有人说英国伊丽莎白女王号航母的燃气轮机很牛,为什么呢?
⇚▔有人说英国伊丽莎白女王号航母的燃气轮机很牛,为什么呢?
MT30燃气轮机,全世界最好的舰用燃气轮机,没有之一
英国伊丽莎白女王级航母使用的燃气轮机,是英国罗尔斯·罗伊斯推出的MT30舰用燃气轮机,目前全世界最好的舰用燃气轮机。至于其牛逼程度,简单说就是美国的两款科幻战舰,DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰和自由级濒海战斗舰都是使用MT30燃气轮机。别忘了,美国可以本身拥有舰用燃气轮机产量最大,经典的LM2500燃气轮机的国家。
MT30燃气轮机,功率34MW~40MW
确定使用MT30的客户(按数字循序):澳大利亚猎人级护卫舰、意大利利亚斯特级两栖攻击舰、日本自卫队30FFM护卫舰、英国26型护卫舰、美国朱姆沃尔特级驱逐舰、美国自由级濒海战斗舰、韩国大邱级护卫舰、英国伊丽莎白女王级航母。
MT30燃气轮机,是罗尔斯·罗伊斯公司根据其遄达800型航空发动机基础上进行改进,两者保持80%的零部件通用率。遄达800系列发动机主要供波音777使用,已经累计飞行超过600万小时,可靠率达到99.99%。跟其他舰用燃气轮机相比其主要优势在以下几个方面。
高功率和功重比
MT30燃气轮机功率目前最大,其在15℃标准环境温度下,最大功率可以达到40MW。在38℃的高环境温度情况下,依旧可以以34MW的高功率持续工作8小时,30MW功率稳定工作。比LM2500、WR21等前代燃气轮机都要高的多。而其整机重量只有22吨重,连同附属设备和安装底座总重量也就27吨,功重比达到1.33千瓦/千克,要比其他25MW级燃气轮机功重比高25%以上。
可怕的可靠性和易维护性
MT30燃气轮机在试验阶段,就通过了1500小时的持续运行耐久测试,包括高温、高盐度、高水汽等极端环境测试。该燃气轮机设计冗余度非常好,热部件大修时间达到12500小时,整机大修时间24000小时,平均每次修理维护后无故障时间在2000小时之上,平均修理维护时间仅需4小时(不包含冷机时间)。
不仅如此,MT30维修十分方便,整机采用模块化结构设计,维护模块可以方便拆卸和换取,出现故障时只需将备用模块换上就可以不耽误发动机运行。并且所有模块都已预先做了平衡处理,更换后不需要做就地平衡,发动机便可直接工作。同时该发动机还带有自检系统,工作状态以数据图表形式展示给操作员,出现异常可以及时提醒并给出可能性故障原因,十分方便进行及时维护,发动机维护人员平时只需要检查液位和目视检查。
油耗率低,环保不挑食
MT30燃气轮机在最大持续功率状态时,油耗率为207克/千瓦·时,这一数据要比经典的LM2500+燃气轮机的235克/千瓦·时要好,甚至可以与全功率的中高速舰用柴油机相比(约210克/千瓦·时),可以说经济性和续航性能都非常出色。
而且MT30燃气轮机采用环形燃烧室,可以使用新的环保、可再生燃料。燃烧充分,能满足目前各国所有对氮化物、硫化物、二氧化碳排放的环保要求,有害排放物不到普通柴油机的一半,整个功率范围内不会出现可见烟。
MT30现在可以说无愧于世界最强舰用燃气轮机的称号,全世界30MW级以上的舰用燃气轮机,目前除了MT30外,就只有LM2500+G5和GT25000系列(包括乌克兰的UGT25000和我国国产化的CGT25000)。这方面我国通过吃透GT25000系列,完成100%国产化之后,解决的急需的缺乏大功率舰用燃气轮机的问题,并且在055驱逐舰上首次实现4台CGT25000燃气轮机实现全燃动力配置。但还是要清醒的认识到,CGT25000型目前性能还不如LM2500+系列,功重比较低,维护间隔和寿命较差,是占着体积大才在总功率上有优势。
下一阶段,对GT25000型燃气轮机的深度改进型已经开始,动力问题是我国工业发展的老大难问题,这方面没有捷径,只有不断努力和探索。
┱✺有人说英国伊丽莎白女王号航母的燃气轮机很牛,为什么呢?
这个问题老梁来回答。
咱也别有人说了,英国人的燃气轮机确实牛。老罗罗(罗尔斯.罗伊斯公司)造的能差了吗?
