国产太行发动机已经成为国产作战飞机主要动力系统,成绩辉煌。太行系列发动机最早在歼-11B上实现装机,随后满足了歼-10C、歼-16乃至歼-20的动力需求,可以说是撑起了国产战斗机航发的半壁江山。许多人不知道的是,太行发动机在另外一条战线也在高歌猛进,这就是航改燃气轮机。
在最近开幕的中国国际装备制造业博览会上,太行家族几乎全部到齐,除了此前曝光的几种为战斗机设计的型号,还有太行发动机衍生出来的燃气轮机。这也揭示了一个少为人知的事实,太行发动机已经不仅仅止步于战斗机动力,而是已经向着多领域发展。
国产太行改燃气轮机研制成功为国产水面舰艇、发电、天然气等等提供了先进、可靠的动力系统。有消息说,在太行发动机基础上发展的QC70型7兆瓦级燃气轮机,已经装备在国产726A型气垫登陆艇上面,让国产气垫登陆艇摆脱了对乌克兰燃气轮机的依赖。
航空发动机与燃气轮机存在很大的通用性,从本质上来讲,燃气轮机相当于一台涡喷发动机。因此在航空发动机基础上发展燃气轮机,已经是相当成熟的一种做法,具备技术风险低,容易控制成本和价格、维护保障方便等优点。例如我们熟悉的美制LM2500燃气轮机,就使用了TF39涡扇发动机的核心机,美军DDG-1000大型驱逐舰和英军伊丽莎白女王级航母使用的MT30燃气轮机,则是罗伊斯·罗尔斯公司遄达800大涵道比涡扇发动机的衍生型号。
当然航空发动机改燃气轮还是存在一定难度的,尤其是船用燃机。舰船运用环境与飞机存在明显区别,更加强调低工况条件下的热效率和操纵性,同时还要求在高湿、高盐等环境下长时间可靠的工作。因此航空发动机改燃气轮机需要对低压级进行全面设计和完善,以便燃气轮机能够在恶劣环境下长时间、可靠的工作。有的时候甚至要重新设计低压级,以便让燃气轮机能够实最佳的状态工作。
太行改燃气轮机主要有两个途径,一个是在太行基础上直接发展国产燃气轮机。根据相关资料,我们首先在太行基础上发展了QC185燃气轮机。QC185燃气轮机最大功率为18MW,热效率为37.2%,这些指标接近了LM2500早期型的水平,能够满足国产中型水面舰艇的动力配套。
在QC185燃气轮机基础上,我们又发展了缩小型QC70,也就是现在的太行7,主要为国产气垫登陆艇配套。由于功率减少,太行7的核心机空气流量减少小,涡轮前温度降低,这样就让太行7燃气轮机工作更加可靠、平稳,可靠性更好。太行7燃气轮机研制填补了国内小功率燃气轮机空白,解决了国产气垫登陆艇缺乏自主发动机的问题。太行7燃气轮机投入使用之后,深受用户好评,部队对它的评价是综合表现优于进口发动机。
还有就是利用太行发动机获得的技术成果,对国产燃气轮机进行改进。太行发动机研制过程之中国内技术人员攻克了一系列技术难关,获得了丰硕的技术成果,包括单晶叶片、粉末合金、整体涡轮盘、发动机数字式全权限控制系统(FADEC)等等,这些系统转移到其他国产燃气轮机上面,有效提高后者的性能。例如国产太行25燃气轮机,也就是大名鼎鼎的QC280燃机,就是在国产舰用CGT25燃气轮机基础上发展而来,通过一系列新技术和材料运用,整体性能得到明显增强。
太行改燃气轮机成绩显著,也为国产燃气轮机产业发展积累了宝贵的经验。随着国产水面舰艇的发展,国民经济发展需要更加绿色、低碳,国产新一代燃气轮机研制需要提上日程。太行发动机毕竟是国标三代航空发动机,我们现在使用的CGT25燃气轮机原型机是苏联上世纪80年代产品,技术潜力已经挖掘完毕。
不过以涡扇-15为代表的国产新一代航空发动机已经接近成熟,我们可以利用涡扇-15等航空发动机的核心机,加上太行改燃气轮机的经验,发展国产新一代燃气轮机。新一代燃气轮机重量更轻,体积更小,效率更高,实现从简单循环向复杂循环升级,以提高工作效率,降低油耗,这样可以满足国产新一代水面舰艇配套需要。
同时在涡扇-15等航发的基础上,还可以发展国产新一代工业燃气轮机,替代国内进口的工业燃气轮机。从俄乌战争经验来看,即便民用燃气轮机在有些情况下也会被断供,俄罗斯就是前车之鉴。因此我们要未雨绸缪,从现在起抓好进口燃气轮机国产替代,以备不时之需。
从整体来看,随着国产航空发动机技术进步,国产燃气轮机也跟了上来,为国产水面舰艇、发电、天然气等行业提供了充沛的动力保障,降低了对进口发动机的依赖,避免受制于人。