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全球最大的重型舰用燃气轮机为英国MT-30:驱动7万吨航母的动力之源

2023-06-30 09:14 作者:寄生于黑暗中的光A  | 我要投稿

伊丽莎白女王级首次在大型航母上使用了燃气轮机,并成为世界上第一艘采用IFEP综合电力推进系统的航母,虽然与传统的蒸汽轮机、机械传动相比,这种先进动力系统在功率方面还有差距,但在系统占舰内体积比例、动力系统重量、动力分配灵活性等方面有很大优势。伊丽莎白女王级主机采用了两台罗尔斯·罗伊斯生产的单机功率36兆瓦的MT30燃气轮机,未来该燃气轮机的功率有望提高到40兆瓦。

舰体上两个轮机舱分开布置,每个舰岛下设置一个,相距较远,这样可缩短烟道,而且有利于提高航母的生存能力。伊丽莎白女王级的巡航动力来源是瓦锡兰(Wartsila)公司生产的两台单机功率11兆瓦的16V38B柴油机组,发电机组也是瓦锡兰公司生产的两台单机功率9兆瓦的12V38B柴油发电机组。主动力最大输出功率在108兆瓦以上,其中80兆瓦用于驱动四台法国科孚德机电(Converteam)公司生产的先进感应电动机。英国皇家海军45型驱逐舰与美国朱姆沃尔特级驱逐舰的电力推进系统,也都采用了科孚德机电公司生产的先进感应电动机。伊丽莎白女王级的最大航速约为≥27节,虽然最高航速低于航母一般应具备的30节左右航速的标准,但是能够满足装备弹射器的常规航母起降飞机的要求,对于短距滑跃起飞而言也不是问题。

“伊丽莎白女王”号舰体剖视图

伊丽莎白女王级的推进装置为双轴双5叶大侧斜螺旋桨,每轴由两个电动机驱动,两电动机可单独分割操作,需要高功率输出时则串联使用。伊丽莎白女王级虽然依旧采用传统的轴系来驱动舰体,但其轴系较短,不再像常规舰只那样依赖长轴系连接整套动力系统,取消了传统的主机舱、巡航柴油机舱和齿轮箱舱,推进电机、轴系和舵系都集中在艇艉三个相对不大的纵向水密舱段内。由于动力系统的创新,使设计人员更从容、合理地安排各种舱室和机电设备等,合理的燃料舱布置使该舰的燃油装载量满足了10000海里/18节的续航力要求。综合电力推进系统更容易实现自动化,操作灵活,同时也为将来使用电磁弹射系统提供了可能。

MT30燃气轮机还采用了模块化结构,更换时可连同外壳一起取出,换上备用发动机即可;维修时不需拆卸整机,且各模块的设计均已预设了安装时的平衡校准,拆卸、换装模块后无须重新校正,因此扣除冷机时间外,平均修理时间仅为4小时。

船坞中的伊丽莎白女王级航母,该型航母排水量达到7万吨,(威尔士亲王号航母满载排水量73600吨、伊丽莎白女王号航母满载排水量70600吨)。

极限航速超过27节,续航力为1.9万千米。而推动这种7万吨巨兽的,就是罗尔斯·罗伊斯的MT30燃气轮机。

伊丽莎白女王级航母巨大的螺旋桨,注意它和人之间的大小对比,该级航母采用双轴推进,总共安装了2部这样的螺旋桨。

图中就是MT-30型燃气轮机,该型燃气轮机由罗尔斯·罗伊斯公司研制,该公司是英国著名的航空发动机公司。

正在接受检查的MT-30型燃气轮机。同7万吨的相比,MT-30型燃气轮机显得很小,而能够用如此体积的发动机推动7万吨航母,在人类工业历史上,也是个不小的成就。

俯视图:伊丽莎白女王级航母总共装了2台MT-30型燃气轮机,单台发动机功率为36兆瓦。

MT-30型燃气轮机上的一个小零件:

工作人员正在修理和维护MT-30型燃气轮机,

2023年5月31日,英国驻日大使

视察了川崎重工与罗罗的MT30船用燃气轮机联合项目 。

目前使用MT30的有:伊丽莎白女王级航母、朱姆沃尔特级驱逐舰、日本30FFM护卫舰、英联邦26型护卫舰(英澳加)、意大利的里雅斯特号两栖攻击舰、美国自由级濒海战斗舰、韩国大邱级/FFX第三批蔚山级护卫舰。