全世界一说燃气轮机就两条路子,一条老罗罗,惠普,GE弄的航空发动机改型船用燃气轮机,另一条是西门子,ABB和GE弄的工业用途的重型燃气轮机。
老罗罗一百多年的技术积累走到现在算是行业前茅吧!
MT30燃气轮机和女王号航母
咋说呢?这燃气轮机牛是很牛,两台MT30燃气轮机就带动了那么大个的女王号航母,但这绝对不是航母的最好选择。
说航母还得看蒸汽轮机和核动力。
说道这里估计有小伙伴要说了:“你快拉倒吧!蒸汽轮机这玩意都是古董级别的物件,咱别这么搞笑好不啦!”
别介呀!核动力这是航母最终标配,这您的承认吧!可核动力这玩意靠啥输出动力呢?还不是蒸汽轮机吗?
用不用不在古董不古董,而是在他这能力可用不可用上。
英国的女王号使用燃气轮机,最终使得女王号使用的是全电力推动,全电力推动这很好,但这玩意缺点多多。
就拿他的两台MT30燃气轮机带动排水量为六万四千吨的航母,瞅着挺牛的,咱辽宁舰还四个锅炉呢?但您记住女王号航母还有四台大型柴油机作为动力不足进行补充发电呢?
您别看这装备,MT30燃气轮机对外输出的动力压根就不够女王号使唤的,最高速度才二十六节,听这数据您要是没啥感觉,咱就举例说一下。
就这速度离着放飞自我还差一截,凑活着弄个垂直起飞或者短距离起飞就得了,至于弹射起飞您就别想了,航母的速度就提供不了这条件。
您要装备弹射起飞,这速度最少二十七节,好了的这要求在三十节以上,您二十六节?这差一节啊,虽然是一节,但您也别想了。
最简单的说,当年法国的戴高乐号,最大航速跑出了二十五节,法国人也是要面子的,对外宣称是二十七节,非要装弹射装置,好了,勉强装了美制C-13弹射器,这弹力还行,弹个二十二吨的物件还是能上天的。
就这要上三十吨的超级大黄蜂就完全没辙了,这也造成了戴高乐航母上起飞的飞机燃油和作战半径只有超级大黄蜂的一半。
当然欺负个没有航母的国家还成,但真要打起来,这就有的吧嗒嘴了。
现在的飞机,您这重量超不过三十吨,这都不好意说自己先进,毕竟您挂的东西越多,这才越有价值不是。
所以说MT30燃气机是好东西,但用到航母上这有点不合适了,动力输出还是差那么个意思。
也就是说大型航母尤其是弹射型航母,您这还的是蒸汽动力有劲。
当然燃气轮机您整到护卫舰,驱逐舰上这也是一个不错的选择,他提供的动力足够撑起这些舰艇的航速,还是那句话,用在航母上,这就缺了点,技术还是支持不起来。
不过当他成熟了,咱也应该有了自己独领风骚的燃气轮机了,毕竟弯道超车这就是咱的属性,这也没啥害羞的!
最后说一句MT30确实是好东西。
是目前功率输出最大的燃气轮机,达到了惊人40兆瓦,而且持续输出时间也比一般的燃气轮机要高,重量也只有二十二吨,就这重量塞那个位置都合适,能够节省老大一笔的空间,多放点导弹也是好的。
这货维修起来也方便,整个是模块化的,拆下来换上就可以,东西不错。
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号称日不落帝国的英国尽管已经衰落了,但是烂船还有三分钉,英国作为工业革命的发源地,还是散发着落日的余晖。而作为生产伊丽莎白号航母的MT30燃气轮机的罗尔斯·罗伊斯(简称罗罗)公司,在发动机等军工领域还是处于世界领先地位。
MT30燃气轮机可以在海洋中允许在-40℃到37.8℃之间的环境温度下平稳运行,几乎可以满足世界所有地方的战争环境,战时的可靠性拥有保障。而且MT30燃气轮机还能在最大和最小功率之间切换自如,提供稳定、连续的运行动力。其动力涡轮机惯性为170 kg·m2,为了防止发动机在满载减载的情况下停机,它的推进系统轴可以保持大于550 kg·m2,其他燃气轮机保持这个数值非常困难,螺旋桨会因此受损,无法稳定运行。
而MT30燃气轮机总散热量为38 kW,机械空间温度为35ºC,进气温度为15ºC时需要15 kg/s的空气质量流量,对于不带齿轮箱的MT30组件,功率质量比约为1.1-1.25 kW/kg,单位燃料消耗量为额定功率0.216 kg/kWh,这意味着MT30的热效率约为39.0%。因此在MT30燃气轮机在90秒内从初始旋转加速到怠速通常小于80秒,但在自动启动过程中,发动机在油门可用前保持怠速5分钟(起动后预热),具体功率空气质量流量比为333.3 kJ/kg。
