2航空发动机与燃气轮机
航空发动机及燃气轮机重大专项
航空发动机及燃气轮机重大专项摘要:航空发动机及燃气轮机重大专项是中国政府重点支持和推动的项目之一。
本文将介绍该重大专项的背景、目标、重点研究内容以及取得的成果和影响。
1. 背景航空产业作为现代经济的重要组成部分，在国家经济和国防建设中具有重要地位。
航空发动机及燃气轮机是航空器的核心动力装置，对飞行安全和性能具有至关重要的影响。
然而，在过去的几十年中，中国的航空发动机产业一直依赖进口，自主研发和生产能力较弱。
为了解决这一问题，中国政府决定启动航空发动机及燃气轮机重大专项，加强自主研发和生产能力，提高航空发动机的技术水平和国际竞争力。
2. 目标航空发动机及燃气轮机重大专项的主要目标是实现在航空发动机研发和生产领域的自主创新能力，提高航空发动机的技术水平和品质，减少对进口的依赖。
具体目标包括：- 提高航空发动机整机性能水平，满足不同类型航空器的需求；- 突破关键技术，提高航空发动机关键零部件的设计、制造和维修能力；- 增强航空发动机的环境适应能力，满足不同气候和环境条件下的使用需求；- 提升航空发动机的燃油经济性能，降低运营成本；- 加强航空发动机的可靠性和维修性，提高使用寿命和可维护性；- 增强航空发动机的环境友好性，降低排放物的释放。
3. 重点研究内容为了实现上述目标，航空发动机及燃气轮机重大专项将重点研究以下内容：- 先进材料技术：开发和应用高温合金、复合材料等先进材料，提高发动机的温度和压力承载能力。
- 先进设计与制造技术：开展先进的发动机设计与制造研究，提高发动机的整体效能和可靠性。
- 先进涡轮机技术：开展高效、轻量化、高温材料应用的涡轮机研究，提高发动机的经济性能和环境适应能力。
- 先进燃烧技术：开发和应用低排放、高效率的燃烧技术，提高发动机的燃烧效率和环保性能。
- 先进监测与维修技术：研究先进的发动机监测与维修技术，提高发动机的可靠性和寿命。
4. 成果和影响航空发动机及燃气轮机重大专项自启动以来取得了显著的成果。
中国航发加速促进燃气轮机专业化产业化发展
航空动力 I Aerospace Power 2019年 第2期燃气轮机技术┃Gas Turbine TechnologyAECC Pushing Forward the Development of Gas Turbines中国航发加速促进燃气轮机专业化产业化发展■ 陈红/中国航发中国航空发动机集团（中国航发）作为航空发动机及地面燃气轮机国家科技重大专项（“两机”专项）的承担主体，坚持走自主创新发展道路。
中国航发深刻认识到党中央、国务院组建中国航发、实施“两机”专项的目的，就是要心无旁骛干好主业，研制出技术先进、质量可靠的航空发动机及燃气轮机。
航空发动机与燃气轮机产业同根技术同源航空发动机和燃气轮机在技术基础上是相同的，在产业体系上也是部分相融的，可以说，航空发动机与燃气轮机产业同根、技术同源，相辅相成，共同发展。
现代高性能燃气轮机的发展更是得益于航空发动机的发展，而航空发动机的发展过程中许多新技术、新材料又首先在燃气轮机上试用、鉴定，因而利用航空发动机几十年积累的研制能力和工业基础，在成熟的航空发动机基础上研制民用燃气轮机，可以充分继承航空发动机的高端技术，缩短民用燃气轮机研制周期和减少研制经费，同时可达到互动发展、共同成熟的目的，获取更大的经济效益和社会效益。
中国航发充分利用涡轮机械制造技术这一核心专长，依托航空发动机的技术优势和产业链优势，研制开发了大、中、小型航改及重型燃气轮机产品，形成了微、小、中、大功率完备的型号谱系，功率范围涵盖18kW 到114MW（见表1）； 具备了燃气轮机市场开发、产品研发、生产制造、机组成套、销售、运营和服务（包括维修）的全产业链、全价值链，覆盖了燃气轮机全生命周期的业务；拥有国家级中心一个，省级技术中心三个； 开展产、学、研、用结合模式，与清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学、中科院工程热物理所、中科院金属所等开展设计、试验等方面的合作。
截止到2018年年底,在国内及海外市场，中国航发已经供应了超过300台套中型及小型燃气轮机发电机组, 安装和维修了超过500台套燃气轮机发电机组及300余台套余热、余压回收利用机组。
第二章航空发动机中的燃烧
推动这些发展的动力来自:
(1) 军用燃气涡轮发动机对推力/重量比(简称推重比)的要求