由于日本计划装备几十条护卫舰都会购买MT-30,所以英国决定授权一条组装线让日本在本土组装+维护。

拒可靠消息,印度也希望引入英国生产的MT-30燃气轮机组装线,以便在新德里进行组装、维护,达到解决远洋海军心脏病问题。(目前正在谈判阶段)

正在露天进行测试的MT-30型燃气轮机;现在能够搞燃气轮机的国家没有几个,即便是像俄罗斯和我国这样的大国,高性能燃气轮机的研制仍然面临着不少技术瓶颈;更别说像法国这种航发自研功底极其薄弱和燃气轮机依赖进口美制成品的低级玩家了……

MT-30型燃气轮机的细节;燃气轮机既是一件需要攻关的工业品,它也是一种艺术品,极具美感。

精细的部件:

工作人员拿着手电筒一点一点地检查MT-30型燃气轮机。

正在进行安装和测试的MT-30型燃气轮机:

2016年,MT-30型燃气轮机已经被运到船厂,准备安装到伊丽莎白女王级航母上。

注意燃气轮机和航母的体积对比,用如此小的发动机推动如此巨大的航母,的确不简单。

正在被吊装到船上的MT-30型燃气轮机,这个时候白色的包装还没有拆封。

燃气轮机是航母动力的一个方向;在乌克兰的技术合作之下,我国近年来在燃气轮机领域取得了不小的进步,但同世界先进水平仍然有很大的差距。

燃气轮机是一个国家工业皇冠上最耀眼的明珠,英国堪称舰用燃气轮机的鼻祖,而罗尔斯·罗伊斯公司今天仍享誉全世界。

电弹女皇

英国皇家海军2艘伊丽莎白女王级航母未来的Project Ark Royal(皇家方舟工程)改装计划,以使高性能无人攻击和支援系统以及常规固定翼飞机能够部署。

Project Ark Royal计划分三步走:

第一步:将伊丽莎白女王级航母滑跑跑道区间延长——今年11月,威尔士亲王号航母将前往美国东海岸测试能够短距起降的Mojave无人机(Mojave无人机可以在300英尺的跑道上滑越起飞,所以对于测试来说足够了)。

第一步改装计划目前已经开始了设计工作,增加了助推器,使跑道全长达到了700英尺。

第二步:规划斜角甲板并加装拦阻索系统,以满足大型固定翼喷气式无人机(如Vixen)的起降。

第三步:在斜角甲板上加装电磁弹射器,用于操作大型无人机(如MQ-25)和常规弹射起飞拦阻起降的战斗机、预警机(如F-35C、FA/18EF、阵风M、E-2D)。

STOVL(短距起飞,垂直降落)→STOBAR(短距起飞,阻拦降落)→CATOBAR(弹射起飞,阻拦降落)。

各种电磁弹射系统和先进拦阻系统方案已经在Project Ark Royal项目下进行了审查,包括——通用原子公司为美国海军福特级航母开发的电磁弹射系统和先进拦阻装置设备,以及英国自己的电磁动力感应技术演示器(由通用电气公司电能转换事业部开发)

FUTURE MARITIME AVIATION FORCE(FMAF)计划在这个阶段仍然是预先决定的。正在继续探索其能力,进行实验以及收集证据,以便为英国2025年的下一次综合审查提供信息。

4台燃气轮机决定世界海军舰艇吨位:

航速对准30节,除了长宽比例略有差异,舰艇吨位本身就是由动力决定,进入21世纪各国海军主流大型驱护舰几乎清一色燃气轮机(俄罗斯因为燃气轮机进度缓慢,舰艇建造进度严重受影响,和90年代00年代的人民海军何其相似),尤其是世界海警美国海军,近百艘宙斯盾系统巡洋舰&驱逐舰,动力系统建立在美制LM2500燃气轮机的基础上。加上英国的MT-30、WR-21和我国的GT25000,看这4台燃气轮机如何影响未来世界海军发展(民用燃机GE的参数比较全,军用版本和民用版本会有区别,军用版本数据全部源自公开数据)。

一.MT30 英国其实很大程度上在引领二战后的海军大型驱护舰船动力:1947年英国制造的世界第一艘装备燃气轮机的舰艇下水,在此之前舰艇主要动力是蒸汽轮机和柴油机,燃气轮机出现的时间比这个早,但舰船用燃气轮机和工业用燃气轮机需求不一样,要适应高湿高盐的海况,稳定性和油耗经济性都要求更高,不然影响战斗力和续航。同时英国也是世界上第一个成功研制舰船柴燃电联合动力的国家(23型护卫舰),并且首次在自家航空母舰上装备燃气轮机(无敌级航母),在45型驱逐舰上用全电推进。

