055的QC280看似不差，却无法反映中美燃气轮机真实的研制水平

　　前言
　　众所周知，我国主战装备曾长期受＂心脏病＂的困扰，无论是天上飞的，水里游的，还是地上跑的都不同程度存在动力不足的缺点。但自进入新世纪以来，这个现象已经有了很大改观，海军水面舰艇的动力系统尤其突出，以致于采用4台QC280燃气轮机的055大型驱逐舰甚至出现了动力＂富余＂的情况。
　　055大驱动力充沛为何现代水面舰艇动力系统的首选是燃气轮机
　　燃气轮机是以连续流动的气体作为工质带动叶轮高速旋转，同时将燃料化学能转化为动能的机械装置。相对于柴油机和蒸汽轮机，燃气轮机的优点是非常明显的，主要表现在以下三个方面：
　　一是极大的功率密度。燃气轮机连续旋转的结构比起柴油机汽缸活塞往复运动的构造要紧凑得多，强度也要大得多，能承载更大的负荷，而燃气的功率密度又远大于蒸汽。因此，一般情况下，同等功率的燃气轮机体积约只有柴油机的三分之一，蒸汽轮机的五分之一。如美国LM2500燃气轮机的长宽高分别为8米X2.7米X3.1米，自重仅6吨，功率却可以达到44880马力。而075型两栖攻击舰的PC2-6B型柴油机的长宽高则达9.7米X3.6米X4.8米，功率只有12000马力，重量却超过100吨。燃气轮机作为舰艇动力系统相对于柴油机的优势高下立判。而蒸汽轮机作为外燃机，本来就不够紧凑，又有锅炉、管道等分立部件，总的体积比起小巧玲珑的燃气轮机来就更夸张了。
　　燃气轮机精巧的结构
　　二，反应速度快。燃气轮机的启动和加速性能非常优秀，冷机状态下，在启动机的帮助下仅需1-2分钟就可以达到最高转速，10分钟内采用燃气轮机的军舰就可以达到巡航速度。而以柴油机为动力的军舰，由于螺旋桨的转动源于活塞和曲轴的运动，需要克服这些笨重器件的惯性，因而加速较慢。冷启动时，柴油机至少需要15分钟才能达到额定功率。而蒸汽轮机更是反应迟钝，需要数小时才能完成冷启动，即使锅炉不停止运转，也需要接近一个小时才能达到足够的蒸汽压力。
　　三，噪声小。由于燃气轮机本身处于连续的高速旋转当中，一般可达3000转/分以上，其产生的噪声频率远高于海洋背景噪声几十到几百赫兹的频率。而柴油机活塞的往复运动速度远低于飞轮的旋转速度，会产生大量低频机械振动噪声，而低频噪声在海洋背景下的传播距离更远，更容易被敌方被动声纳所探测。因此，一般情况下柴油机不适合用作反潜舰艇的动力系统，我国就曾计划为037型猎潜艇换装燃气轮机，终因技术不过关而作罢。反潜舰艇要以柴油机为动力，最好像054A那样采用减震浮筏，尽量避免低频噪声通过舰体向外传播。至于蒸汽轮机，因其工作介质是过热蒸汽，一部分蒸汽会被液化，形成细小的液滴，它们撞击叶片会引起震动噪音，而燃气轮机的工作介质是燃气，不存在液化的问题。
　　054A型护卫舰为克服柴油机躁声过大的问题，采用了减震浮筏我国燃气轮机的早期探索
　　同喷气式发动机一样，我国燃气轮机也是通过从苏联引进仿制开始起步的，早在1959年，就购入了苏式183K型鱼雷快艇的M-1燃气轮机。自行研制4410千瓦燃气轮机的工作也同步进行，于1964年投入小批量生产，积累了大量成果。后来又在4410千瓦燃气轮机的基础上，通过增加空气流量和压比开发9190千瓦燃气轮机，终因基础薄弱而下马。
　　引进斯贝MK202涡扇发动机后不久，我国又准备在此基础上研制一款大功率燃气轮机，这便是＂斯贝舰改＂项目。1993年首台样机才试制完成，最终随着装机对象051S型驱逐舰的下马而没了下文。斯贝相对简单，我国手里的技术资料也比较多，如果坚持下来是有成功希望的，但它太落后了，就像涡扇9撑不起歼10、歼11一样，斯贝也撑不起055。
　　80年代我国又开始在涡桨6的基础上研制409型燃气轮机，装备了722II型气垫登陆艇，取得了部分成果，但409体积重量偏大，限制了722II的载荷，并没有投入量产。虽然＂斯贝舰改＂和409型燃气轮机最后都没有成功，但它们却表明了航空衍生燃气轮机的优越性，航空衍生燃气轮机通常基于成熟的航空发动机研制，LM2500就是源自C-5＂银河＂重型运输机的TF39涡扇发动机，航空衍生燃气轮机不但比专门研制的燃气轮机更小、更轻，且具备更大的通用化、系列化潜力。引进LM2500燃气轮机的插曲
