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西安航空发动机(我国引进最成功的发动机)

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  • 2023-08-21 14:20
  • 龙泉小编


《我国引进最成功的发动机,美国断供乌克兰伸援手,让海军前进30年》

上世纪70年代,中国海军整体水平起码落后西方国家40年以上。而此时,随着中美建交,中西方关系改善,中国海军第一次有机会接触西方国家的先进舰艇,并得以近距离参观和学习。1980年5月,时任解放军副总参谋长刘华清将军率领了一个技术代表团前往美国考察,这是自1949年以来,解放军高层首次访问美国。

刘华清将军率代表团访美期间

在访问期间,美国海军给出了绝对的诚意。邀请中国代表团登上美国海军的“小鹰”号航母和“突击者”号航母进行参观,这是中国高层军官第一次接触到美国航空母舰。然而,美国海军以保密为由,在中方人员参观期间不让碰仪器。为了看得更清楚一些,当时刘华清将军只能踮起脚、前倾着上身,伸出脖子,眼神中流露出对先进装备的渴望和期盼。在访问期间,刘华清及代表团成员除了被眼前的现代化舰艇深深震撼到以外,同时也对当时的中国海军感到忧心忡忡。

刘华清将军踮起脚、前倾着上身,伸出脖子,眼神中流露出对先进装备的渴望和期盼

1986年11月5日,美国太平洋舰队司令莱昂斯上将率领“里夫斯”号导弹巡洋舰(“希莱”级巡洋舰)、“奥尔登多夫”号驱逐舰和“伦兹”号导弹护卫舰,共计894名官兵对中国青岛进行为期一周的友好访问。这是美国海军自中国建国以来第一次对华进行友好访问,也是中国海军第一次接待美国海军。在美国军舰访问的过程中,有一个非常重要的环节,那就是双方互派官兵参观自家的军舰。对于中国海军官兵而言,许多人还是第一次近距离参观外国军舰,而且参观的还是世界上第一海上强国的军舰。

美国舰队抵达青岛

美军舰艇靠港

官兵互相登上对方的舰艇参观

为此,许多官兵登上美国军舰后面对先进的导弹、雷达系统、武器系统和先进的设计感叹不已。而当时中国海军当时拿得出手的只有051型导弹驱逐舰,不管是吨位、设计理念、武器系统和居住环境都与美国海军的舰艇相差甚远。美国海军太平洋舰队司令莱昂斯上将在参观了中国海军051型驱逐舰后更是给出了“这是我见过保存最好的古董”的评价,一时间上在场的中国官兵尴尬不已,虽然只是一句话,但却体现出了中国海军当时真实现状。所以,在整个80年代,中国海军与美国海军的差距是显而易见的。为缩短差距,改变中国海军的现状,于是提出了新一代驱逐舰的想法。

一:借助西方国家技术发展052型导弹驱逐舰

中美关系改善的历史性时刻

上世纪80年代,中西方关系的改善,并进入短暂的十年“蜜月期”,让中国有机会与西方国家在军事领域展开合作,引进先进技术、成品、联合开发都成为可能,052型导弹驱逐舰就是合作成功的典范。

052型导弹驱逐舰的研制论证工作始于1983年,当时中国海军需要为战略导弹核潜艇从北方基地出海巡逻提供保护用的反潜护航舰艇。与此同时,中国海军战略已经发展改变,不再只是满足于近海防御的需求,还要具备远洋作战能力,这就需要反潜能力较强和具备防空能力的作战舰艇。

053型护卫舰

东海问题、台海问题、贸易船只的护航问题、南海争端,中越海战更让我军意识到,中国海军必须解决防空和反潜问题。而当时中国正在研制的053K型护卫舰进展并不顺利,051型驱逐舰加装舰空导弹的尝试并不十分成功。加上053K型护卫舰和051型驱逐舰在动力系统、自动化程度、电子系统、武器系统和设计等方面已整体落后。例如在动力系统上,当时西方国家已经在主战舰艇普及加速性能更好,启动时间更短,体积更小的燃气轮机,而当时的051型驱逐舰采用的还是蒸汽轮机。

051型驱逐舰

防空火力方面,由于当时中国没有成熟的舰空导弹,早期的051型驱逐舰只能依赖防空炮就行防空,整个舰艇一共装备有4座76式双管37毫米舰炮和4座61式双联装25毫米高射炮,使得051型驱逐舰成为当时世界上高射炮数量最多的驱逐舰之一。在缺乏防空导弹的情况下,早期的051型驱逐舰几乎不具备远洋作战能力,只有配合岸基的海军航空兵才能应付空中安全。