(MT30轴功率在环境温度15℃时的比油耗变化,MW为功率兆瓦,rpm为动力涡轮机转速SFC为功率质量比,kg/s为进气流量,K为排气温度)
而且MT30燃气轮机从怠速(挂空挡)状态达到规定功率的指示时间非常短,要达到4 MW的输出功率,所需时间仅为12 s,然后约为1兆瓦/秒的加速度至36兆瓦的额定功率,从空挡到额定功率仅需38秒。也就是说,MT30燃气轮机从零初速到开足马力约为7.2分钟。由于其卓越的启动速度,MT30没有特殊冷却程序的要求,也没有正常停机后重启的限制。
而其他军舰或者航母的推进装置大多是蒸汽轮机,包括尼米兹级的核动力航母也是蒸汽轮机,其推进系统在冷启动时因技术含量的不同,需要几小时到十几小时不等。如果在战时发生机械故障,这些军舰或者航母基本就成为了无动力的活靶子,而且不易于捕捉战机。因此为了节省采用蒸汽轮机的航母或者军舰的冷启动时间,各国军舰处于战备状态时,都不会完全停机熄火,而是保持轮机锅炉里“小火煨着”的启动状态,这无疑会造成能源的浪费或者加快机械的耗损。而从冷启动到开足马力的无缝切换,目前MT30燃气轮机是启动时间最快的。
尽管MT30的最大功率需要在3350和3600转/分 rpm(动力涡轮机转速)之间才能达到。但是在满载最重的条件下,MT30只需2750转/分,就可以提供32兆瓦的功率,因为它达到了最大扭矩114千牛米。MT30只要其功率超过最小额定功率0.7兆瓦的怠速,涡轮工作就可以平稳运作,这确实非常无解。
MT30燃气轮机除了节省燃料外还实现了低废气排放。2004年MT30的测试数据中,其以气体为燃料的比燃料消耗量为0.201 kg/kWh,效率为42%。但是2016年同一涡轮机比燃料消耗量为0.216 kg/kWh,效率为39%。它意味着MT30燃气轮机尽管在效率和低碳排放上数据有所性能下降,但是还是在可控制的范围内。而且MT30燃气轮机在50%与100%的负荷相比,比油耗只提高了约14%。这是可以接受的水平。
(柴油机和燃气轮机的废气成分对比,柴油机氮气排放为75-76%,燃气轮机为66-72%;柴油机氧气排放为13-14%,燃气轮机为12-18%;柴油机二氧化碳排放为4.6-5.6%,燃气轮机为1-5%;柴油机氮氧化物排放为110-1500 ppm, 燃气轮机为20-220 ppm;柴油机二氧化碳排放为60-200 ppm,燃气轮机为 5-150 ppm;柴油机颗粒物排放为150-180 ppm,燃气轮机为 5-40 ppm)
而MT30的维护保养没有“3级”和“4级”维护,因此MT30的维护每周少于90分钟。所谓3级维护操作,需要专业技术人员。他们可在机器所在地或维修服务专用区域操作,在诊断之前通常需要进行更复杂的检查。而AFNOR 60-010制定的4级维修包括非常重要的维修操作,需要特殊的技术专业知识。负责执行这些操作的技术人员必须具有特定的资格。他们通常作为一个团队,在专业经理的监督下工作。这可以包括预防性干预措施,如振动或红外线热水平分析,或纠正工作,如泵大修。预防性操作尤其如此,例如检查锅炉的燃烧情况或涉及使用测量仪器的任何调整。这也是纠正措施的情况,如更换泵或气缸。
(俄罗斯冒烟的航母)
而且MT30采用模块化设计,它不是分体式外壳,维修时不需要拆解零碎的零件。因此燃气轮机的检修比柴油机更简单。在维修时,温度高的涡轮机壳需要冷却。这是通过细水雾液滴完成的,但为了确保套管不会因高淬火速度而受损,必须控制细水雾液滴的大小。最大流量为25 dm3/分钟。当环境温度较低且有可能结冰或由于空气湿度高,可从第三级高压压缩机中排出空气。最大引气需求不应超过4 kg/s。