虽然45型驱逐舰时常因为WR-21燃气轮机的中冷-回热循环系统在热带地区会被迫降低功率从而趴窝,但是英国人在创新这块是认真的,综合电力推进未来大概率是趋势。只是国力相对衰落了(设计阶段因预算超支砍辅机数量),我们没必要过于嘲讽,毕竟人家没有迫切的斗争需求,刷点存在感争取点话语权,为世界海军的发展做点实验也挺好(主要是为美海军在做验证实验)。

经过几十年的发展,英国目前最先进最成熟的舰船燃气轮机是MT30,比较可靠的数据是功率36MW接近5万马力,伊丽莎白女王级航母主动力2台MT30,辅助动力2台功率11MW的柴油机,据说官方最高航速≥27节。劳斯莱斯出品的MT30应该说是代表了当前舰船燃气轮机的最高水平,只是英国国力不如以前,不然MT30大概率称雄全球市场。英国佬起步早喜欢折腾新东西,周边环境宽松安全有《1958年美英共同防御协定》兜底,拿自家军舰做点实验整活,说实话人家还真有这个技术实力,老牌舰队不甘平庸整点动静可以理解,只是千万别玩火,因为你家的舰队主力45型驱逐舰WR-21燃气轮机适应大西洋和地中海气候;哪怕在中东波斯湾、南亚印度洋抛锚了也可以随时能拉回去修整,但是不适合西太平洋这种接近实战的高烈度对抗区域。

二.GT25000 看到英国人第一个吃螃蟹,苏联也开始研究,1953年将航发改船用的燃气轮机安装在鱼雷快艇上,在感受到燃气轮机的明显优势后,1962年装备61型驱逐舰(北约代号卡辛级),世界上第一艘全燃动力的驱逐舰出现了,那个时候的驱逐舰吨位比现在小,比我们的055要早了50多年,虽然不是一个时代的产物,但这差距肉眼可见(还好我们追得快)。

尝到甜头后,苏联加大了燃气轮机的研究和应用,出现了在不同舰船上大量以燃气轮机为基础的动力,在鼎盛时期,苏联生产的舰船燃气轮机(按总功率)占全世界的三分之一,和英美三国演义。可惜苏联解体后燃气轮机一落千丈,主要技术被乌克兰继承(俄罗斯也同时失去了大型舰船燃气轮机技术和生产能力),乌克兰也无力大力发展高精尖的燃气轮机。80年代中美蜜月期人民海军进口了5台LM2500建了2艘052(每艘2台1台备用)在被美国武器禁运最需要舰船燃气轮机的90年代,我国从乌克兰进口了10台(8台装舰2台备用)UGT25000建了2艘052B和2艘052C共4艘(总功率25MW约34000马力),最后联图纸带技术一起转让了。在乌克兰被美国策反后我们消化吸收后开始生产出了国产GT25000(核心动力系统被卡脖子个中曲折可想而知),经过亚丁湾远洋海试通过验收,终于在10年后恢复了052C/D生产建造,才有了最近几年的下饺子,也才有了今天的055大驱。

三.LM2500 美国海军不是最开始应用舰船燃气轮机的,却把舰船燃气轮机发扬的最好,靠的就是LM2500这一台燃气轮机常青树,看到英苏舰船燃气轮机发展的如火如荼,1969年航发改舰用的LM2500样机达到了25500马力的数据,热效率满足海军需求,1975年装备4台LM2500的斯普鲁恩斯8000吨级驱逐舰,是世界第一种全燃驱动的大型舰艇,跑出了33节的航速,随后1977年装备2台LM2500满载4000吨的佩里级护卫舰服役,形成高低搭配(怎么这么像052D/055的早期版本?)的这两款舰艇在冷战期间就是美海军的主力驱护,如今也全部退役。之后就是我们如今所熟知的剧本了,装备宙斯盾系统的盾舰开启了海军舰艇的现代化,采用4台LM2500燃气轮机10万马力9000吨级的提康德罗加级巡洋舰和伯克级驱逐舰开始下饺子,92艘主力舰艇陆续就位:≈22艘提子和68艘伯克至今还是美海军主力,再加2艘朱姆沃尔特(装备2台MT30和未完全成熟的全电推进动力系统,还有1艘至今未服役,被喜欢创新的英国皇家海军带偏了)。