051型驱逐舰当时的防空力量还是以高射炮为主

与此同时,1983年,美国海军“提康德罗加”级导弹巡洋舰服役,其满载排水量接近10000吨。最突出的一点是该舰艇首次配备了“宙斯盾”作战系统,具备同时对空、对舰、对地和对潜的作战能力,雷达的探测距离,目标跟踪能力和抗干扰能力大大的提升。从六号舰开始,还配备的112单元垂直发射系统,装备的SM“标准”系列防空导弹,让“提康德罗加”级导弹巡洋舰实现了从10公里到100公里的区域防空作战能力,而中国海军当时就连10公里的范围内的防空导弹系统都没有解决。

“提康德罗加”级导弹巡洋舰

除了美国海军以外,上世纪80年代,苏联海军也相继服役了“基洛夫”级核动力导弹巡洋舰、“现代”级导弹驱逐舰、“无畏”级大型反潜舰。这些舰艇不仅吨位大,还配备的强大的武器系统,使其具备强大的远洋作战能力。而当时的中国海军驱逐舰,就连基本的防空能力都没有解决,更不用提“宙斯盾”作战系统了,差距是显而易见的,而且是全面的。

海上巨兽“基洛夫”级核动力导弹巡洋舰

在此背景,为弥补差距,解决我国海军作战舰艇全面落后的局面,我国决定借助于中西方关系改善的契机,启动了新一代导弹驱逐舰的研制工作。1983年,052型导弹驱逐舰的研制计划启动,1985年研制工作正式开始,1989年研制工作完成并交由船厂开始建造。相较于其它舰艇而言,052型驱逐舰的研制时间较短,从启动到开始建造仅用了6年的时间。之所以短,主要得益于中西方的合作,大量先进技术的引进,大幅度缩短了研制时间。

052型驱逐舰

在052型驱逐舰上使用的装备中,电子、武器和动力设备较多来自欧美等西方国家。其中就包括从法国引进的DUBV43 拖曳变深声呐系统、CSF“海响尾蛇”8单元舰对空导弹系统(国产后为海红旗7)、TSR 3004“海虎”对空/对海搜索雷达、“鱼叉”直升机助降系统、“海豚”直升机(国产后为直9)。综合作战指挥系统则是以美国1553B标准总线为基础,借鉴意大利IPN-10系统开发的国产ZKJ-4B作战指挥系统。动力系统采用的是柴燃交替设计方案,燃气轮机是来自美国的LM2500燃气轮机,柴油机则是来自德国的MTU12V1163TB83柴油机。大量西方国家先进技术的引进,使中国海军在反潜、防空、反舰等作战方面的能力得到了较大的提升,并促进了中国军工技术的发展和进步。

二、核心的发动机部分引进美国的LM2500燃气轮机

而在众多引进的装备和技术当中,对中国海军影响最大的无疑是LM2500燃气轮机,也是当时中国海军引进到技术最先进的一款装备。燃气轮机在那个对于中国海军而言还是第一次接触到,在LM2500燃气轮机引进以前,我国在军用燃气轮机领域上的发展几乎一片空白。051型驱逐舰采用的还是453型蒸汽轮机,尽管蒸汽轮机在当时相当成熟,有着可靠性高,结构简单,造价低,易维护和动力充沛等优点。

燃气轮机

但蒸汽轮机的缺点也非常明显,体积庞大,挤占舰艇大量的空间,热效率低,传动效率低,加速性能差,启动时间长。而对主战舰艇来说,快速反应能力往往能够决定一场战争的胜负,所以对于大国海军而言,随着科学技术的发展,蒸汽轮机在驱逐舰、护卫舰等主战舰艇上注定要被淘汰,由燃气轮机取代。相较于蒸汽轮机,燃气轮机的启动时间短,只有蒸汽轮机的数分之一,加速性能优秀,能够快速从0加速到极限航行速度,占空间小,空间利用率更高。但燃气轮机的技术复杂,造价高昂,维护复杂,经济性较差。

