(dāng);從推力來(lái)看,昆侖發(fā)動(dòng)機(jī)最大無(wú)加力推力約為72千牛,J-52在這方面要略差一些,為50千牛。這也說(shuō)明昆侖的核心機(jī)性能比J-52要高。這也意味著,借鑒從J52到FT-8的經(jīng)驗(yàn),研制QC-128型號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展型號(hào),有很大的可行性。
如果能借鑒從J52到FT-8的經(jīng)驗(yàn),在QC-128的基礎(chǔ)上,重新設(shè)計(jì)低壓壓氣機(jī)和低壓渦輪,保持高壓壓氣機(jī)和高壓渦輪不變,再配上一個(gè)合適的動(dòng)力渦輪,就可以獲得一款性能與FT-8相當(dāng)?shù)?0MW級(jí)中等功率燃?xì)廨啓C(jī)。我國(guó)80年代在基于英國(guó)Spey發(fā)動(dòng)機(jī)研制燃?xì)廨啓C(jī)(410B機(jī)組)時(shí)已具有重新設(shè)計(jì)低壓壓氣機(jī)的經(jīng)驗(yàn),而FT-8動(dòng)力透平為我國(guó)自己設(shè)計(jì)、制造,已生產(chǎn)多臺(tái),得到了考核。因此完成這個(gè)項(xiàng)目,對(duì)我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)水平而言,難度不算大。這個(gè)性能,已經(jīng)與20世紀(jì)90年代初的LM-2500(24.7MW)和烏克蘭的UGT-25000基本型相當(dāng),可以作為QC-280和QC-185的備份型號(hào),用在出口型軍艦上。(鐳射)