随着水面舰艇吨位不断加大,燃气轮机的功率也在不断加大,同时海军要求动力装备成熟稳定(经过一番折腾大家偏保守一点可以理解,尤其是在亚太高烈度对抗区域,可靠就是战斗力),英国的MT-30虽然是技术标杆但因为太贵竞争不过美制LM2500,毕竟表妹还是不如亲儿子,主要做一些前沿技术验证和出口到一些英联邦国家喝点汤,作为海军舰艇动力市场的有力补充(不过随着市场装机容量持续上升(日本订单)技术优势会逐渐提高,从而得到回报继续进一步研制MT-50舰用燃气轮机。

MT-50是英国RR公司由航空发动机Trent 800船用化改装的简单循环燃气轮机。采用三轴设计,是目前世界上功率最大(50MW)、效率最高(42%)的船用燃气轮机,是未来高速渡船,大型船舶的理想动力。

四.WR-21

WR-21发动机是英国罗尔斯·罗伊斯公司和诺斯罗 普·格鲁门公司以及DCN共同设计制造。

另外,Alstom公司(罗·罗公司船用部)提供动力和推进系统的其它元件,包括电气推进电动机。WR-21发动机技术上基于已经取得了极大成功的罗尔斯·罗伊斯公司的RB211发动机,它是第一款在热交换器中合并了增压中间冷却器和回流换热器(ICR)的燃气轮机。回流换热器可以充分利用废气中的残余热量以增加燃烧效率,有效的减低了燃料消耗。

2016年6月,英国防务部门高级官员承认,45型驱逐舰会在中东发生故障,因为这些军舰的发动机无法应付波斯湾温暖的海水。他们还告诉议会下院国防委员会,这些45型驱逐舰上的罗尔斯·罗伊斯WR-21燃气涡轮发动机在极端气温条件下无法运转,并且将会配备柴油发电机。

切开船体安装新的柴油发电机:

完成 Power Improvement Project PIP 改装后,45 型的柴油发电机由 2 台瓦锡兰 W200 型 2 兆瓦单位,升级为 3 台 MTU V-20 Series 4000 型 3 兆瓦单位。

据罗罗介绍,2014年该公司完成对德国发动机品牌

mtu

的收购,并成立罗罗动力系统部门,总部位于德国腓特烈港。目前,

mtu

系列柴油发动机是该公司动力系统业务的核心产品,该业务在大中华区拥有丰富产品线,主要应用于船舶、 油气、工业、矿业、发电、轨道交通等领域。

之前由于辅机功率不足,多数情况下 2 台 WR-21 燃机需同时运行。

45 型动力系统简化版布局图,改装后:

柴油机烟道加粗且数量 + 1。

四.主流舰用燃机对比 海军主流动力系统还是美系的LM2500和继承苏系但100%国产的GT25000,两款燃气轮机功率上的差距导致两国海军主力舰艇的吨位差异。随着装备2台LM2500的佩里级护卫舰2015年退役,美海军主力舰都是采用4台LM2500的提子和伯克,10万马力9000多吨成熟的动力配置。而人民海军从采用2台美制LM2500的2艘052驱逐舰,主机动力5.1万马力满载4800吨,到4艘052C/D采用2台UGT25000主机动力6.8万马力,动力增加了33%满载吨位也对应增加到了052B的5800吨和052C的6000多吨。而后续4艘052C和052D采用的是国产化的GT25000型号。国产GT25000的功率比美国LM2500大33%,如果按汽车排量来看就是3.0和4.0(因为燃气轮机耗油量也比较大,对应大排量了)因为这两款燃气轮机的排量和功率差异,导致现在两国海军主力吨位的差异,美海军90艘9000多吨的主力盾舰搭配的是4台LM2500燃机10万马力的动力搭配,人民海军8艘055大驱12500吨搭配4台GT25000燃机13.6万马力,31艘6500/7000吨052C/D通驱搭配2台主机6.8万马力,这一搭配未来还得维持十几年,等大功率的3.0T/4.0T应用到各自新一代舰艇。

未来主力舰艇的吨位要取得突破就必须要在燃气轮机的功率上或者在柴燃电综合动力/全电推进上取得突破。通用电气的燃气轮机也广泛应用于工业领域比如发电,民用版本LM2500燃气轮机90年代通过技术改进功率突破了3万马力,后期改进型号LM2500+功率突破4万马力,最新的型号高功率版本LM2500+G4功率更是达到了最高4.7万马力,不过舰用燃机和工业燃机不太一样,需要适应海洋恶劣工况,功率会在标准额定功率的基础上有所下降。 如果拿汽车发动机比较的话,可能就是自然排气和涡轮增压的区别,但是考虑到功率&燃油经济性和可靠性,涡轮增压和可靠性之间要取得平衡,海军会优先采用更稳更成熟的动力方案,所以新建造的伯克3还是采用非常成熟的3.0自然排气方案4台LM2500燃机的动力系统。