052型驱逐舰

在西方国家主战舰艇已经开始全面普及燃气轮机的大背景下,上世纪80年代我国在设计052型导弹驱逐舰之时,便提出了动力采用柴燃交替的动力方案,而当时的中国已有的燃气轮机大多主要在民用领域使用(如用于发电),可靠性、或是功率、效率等性能无法满足舰用的要求。要想在052型驱逐舰上装备燃气轮机,那就只有一条路可以走,那就是从国外引进。当时又处于中西方关系最紧密的时期,引进方案成为了可能。而当时仅有美国出口的LM2500燃气轮机能够满足需求,经过多年的合作和谈判后。80年代中期,美国同意向中国出口LM2500燃气轮机,并承诺逐步转让LM2500的技术,使中国获得仿制生产LM2500的能力,于是中国决定引进LM2500燃气轮机装备在052型驱逐舰上。

三、美国掐断LM2500燃气轮机的供应

但好景并不长,在1989年,052型首舰“哈尔滨”号开工之时,随着国际形势的变化,中西方关系逐步恶化,西方重启对中国的武器技术、装备输出禁令,LM2500燃气轮机的引进受阻,我国仅从西方国家手中获得了4台LM2500燃气轮机成品和一台拥有训练的样品,美国不再向中国提供燃气轮机,引进技术生产线更是不可能了。

当时中国海军在美国断供发动机后,面临着不小的窘境。首先,我国手中只有4台LM2500燃气轮机和一台样机,4台发动机仅能满足2艘舰艇的建造需求,后续舰艇怎么办?其次,美国断供发动机后后续的维修怎么解决?美国不可能再向中国提供新的发动机,甚至维修和维护都不会管,维修的零部件从哪里来?所以,中国海军不得不重新考虑052型舰的建造计划,在没有新发动机,维护维修都成问题的情况下,如果所有4台发动机全部用在052型驱逐舰的一号舰和二号舰上,那存在一定的风险。

为此,当时的设计团队提出2台使用在052型首舰“哈尔滨”号上,剩余的两台备用,如果“哈尔滨”号上的发动机出现故障,那就可以拆零部件进行维修,零部件上得到了保障。但二号舰“青岛”号已经快上船台建造了,那使用什么发动机作为动力?设计图纸已经确定,且采用燃气轮机的动力舱尺寸远远要小于蒸汽轮机的动力舱,不可能更换新的动力方案。如果二号舰停工不建,那已经生产出来的配套设施就会大量浪费,从而造成资源大量的浪费。

在科研人员一筹莫展的时候,好消息从研制部门传来:经过测绘、研究,LM2500燃气轮机上部分零件国内可以自行组织仿制生产,那基本的零部件供应就得到了保障。而且052型驱逐舰采用的是柴燃交替的设计方案,可以在使用的过程中较少燃气轮机的使用频率,以备不时之需。于是决定将引进的4台LM2500燃气轮机成品全部用在052型驱逐舰一号舰“哈尔滨”号和二号舰“青岛”号上。但在“青岛”号开工建造时,美国又在一定程度上放宽了对中国装备出口的限制,LM2500燃气轮机依旧在限制出口的名单当中,但用于电力调峰的LM2500燃气轮机发电系统却在此时瞧瞧落户中国,使得LM2500燃气轮机的零部件问题得到了解决。

1994年5月8日和1996年5月28日,052型导弹驱逐舰“哈尔滨”号和“青岛”号分别服役,标志着052型导弹驱逐舰的建造已经取得成功,中国海军拥有了真正意义上的现代驱逐舰。

051B型驱逐舰

但美国断供燃气轮机后,使得我国的052型驱逐舰不得不停止建造工作,并在后续相当长一段时间里没有燃气轮机可用。包括后续建造的051B、051C型驱逐舰均采用燃气轮机作为动力来源。2002年5月23日,052B型驱逐舰“广州”舰下水,中国海军才再次在驱逐舰上使用燃气轮机作为动力方案,从1991年8月28日052型驱逐舰首舰“哈尔滨”号下水,到052B首舰下水,并从新使用上燃气轮机,前后跨越了差不多11年。

051C型驱逐舰

而且,052B型驱逐舰使用的还是从国外进口的燃气轮机。国产燃气轮机直到2010年10月28日,052C型导弹驱逐舰“长春”舰下水,才正式实现自给自足,不再依赖进口,而此时距离首艘052B型驱逐舰下水,时间跨度接近20年,也就是说中国海军从第一次装备燃气轮机到实现国产化,差不多用了20年的时间。