在定期清洁MT30燃气轮机内部部件时,为了达到燃气轮机的高效率和满功率,需要压缩机和涡轮机具有较高的内部效率。对于去除在海上行驶时积累的盐沉积,罗罗公司建议使用60℃温水进行清洗循环。MT30组件中有一个整体式油箱加热器。如果受到污垢或油性沉积物的污染,建议使用经批准的CSS260水性清洗液。为了最大限度地减少维护负担,还可以根据需要和使用情况减少清洗频率。清洗系统的工作压力为60bar,最大流量为42dm3/min,所需水量约为120-160dm3。
这意味着使用MT30燃气轮机的船只,不仅可以节省时间和成本,也无需太多的高级技术人员。更重要的是它可以充分提高军舰的使用效率,进而发挥海军的最大作战能力。要知道各国的军舰都是按照三三三原则在规划使用,也就是三艘在日常的战备执勤,三艘在船厂维护保养,三艘是在建的最新型号军舰,在减少了维护和保养后,可以解放出在船厂维护保养的时间。可以说MT30燃气轮机的维护是在做减法,因此美国海军采用综合全电力推进的军舰是MT30的最大消费者。2008年,MT30开始服役,为美国海军第一艘自由级濒海战斗舰提供动力,时速超过了40节。而且由于MT30燃气轮机拥有“即拆即用”的傻瓜式便捷使用,还获得了日本,意大利,韩国等国家海军的订单。MT30目前已被选为7种以上船型的燃气轮机的首选。
(自由级濒海战斗舰)
而罗罗公司的野心还仅限于此,它还一直致力于实现将其军用转民用,计划在未来在18-22万艘液化天然气油轮使用它的MT30燃气轮机。因为全球的军舰即使全部使用它的发动机,撑死也不到1万艘,一眼就能看到利润的天花板。而且由于军事泄密和技术禁运的原因,也很难实现罗罗公司最大的商业利润。而改装为民用后在某些技术和功能上进行阉割后,就没有这些顾虑。
这也是欧美和日本军工企业最牛的地方,当军用和民用并进,打开市场后,军工企业的研发投入就不再大量需要国家的补贴,依靠产生利润来推动技术的创新以及吸引科技人才。而苏联和俄罗斯的很多军工企业倒闭,或者研发资金不足,就是由于无法将军用转为民用市场,当其国家经济不景气时靠国家补贴的形式就难以为继。而且这些可以民用军用自由切换的企业,在战时可以发挥生产力,美国之所以能够在太平洋战争中打败日本的一个重要原因,是由于它的民军双栖企业在战时的生产力比日本高了差不多十倍。
而且像罗罗公司这种军工企业,还可以将其公司的股票上市后,向资本市场募集资金。也可以用其发行的股票作为激励的手段给公司的人才,也不会担心出现由于薪酬问题而被挖走人才。而且投资者在军工企业的成长中也可以获利,实现共赢。这种商业模式的建立才是老牌工业国家的军工企业屹立不倒的秘诀,形成了军工科技发展的良性循环。即使被兼并收购,只要技术还在就能一直传承下去。
而依靠举国体制的苏联模式,比如乌克兰的黑海造船厂已经倒闭,又或者像俄罗斯没倒的军工企业也只是吃苏联的老本,可持续发展的动力确实不如欧美国家的军工企业。军用和民用并重的发展模式才是真正的高屋建瓴,确实值得我们学习和借鉴,而这不是一句弯道超车就可以抹平的差距,毕竟别人也搞了几百年的基础工业,不可能会因为一时的衰落而变成一张白纸。
☉¡有人说英国伊丽莎白女王号航母的燃气轮机很牛,为什么呢?
英国的“伊丽莎白”号配置了2套〔萝尔斯.萝伊斯〕公司的/MT-,30型号的燃气轮机组作为动力系统,没有啥牛不牛的,“MT-30”燃气轮机组还差一点拖死“伊丽莎白”项目。
世界第一梦幻/美国第一代隐身技术驱逐舰“朱姆沃尔特”级最初配套了/MT-30 燃气轮机组2017、2018连续两年发生窝轮叶片断裂等等严重故障、被迫无奈从新更换了其他燃气轮机组……
“航改”燃气轮机组是现代版的驱逐舰、护卫舰、轻型航母的标配动力系统。
比较质量可靠、排名在前的是美国人的:“LM2500”系列燃气轮机组系列产品、以及中美技术合作研发的/LM2500+4G/LM6000PD系列燃气轮机。
中国在“航改”燃气轮机的研发上绝对是后来居上成绩可圈可点/QC128系列燃气轮机组已经装配到国产驱逐舰。
与“MT30”系列燃气轮机比肩齐名的舰船用燃气轮机组很多、当然/MT系列燃气轮机也是一型可以选择的舰船动力系统。
Ⓐ░有人说英国伊丽莎白女王号航母的燃气轮机很牛,为什么呢?