而UGT25000的国产版本GT25000还有一个代号就是QC280,有可能是国产化过程中技术小改进功率提升到了28MW,根据有限的公开消息来源,国产30MW燃气轮机已经下线,很可能就是GT25000的技术升级版,军用版本功率估计接近4万马力,而传说中的间冷循环的QC280IC终极型号总功率达到了40MW超过了5.4万马力,军用版本功率估计接近5万马力,这也是人民海军的4.0T高功率版本了。

五.动力进阶方案 如果选择成熟的动力进阶方案,美海军有2个军用版本可以选,3.0T低功率版本LM2500+单台3.1万马力(欧洲地平线级驱逐舰采用2台LM2500+)和3.0T高功率版本LM2500+G4单台功率4.3万马力(欧洲多任务护卫舰和美国FFGX的动力)。美海军下一代DDGX稳一点大概率4台LM2500+功率12.4万马力吨位12000吨左右,和055差不多。

我国燃气轮机研究落后英美数十年,虽然追赶有后发优势,差距肯定还是不小。而我们的4.0T低功率GT25000+版本30MW工业领域广泛应用还能出口,军用版本估计单台4万马力可用,4.0T高功率版本40MW的燃机可能需要经过验证成熟了才会应用到舰船上。相比自然吸气3.0美制70年代25500马力的初代LM2500和4.0苏制90年代25000KW的UGT25000,得益于LM2500的各种改进型号,短期来看美式3.0T燃机和GT25000的功率差距在缩小。

而未来052DL的后续型号(052E?)就可以选择2台4万马力的动力系统,8万马力配合柴燃电综合动力(或者等全电推进系统成熟?)通驱可以从现在的7000余吨加大到8000-8500吨,只是这样的变动有多大必要和急迫性?

皇家海军燃机动力系统锐变之路:

26型护卫舰的动力系统蛮有意思的--柴电燃交替使用动力(CODLOG), 原动机分别是4台3MW柴油发电机和1台MT30燃气轮机;

高速时燃机直驱,柴油机专职为船电发电,功率高达12MW,比肩美制阿利·伯克3驱逐舰。 巡航时,柴机为2台3.4MW电动机供电驱动,最大航速可达18节; 当然比起前辈23型护卫舰用的CODLAG,架构上是有点节省的!

45型驱逐舰的浴火重生:

WR-21这种带中间冷却-加热(ICR-Intercooled Recuperated Cycle)的复杂循环燃气轮机比目前普遍采用的简单循环船用燃气轮机多了一个中间冷却器和一个回热器。研究表明:中、高压比的中间冷却-回热循环燃气轮机,具有提高压比、提高热效率、增加输出功率的特点。WR-21研制证明:WR-21的杰出性能得益于其三项独有的特点:

位于低压压气机和高压压气机之间的中间冷却器,对进入高压压气机的空气进行冷却,减少了高压压气机所需的功率,改进高压轴的效率并增加约25%的发动机输出功率。

回热器将排气余热予以回收利用,对进入燃烧室的燃气进行预热,明显地降低了燃油消耗率。实际运行表明:尺寸相同的高压透平进口处的燃气温度如果相同,采用回热器的WR-21燃气轮机的燃油消耗率明显小于常规的船用燃气轮机。 第一级高压透平采用可变几何导叶(VAN)叶轮,随着负荷的减少,通过透平的质量流量减少,可变几何导叶逐渐关小,保持了恒定的透平入口处燃气温度,从而提高了部分负荷工况时回热器的效率,其结果是在整个运行范围里提高了发动机的效率,特别是在低负荷时取得令人注目的效果。实船运行表明:WR-21的回热器加可变几何导叶的节油效果可达30~40%。

在ISO条件(15℃,无损失)下,WR-21输出功率为25.2兆瓦,足以满足护卫舰、驱逐舰和轻型航母以及大型高速民船的功率需求。

WR-21是目前效率最高的船用燃气轮机——具有柴油机的燃油耗油率指标。

WR-21最大功率(ISO条件下,25.2兆瓦)时的燃油耗油率仅为184克/千瓦·小时(135克/马力·时)。WR-21是迄今效率最高的船用燃气轮机,这样的经济指标足以与大功率低速船用柴油机相媲美。