四、从乌克兰引进UGT-25000燃气轮机

中国燃气轮机能够在20年的时间里实现国产化,最大的功率莫过于UGT-25000燃气轮机的引进。如果美国掐断LM2500燃气轮机的供应后,我国没有渠道从外界引进新的替代品,那么我国的燃气轮机发展历程还要更加艰难。

GT-25000燃气轮机

在苏联时代,乌克兰是主要的船舶动力研制地,以研制和生产燃气轮机为主,俄罗斯则以生产蒸汽轮机和核动力为主。所以,在苏联解体后,乌克兰继承了苏联燃气轮机的生产技术,UGT-25000燃气轮机(或DA80)就是其中的典型代表。UGT-25000燃气轮机研发于1985年开始,到了90年代初,主要研发工作已完成,苏联解体后,乌克兰继承了苏联机械设计科研生产联合体以及UGT-25000燃气轮机的全套技术。

UGT-25000燃气轮机

苏联解体后,我国为解决燃气轮机有无的问题,同乌克兰进行了谈判,希望能够从乌克兰引进UGT-25000燃气轮机以及全套生产技术,并装备在后续的驱逐舰上。1993年,中乌双方签署《UGT-25000燃气轮机生产许可证及单机销售合同》,根据合同的规定,乌克兰将向中国出口10台UGT-25000燃气轮机,并转让相关技术,由中国进行国产化。

不过,UGT-25000燃气轮机引进之初,由于该发动机的空气流量、体积、重量都大于LM-2500,并无法直接在052型驱逐舰上使用。为此,我国专门设计了052B型驱逐舰,以实现UGT-25000燃气轮机能够装备在国产驱逐舰上使用,同时052B型驱逐舰借助俄罗斯和乌克兰的技术实现了升级,综合作战能力得到了大幅度的提升,为此052B型驱逐舰在下水之初被称之为“中华第一舰”。

052B型驱逐舰

1998年,UGT-25000燃气轮机的国产化工作正式启动,国产化工作由中船重工703所,西安航空发动机集团和哈尔滨动力集团联合进行。不过,在国产化的过程中,技术专家根据LM2500燃气轮机的使用经验发现UGT-25000燃气轮机在某些地方并不完善,缺陷需要在国产化过程中进行改进,其中改进的范围包括罩体采用了LM2500的箱体式设计,降低机舱的噪声及温度,还有加装照明、加温等系统和加装导轨等等。

2004年,首台国产化UGT-25000燃气轮机完成试制,国产率达到了60%以上,经过长时间测试与考核,达到了最初的设计需求。此后,中国又开展了第二阶段的国产化工作,以实现彻底实现国产化,这一阶段一直到2011年才完成,并最终装备在第二批次的052C型导弹驱逐舰上。从此,中国海军全面实现了燃气轮机独立自主,不再依赖外界,面临卡脖子的风险,国产化后的UGT-25000燃气轮机被命名为QC-280燃气轮机。此后,中国又对UGT-25000燃气轮机进行第三阶段的升级工作,仅仅国产化还不行,还需要进行升级,使效率、经济性和功率都要得到提升,以满足未来海军不同舰艇的动力需求,并推出全新的型号。

052C型驱逐舰

052D型驱逐舰

在后续建造的052C型驱逐舰、052D型驱逐舰上使用的就全部是国产的QC-280燃气轮机。055型万吨级驱逐舰采用的则是4台CGT-25M燃气轮机,不仅换上了更新,更先进的发动机,还采用了全燃推进的动力方案,不再像052、052B、052C和052D型驱逐舰那样采用柴燃交替。使得055型万吨级驱逐舰能够获得更加充沛的动力,更强的战场支援能力。从另外一方面也能够看出,国产燃气轮机的产量已经全面提了上来,基本能够满足舰艇批量的建造需求。

055型万吨级驱逐舰

我国的燃气轮机技术也从无走向了世界前列,而这背后离不开乌克兰的支持,如果乌克兰不向中国出口UGT-25000燃气轮机和相关技术,那我国在燃气轮机的研制上起码还需要折腾很多年,甚至连后续的052C型驱逐舰和052D型驱逐舰的量产都会受到巨大的影响。有分析认为,UGT-25000燃气轮机的成功引进并国产化,至少让中国在燃气轮机领域的发展前进了30年,如果没有相关产品和技术的引进,我国至今恐怕都无法拿得出能够比肩口UGT-25000和LM2500燃气轮机的产品。

(潜望者2022年3月13日著,未经授权请勿转载,抄袭必究!)

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