为什么说英国伊丽莎白女王级号航母装备的舰载燃气轮机很牛呢?因为从舰载燃气轮机这个行业分类来说,现阶段装备在女王级航母上的MT30燃气轮机是全球范围内输出功率最强的舰载燃气轮机,其最大输出功率高达36兆瓦,后期有望达到40兆瓦的输出功率,两台MT30燃气轮机既能推动满载排水量达到6万吨的女王级航母达到25节的最大航速。作为对比来看的话,现阶段各国驱逐舰装备的舰载燃气轮机中,比如广泛装备各国海军驱逐舰的美国LM2500系列舰载燃气轮机,现阶段发展到最新的G4版本持续输出功率已经达到31兆瓦,而伯克级导弹驱逐舰则需要搭载四台LM2500燃气轮机才能达到最大32节的航速需求,同样我国的055大型导弹驱逐舰搭载的国产QC280舰载燃气轮机最大输出功率也达到了30兆瓦,但是推动满载排水量高达1.2万吨的055大型导弹驱逐舰也需要四台。所以一个是满载排水量高达6万吨的中大型航母、一个是满载排水量达到万吨级以上的大型导弹驱逐舰,但是两台单台输出功率36兆瓦的MT30既能满足6万吨的航母航速需求,1万吨出头的导弹驱逐舰却需要四台单台输出功率达到30兆瓦的燃气轮机,所以你说女王级航母搭载大MT30燃气轮机牛不牛?其实说起女王级搭载的MT30燃气轮机出身,这台舰载燃气轮机是基于罗罗自家研制的瑞达800航空发动机衍生而来,而瑞达800航空发动机则是全球最大的双发民航客机B777的装机动力。那么一个是世界上最大的双发民航客机发动机、由此衍生而来的燃气轮机则是世界上输出功率最强的舰载燃气轮机,不可谓不强啊!当然更为仔细来说的话,同样搭载MT30燃气轮机的美国DDG1000导弹驱逐舰也搭载了两台MT30燃气轮机,但是DDG1000满载排水量不过1.5万吨;那么满载排水量翻了四倍的女王级航母也装备了两台MT30燃气轮机,为什么也能达到相差不大的航速需求呢?首先女王级航母搭载的动力系统不只有两台MT30燃气轮机,还有两台瓦锡兰公司的单台输出功率11兆瓦的巡航柴油机组,外加两台发电用的9兆瓦柴油机组。使得女王级航母在航行过程中,总输出功率高达112兆瓦的输出功率中有80兆瓦可以用于推动四台先进永磁感应电机推进航母达到最大25节的航速需求。其次DDG1000导弹驱逐舰除了装备了两台MT30燃气轮机外,也装备有2台单台输出功率8兆瓦的4500型燃气轮机,使得其总输出功率高达88兆瓦,88兆瓦的输出功率中有78兆瓦用于推动两台永磁推进电机推动DDG1000达到最大30节的航速需求。可能看到这很多人还是很疑虑,毕竟女王级航母和DDG1000用于推进的功率几乎相差不大,但是一个是万吨级驱逐舰、一个则是6万吨的中大型航母。其实这背后就在最大航速上和不同船体结构下的兴波阻力上的区别了。对于航行在海上的军舰而言,首先不同结构的船型所产生的吃水深度不一样、排水表面积也不一样,那么因为吃水深度和排水表面积不同,所产生的航行阻力也不一样。对于满载排水量高达6万吨的女王级航母而言,其船体结构更为庞大排水表面积也就更大一些、同时因为吨位更大吃水深度也更深、那么所产生的航行阻力也就更大一些,相比吨位更小、吃水深度更浅、排水表面积更小的DDG1000导弹驱逐舰而言,两艘军舰达到同样的航速所需要的的推进功率也就不一样了。另外对于军舰而言,航速每上升一节、所需要的的推进功率可能是翻一番的上涨之中,那么对于最大航速只有25节的女王级航母和最大航速达到30节的DDG1000导弹驱逐舰而言,虽然都装备了两台MT30燃气轮机,但是由于排水表面积不一样、吃水深度不一样,同样80兆瓦的推进功率,可以推动满载排水量只有1.5万吨达到30节的最大航速,但是却只能满足满载排水量高达6万吨的女王级航母达到25节的最大航速。
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