变负荷工况和低负荷工况时的经济性:在部分工况时,WR-21比典型的简单循环船用燃气轮机也具有较高的推进效率。这样,在使用最为频繁的21节和17节航速(假设舰的最大航速为30节)时,与简单循环船用燃气轮机相比,WR-21可节约燃油分别为27%和30%。即使在约11节航速的低负荷时,WR-21节油竟可高达40%。对于要求在这种航速游弋或在更低航速的拖曳声呐工作状态下的运行,则意味着有可观的节油效果。

在11~25.2兆瓦(即自其44%到最大工况)运行范围里,其燃油耗油率指标近乎相同。对于发动机直接驱动的推进方式,提供了在很宽的运行范围里的运行经济性。罗·罗公司称,这是WR-21所特有的运行图谱,与简单循环燃气轮机相比,WR-21用于发电机组的原动机时,其平坦的燃油耗油率特别适合于综合电力推进(IFEP或IPS)系统。

WR-21具有巡航机与加速机的特点,结合到典型的舰船功率-效率图谱,就有望取代原来所必须的4到8兆瓦左右的巡航柴油机/燃气轮机。取消巡航发动机不仅带来推进系统的初始投资方面的节省,而且无疑将腾出宝贵的有效舱容。不论对舰只还是民用船舶,都将带来巨大的好处,无疑将对简化机舱设备和系统、改善机舱布置和舰船的总体设计带来创新的局面,从而增加舰的有效载荷和全面提升民用船舶的潜在收益。

在2003年时候罗尔斯•罗伊斯和日本Kawasaki重工共同庆祝WR-21燃气轮机成功在日本进行首次运行。

WR-21被装备在首批六艘皇家海军的45型驱逐舰上,于03年3月在Kawasaki重工(KHI)试验台上进行了运行。它确保了日本海军决策者对其动力的性能表现和低燃料消耗的满意,并允许KHI进行性能演示,确保燃气轮机更加有效。

25兆瓦的WR-21是以罗•罗非常成功的民用航空系列产品RB211和遄达系列为基础,这些产品已有超过1亿多小时的飞行小时。

一台WR-21燃气轮机已在英国的国防部的电船技术演示机(ESTD)上运行,已帮助验证45型驱逐舰的推力系统。第二台燃气轮机空运到法国的南特附近的基地进行验证。KHI于今年一月开始安装WR-21,燃气轮机在11天到达了全动力能力。

第二台WR-21在位于英国国防的电测试基地进行,以帮助支持45型项目发展,也是为了支持阿尔斯通电动机推力,在那的WR-21表现与预测机相连,结果并超过了45型的需求。

该燃气轮机曾在英国的MOD研发基地和美国的费城进行过运行。

KHI于1971与罗尔斯•罗伊斯签署了奥林巴斯燃气轮机允可生产合同,此外还有苔恩,斯贝发动机的生产合同。KHI生产和支持罗•罗的燃气轮机,为48艘日本海军自卫舰队服务,产品覆盖了7种船级。

2016年皇家海军官网承认45型驱逐舰会在中东发生故障,因为这些军舰的发动机无法应付波斯湾温暖的海水。

近期英国皇家海军45型驱逐舰5号舰保卫者号结束部署后,已返回其母港朴茨茅斯海军基地。这艘部署频率最高的45型驱逐舰准备进行改装工作。

保卫者号驱逐舰的改装项目包括:

1.PIP改装(动力改进计划)——拆除原来的2台2MW的瓦锡兰12V200柴油发电机,并用3台3MW的MTU 20V 4000 M53B柴油发电机取而代之,这让45型驱逐舰的发电量增加了4~5MW,为了控制额外增加的电力还需要把一个储藏室改装成配电室,用以容纳新增的高压配电盘。

目前有2艘45型驱逐舰已经完成PIP改装(2号舰不屈号、1号舰勇敢号,不屈号的海试结果显示PIP改装对45型驱逐舰的动力提升明显。经过改装后的不屈号航速更快,动力可靠性更高,排放更少,并且还为未来加装新武器留下了电力冗余)。

2.防空能力的重大升级——将现有的Aster 30防空导弹升级到Aster 30 Block1,使45型驱逐舰具备海基反弹道导弹能力(现有的48单元SYLVER A50 VLS将全部用于填装48枚Aster 30 Block1防空导弹)。

3.将VLS数量增加50%——在48单元SYLVER A50 VLS和MK8 114mm舰炮之间的位置加装24单元的GWS.35 VLS(用于填装24枚CAMM防空导弹)。