　　接下来就是我国利用中美关系短暂改善的时间窗口对LM2500的引进了，有关的论述比较多，这里就不再赘述了。引进LM2500是继＂斯贝舰改＂之后我国发展大功率燃气轮机的又一次尝试。LM2500固然先进，但太过复杂精密，借鉴一下局部的设计还可以，想要逆向仿制整机太不现实。最终的结果就是只完成了少量供货就再度遭到了封锁和禁运，但引进LM2500还是让我国接触到了很多先进的材料和工艺，这在后来仿制改进UGT25000的过程中起到了一定作用。
　　装备LM2500燃气轮机的112舰＂哈尔滨＂号从乌克兰引进UGT25000燃气轮机及其技术资料
　　至此，我国不得不又一次把引进大型燃气轮机的希望寄托在了北方邻居身上，此时的苏联已经解体，其主要燃气轮机研制单位曙光机器设计科研生产联合体被分给了乌克兰，我国自然也转向了乌克兰，岂料在这里却抓住了更大的历史机遇。乌克兰愿意将其正在研制中的UGT25000燃气轮机及其技术出售给中国，这是非同寻常的。UGT25000是乌克兰曙光机器设计科研生产联合体研制的一种大型燃气轮机，部分指标超过LM2500的早期型号，尤其亮眼的是它的功率达到了39000马力。我国于1997年和2001年分别向乌克兰购买了4台和10台UGT25000燃气轮机，不但解决了新型战舰无发动机可用的燃眉之急，还获得了比较全面的技术资料，站到了很高的起点上，其意义堪比当年苏27的引进。
　　我国随即展开了国产化，国产化型号为GT25000，与原装进口的UGT25000燃气轮机相比，GT25000针对进口整机在使用中发现的问题进行了一系列改进，主要包括提高了涡轮叶片的强度和耐高温性能，改进供油系统和燃烧室，加装了防震动箱体及降噪设备，在此基础上进一步提高了输出功率和可维护性。QC280是GT25000的演化型号，经过长期舰上考验后，QC280的可靠性已经得到证明，现已大批量装备我军主力战舰。
　　GT25000燃气轮机
　　虽然QC280以其强劲的功率使我军主力舰出现了＂动力过剩＂的现象，但它毕竟只是一种比较成功的仿制改进型号，并不能反映我国燃气轮机真实的研制水平。而且在不能全面吃透原始设计的情况下，其深度改进会受到很大限制，如果第二批055型驱逐舰换装综合电力推进动力系统，用电力推进来减少油耗，就很可能涉及对QC280结构的修改，届时其作为仿制型号改进潜力小的缺点将会充分暴露。基于同一原因，QC280这样一款仿制型号也撑不起我军燃气轮机的系列化发展之路。另一条科技树，我国自行研制的燃气轮机
　　为了彻底解决新一代726型气垫登陆艇的动力问题，继409型燃气轮机之后，我国又在太行发动机的基础上，研制了QC-70小型燃气轮机，它在很多指标上已经优于726此前装备的乌克兰UGT6000燃气轮机。
　　同样基于太行发动机，沈阳黎明发动机公司又研制了一款航改燃气轮机QC185，它采用三轴、后输出、轴流式结构，额定功率17.78MW，最大输出功率18.5MW。以QC185的功率水平，只能装备054B这样四五千吨级的护卫舰。功率更大的QC400也是太行衍生而来，它总体上达到了MT30和LM2500+G4的水平，但却刚刚完成技术验证，而后两者已经是大量生产的成熟装备，由此可见中美燃气轮机的真实水平差距之大。
　　太行发动机
　　且欧美早已开始研发下一代燃气轮机，它们在复杂循环的情况下效率可达70%，简单循环效率时也有50%，另外，GE已宣布在50%氢混合燃料燃气轮机技术方面取得重大突破，中美燃气轮机真实水平的差距会有进一步拉大的趋势。另外，航空发动机的差距也会反映到燃气轮机上来，如果美国下一代燃气轮机基于F35的F135或C17的F117-PW-100研制，中美燃气轮机功率水平上的差距会骤然加大。055的动力之所以还有＂富余＂，很大程度上是电磁炮、激光炮等能量武器未能取得突破，电力需求还不大的缘故。
　　C17运输机结语
　　总之，虽然我国对UTG25000的仿制改进非常成功，但这并不能等于燃气轮机的真实研制水平，反而造成了中国在燃气轮机领域已经赶英超美的假象，并对自研项目形成了更大的冲击。仿制最大的弊端就是少了设计环节，而优秀的设计是制造、试验、生产的基础，没有好的设计灵感，你的制造、试验、生产水平再高也发挥不出来。且过于依赖仿制对锻炼一支优秀的设计团队非常不利，而未来提高燃气轮机效率的复杂循环又非常考验设计水平。因此，以太行发动机为基础自行研制的燃气轮机家族才是中国主力舰动力系统未来的希望。