不断提高，在20世纪内推重比从4发展到大于10。 (2) 民用航空燃气轮机发动机对耗油率要求不断降低，从 1kg/daN· h降到0.4kg/daN· h以下。 (3) 民用航空燃气涡轮发动机对污染排放的要求不断严格。 同时对发动机都要求降低总价格，延长寿命等。
•回流的高温燃气逆流流到喷嘴附近，将刚刚喷进来的 燃料蒸发，并与从旋流器进入的空气迅速掺混，形成轴 对称分布的可燃混气浓度分布。当可燃混气流经过渡区 固定点火源时，被点着形成火焰焰锋。 •从主燃孔导入二股空气，一部分向主燃区补充新鲜空 气，一部分用来截断回流区。从补燃孔进入的空气， 用于补燃燃烧，使燃烧完全。从掺混孔进入的空气，与 高温燃气混合，降低燃气温度，形成所要求的出口温度 场。从气膜孔进入的空气用来在火焰筒壁面附近形成保 护气膜，使壁温在容许的范围内。
☆ (11) 喷嘴结焦寿命
在 现代航空发动机上，由于进口空气温度不断升高，喷嘴 结焦问题日益严重。这是采用液体燃料的燃烧室的普遍问 题，希望喷嘴结焦寿命能与燃烧室大修寿命同步。
2.4 燃烧室工况
燃烧室是以发动机工况来工作的。 对民航旅客机用的燃气涡轮发动机，国际民航组织规定的 用以检查排放的四个工况如下： (1) 慢车工况，或7%工况，即推力等于7%的最大起飞推力 。 (2) 30%工况。 (3) 85%工况。 (4) 100%工况，即地面最大起飞推力工况。 对军用发动机燃烧室有100%工况，有慢车工况，还有空 中慢车工况、格斗工况、低空突防工况等。
第二章
航空发动机中的燃烧
2.1 燃气轮机燃烧室的分类 2.2 燃烧室的工作过程 2.3 燃烧室的基本参数 2.4 燃烧室工况 2.5 燃气轮机燃烧室的发展
航空发动机和工业燃气轮机热喷涂热障涂层用金属黏结层：回顾与展望
航空发动机和工业燃气轮机热喷涂热障涂层用金属黏结层：回顾与展望陈卫杰1*, 宋 鹏1, 高 栋2, 汪 超3（1．昆明理工大学 材料科学与工程学院, 昆明 650093；2．中国航发商用航空发动机有限责任公司 研发中心材料工艺部, 上海 200241；3．上海电气燃气轮机有限公司 燃气轮机研究所, 上海 200240）摘要：超音速火焰喷涂制作的金属黏结层加料浆喷涂制作的柱状晶结构陶瓷隔热层被视作新一代航空发动机和燃气轮机用热喷涂热障涂层，其中采用的M CrAlY 金属黏结层正朝着长寿命、低成本、适用于新燃料的方向发展。
本文综述近年来航空发动机和燃气轮机热端部件热障涂层用M CrAlY 金属黏结层研究进展，并对涂层的结构设计与成分设计进行探讨。
关键词：燃气轮机；热障涂层；金属黏结层；长寿命；低成本；成分设计doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000217中图分类号：TB3 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2022)01-0015-10热障涂层广泛用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件，保证热端部件能够在高温环境中持续工作，提高工作效率。
热障涂层通常被分为两大类：热喷涂热障涂层和电子束物理气相沉积热障涂层。
传统的热喷涂热障涂层为层状结构，具有相对较低的热导率，但是抵抗热循环的能力较低，通常用于不需频繁经历热循环的部件，如燃烧室的内衬和导向叶片；电子束物理气相沉积热障涂层为柱状结构，热导率相对较高，抵抗热循环的能力也较高，用于苛刻热循环环境工作的高压涡轮叶片和导向叶片。
热喷涂热障涂层因其较低的设备成本、较高的生产效率以及较低的生产成本被众多科研院所、涂层生产商、航空发动机和工业燃气轮机行业重视并大力推广。
本文简要回顾近年热喷涂热障涂层的发展趋势，着重讨论热喷涂热障涂层使用的金属黏结层技术，包括涂层工艺和成分设计，并对金属黏结层的发展方向进行探讨。
1 航空发动机和工业燃气轮机用热喷涂热障涂层的发展热喷涂M CrAlY (M = Ni/Co) + YSZ (ZrO 2 + 8%Y 2O 3) 热障涂层（TBCs ）通常被用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件（如燃烧室和导向叶片）（表1），以提高部件的工作温度，延长部件的服役寿命。
新一代的科技创新目标包括航空发动机燃气轮机页岩气的开发
新一代的科技创新目标包括航空发动机燃气轮机页岩气的开发【原创实用版】目录1.新一代科技创新目标的概述2.航空发动机的发展现状与挑战3.燃气轮机的应用领域及前景4.页岩气的开发及其在我国能源结构中的地位5.我国在航空发动机、燃气轮机和页岩气开发方面的政策支持与实践6.结论：科技创新对我国能源和经济发展的重要意义正文新一代的科技创新目标包括航空发动机、燃气轮机和页岩气的开发，这些领域对于提高我国科技实力、保障能源安全和促进经济发展具有重要意义。