Type 45 二号舰不屈号(D33)在2023年5月23日离开朴茨茅斯海军基地,并于24日在英吉利海峡进行最后一次武器试验,在德文波特海军基地短暂停留后,再穿越大西洋;部署到加勒比海地区。

不屈号作为第一艘完成PIP改装(动力系统改装)的45型驱逐舰,在经历了9个多月的强化训练后,通过了所有要求苛刻的试验和测试,并对它的舰员和所有武器和系统进行了严苛的评估,宣布已准备好进行作战部署。

(D36)卫士号在(2022年波罗的海)演习中表现出色。演习中总共航行了2965里,进行了80小时反潜战演练,挫败了15批次空袭,击退了11批次集群攻击,舰上的野猫直升机进行了38小时的飞行作业。

卫士号(D36)足迹遍布大西洋、北冰洋、地中海、印度洋和太平洋,总航程达到4万公里。

目前已经有不屈号(D33)和勇敢号(D32)完成了PIP改装,飞龙号(D35)也即将完成。

皇家海军6艘45型驱逐舰已经做到局座所言的舰艇生涯规律:三分之一作战部署、三分之一正在训练、三分之一在坞维修。(只有2艘地平线驱逐舰的国家怎么办呢?)

鉴于WR-21有其独有的中间冷却器、回热器及其管系、附件,势必要比简单循环燃气轮机增加更多的空间与重量。但WR-21的设计布局巧妙、结构紧凑。可反映出其紧凑的外形。特别值得一提的是,它的独特的中间冷却器和燃烧室的设计。中间冷却器由10个扇形体的铜-镍鳍片的板式空气/淡水(系淡水和乙二醇1:1配比)热交换器所组成。通过紧凑的设计和气流良好的组织,将这10个扇形体呈环形布置在燃气发生器转子的外圈的360度环形空间内。燃烧室则由9个经流式火焰筒燃烧器所组成。它们在高压压气机的外圈的360度空间内呈辐射状布置。上述这二个设计有效地缩短了ICR换件的轴向尺寸。WR-21有着与LM2500模件完全相同的长度、宽度,其最大高度处仅比LM2500模件高出1.74米。应该说,为了获得回热所带来的巨大收益,这些付出是值得的。通过适当的总体设计,即使是排水量在3000吨以上的护卫舰,也是可望解决其布置问题的。一般来说,民用船舶就不会存在无法布置的局面。

进一步降低发动机的排放指标是柴油机、燃气轮机研制中必须面临的问题。罗·罗公司称在WR-21燃气轮机上已经采用了其处于领先地位的清洁燃烧技术。WR-21则在保持杰出性能的同时还满足了当前和预见的关于NOx和CO排放的标准。

嘲讽一下RN和MN加起来也不剩下USN/PLAN的零头。但是实际上,这种比较背后要认识到,水面护航舰队只是海军中的一部分,而英法海军基本结构有巨大的区别。像后文提到的,RN+RFA比海自+海警的吨位大多了;但是实际上RN的一线护航兵力远远达不到海自的水准,和MN是同一个级别可能略多的。这其实是说各方吨位分配是不一样的。同样反过来,RN的吨位远大于MN,但是你在水面护航舰上看不出来,背后是因为他有三倍于法国的补给舰。这其实说明的是侧重点的区别,超越舰艇数量和吨位的侧重点。

(2023年1月统计:英国与法国的军用舰艇(包括军事用途的补给船)吨位分别为89万吨与42万吨。英国皇家海军的总体量明显大于法国,吨位主要差距在军用辅助船只上:英国辅助舰队的吨位高达47.8万吨,法国辅助舰队则为11.5万吨。这些都是皇家海军实力的体现,而法国显然没有在这方面做好准备。事实上英国不包括补给舰,仅作战舰艇吨位就足以匹敌法国海军全部(41.3万吨对42.3万吨))

实际上,俄,英,日,法这四个第二梯队的海军国中(除去印度,并非歧视,单纯不甚关心所以不了解),舰队结构互相之间各不相同。当代单纯认为他们的舰队小是不太完整的。当然,确实小,但是一句“小”就掩盖过去很多问题。举一个简单的例子:

英国有比西欧中欧剩余国家加起来还要多的补给舰,这说明海军希望保持远洋投送战斗力,而非传统欧洲海军的欧洲战区的部署需求;法国巡逻艇和小型护卫舰吨位最大,数量最多,这对应她西非警察的身份;俄国有最多的导弹艇,潜艇部队吨位最大,然后保存下来的是大量的登陆舰,说明舰队有较强的反制能力和核投送能力之外,日常任务包括热点地区的实际运输和介入;日本有最多的大型水面护航舰和大型防空舰,对应东亚地区高强度海军建设环境下对一线战斗舰艇的要求。

在“小”的背后,麻雀虽小,五脏各不相同。他们应对的威胁和承担的任务是完全不一样的。

上图显示英国RFA舰队规模超过德,法,意,西,荷,挪,葡补给舰队的总和。

法国的军事工业规模排名欧洲(除俄罗斯)第二:有335亿欧元的国防工业销售额,32万多人从事国防领域工作。

略低于英国。

风暴阴影巡航导弹,英国有900枚,法国有500枚。

流星远程空空导弹,英国有400枚,法国有200枚。

坦克、火炮英国分别是227辆、598门,法国是215辆、245门。

对非洲贸易英国占比3.7%,法国占比3.1%。

攻击核潜艇英国机敏级采用PWR-2压水堆,潜深610米+航速32节,不比法国梭鱼的K-15压水堆改进型,潜深350米+航速25节强?

英国国产MT30燃气轮机的参数:

1. 最大功率:40-50兆瓦

2. 重量:45吨

3. 直径:1.9米

4. 高度:5.65米

5. 运转速度:3,600转/分钟

6. 燃气性质:液化天然气或重油

7. 热效率:40-45%

8. 挤出速度:高于30米/秒

9. 操作寿命:超过30年

10. 燃气轮机厂家:英国滑铁卢涡轮机公司(Rolls-Royce)

法国现役的2艘地平线级驱逐舰+8艘阿基坦级护卫舰都是直接进口美制LM2500燃气轮机,由于只使用一台燃机导致不足八千吨的军舰最高航速27节……(五常唯一不会研制舰用重型燃气轮机+没有装备五代机+没有货币自主权=“欧洲唯一独立自主、完整军工体系、民用工业门类最全)?

法国航母上配套核反应堆的蒸汽涡轮机,那还是跟英国的通用电气(GEC)合作开发的,预警机和弹射器买美国的,战机弹射座椅买英国马丁·贝克公司的,M88航发也是美国技术援助,M-51洲际导弹推进剂也是美国,甚至高超音速滑翔机需要美国发射器才能飞行,各类导弹也必须在合资公司——欧洲导弹集团下与英国联合研发才能整出来;连虎式武装直升级都是靠德国搞的,美国自己很多装备也是依赖盟友,法国也是和多国联合研发,躺在美英德军工产业链里埋头苦干。

但是不妨碍法兰西成为“超出三界外,不在五行中”的独立自主式超级大国!

英国原本前卫级的PWR-2的燃料棒使用寿命约25年,而机敏级的燃料棒浓度更高,能使用30年左右,以配合较长的预定使用寿命,在整个寿命周期中都无须进行费时费钱的燃料棒更换工程;而英国还打算在第七艘机敏级上换装新一代反应堆,每次填充燃料可运转40年。

法国K-15压水堆的核燃料更换周期和大修比美国俄亥俄级战略核潜艇上的反应堆要短一半以上,大概每7年一次,而改进型的K-15压水堆延长到约每10年一次,每次换料的时间也从5个月减少至3个月,每年只需一次维护,这样可以提高每艘潜艇在其服役期内的在航率,但相比于美国和英国新型攻击核潜艇的30年服役期内不需换料,还有待提升。但改进型的K-15压水堆的另外一个优势可以对此有所弥补,其核燃料可以采用军民两用的低浓缩铀,这样可以明显地降低费用。(没技术?)红宝石级与梭鱼级攻击核潜艇、戴高乐号航母同款反应堆;永久性极限25节航速、成为五常中最慢的核潜艇+航空母舰……

正所谓:燃机技术底蕴就是海军舰队规模命运,舰运即国运;事实上法国的工业体量只有美国的11%,德国的42%,即便是去工业化的“五常之耻”英国也比法国高10%。

工业产值决定了一个国家的上限,任凭吹的天花乱坠也不如数据来的实在。

祖国的军工事业、国防事业离不开伟大的科学家们和科研工作者,作为新时代的我们要以他们为榜样,为祖国和社会贡献绵薄之力。

尽早实现全方位、立体式赶英超美,为大中华之崛起而专研科学!

庆幸我国的燃气轮机技术已经步入世界先进水平行列,从一艘艘055以“饺子式”的下水;昭示着人民海军“”走向深蓝”……

全球最大的重型舰用燃气轮机为英国MT-30:驱动7万吨航母的动力之源的评论 (共 条)

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