航空发动机是航空工业的核心技术之一，其性能直接影响到飞行器的性能和可靠性。
随着我国航空工业的快速发展，航空发动机的技术水平和产量不断提高，但与世界先进水平相比，仍存在一定的差距。
为此，我国政府高度重视航空发动机的研发，通过加大投入、政策扶持和产业协同等手段，推动航空发动机产业的发展。
燃气轮机是一种高效、清洁的能源转换装置，广泛应用于发电、船舶和航空等领域。
在全球能源转型的大背景下，燃气轮机的应用前景十分广阔。
我国燃气轮机产业发展较快，已经形成了一定的技术基础和产业规模。
未来，我国将继续加大燃气轮机技术研发和产业布局，以满足国内外市场的需求。
页岩气是一种非常规天然气资源，具有丰富的储量和广阔的应用前景。
随着我国能源结构的调整和环境保护的需要，页岩气的开发利用越来越受到重视。
近年来，我国在页岩气勘探开发、技术创新和政策支持等方面取得了积极成果，页岩气产业正逐渐成为我国能源领域的新兴力量。
为了推动航空发动机、燃气轮机和页岩气开发的科技创新，我国政府采取了一系列政策措施。
例如，加大研发投入，鼓励企业与科研院所合作，推动产学研一体化发展；优化产业布局，引导资金、技术和人才等资源向优势企业集聚；加强国际合作，引进国外先进技术和管理经验，提高国内产业的国际竞争力。
总之，新一代科技创新目标的实现，将有助于提高我国在航空发动机、燃气轮机和页岩气开发等领域的技术水平和产业竞争力，为我国能源安全和经济持续发展提供有力支持。
航改燃气轮机技术发展
轻型燃气轮机航改化或重型燃气轮机移植航空发动机技术，不仅是燃气轮机的研制捷径，也是航空发动机回收投资、取得更大经济效益和社会效益的有效途径。
受政治、军事和经济等方面因素的影响，航空发动机技术的发展要快于燃气轮机。
燃气轮机和航空发动机存在大范围的技术共性，在设计体系、制造体系、人才体系和试验体系等方面可实现共用共享，因此基于燃气轮机巨大的市场需求、明显的应用优势，依托高性能、成熟的航空发动机和先进的工业技术、设计方法发展燃气轮机已成为业界共识。
航空发动机技术向燃气轮机转移有两种方式，如图1所示：一是直接将成熟的航空发动机改型衍生，形成航改燃气轮机；二是将航空发动机技术向重型燃气轮机移植，研制和开发新一代重型燃气轮机。
图1 航改燃气轮机转移路径航改燃气轮机发展历程伴随着航空发动机技术的发展和先进循环技术的应用，航改燃气轮机的技术发展历程经历了技术探索阶段、技术发展阶段和应用先进循环阶段，实现了航改燃气轮机从简单改型到高性能核心机优化设计，从简单循环到复杂循环的应用，从继承航空发动机成熟设计体系、材料体系到新部件的设计、新材料的应用，使得航改燃气轮机的设计水平、使用性能、可靠性和寿命都得到了长足的发展。
技术探索阶段1943年，世界上首台航改燃气轮机研制成功，之后罗罗、GE和普惠公司依据成熟的航空发动机改型设计了首批航改燃气轮机，典型的有工业用埃汶（Avon）、工业用奥林帕斯（Olympus）、斯贝（Spey）燃气轮机、LM1500和FT4等。
在此阶段，航改燃气轮机的技术处于探索时期，结构上直接继承航空发动机核心机，通过配装合适的动力涡轮达到输出功率的目的；整机性能也不高，循环效率一般都小于30%；涡轮前初温小于1000℃，压比为4～10；压气机一般还都是亚声速；涡轮叶片采用简单的空冷技术；材料采用初期高温合金；控制系统普遍采用机械液压式或模拟式电子调节系统。
技术发展阶段随着航空发动机的成熟应用，为航改燃气轮机的快速发展提供了高性能、高可靠性的母型机和先进的设计技术。
轮机导论-第2讲-船舶动力装置2- 舰船燃气轮机装置
燃气涡轮的作用是将来自燃烧室的高温高压燃气的热 能转换成轴上的机械功，以驱动压气机和通过挠性联轴节、 减速装置驱动螺旋桨。下图表示出空气—燃气流经燃气轮 机时，其流速、压力和温度的变化情况。
在空气进入涡轮膨胀作功之前是由轴流式压气机先预 先压缩的。压气机由涡轮机驱动的传动轴带动的。轴流式 压气机是一种由多级静动叶相间组成的多级压气机。在动 静叶中，空气加速、扩压，以达到预定的压力。
R0110重型燃气轮机，航母动力系统15万马力
二．舰用燃气轮机装置的组成与原理
1、主要组成部分 轴流式压气机、燃烧室、驱动压气机的燃气轮机
（高压涡轮）、动力燃气轮机（低压涡轮）。
我们常把压气机、燃烧室和高压涡轮看作一个整体， 称为燃气发生器。
图 燃气轮机装置简图
2、工作原理
在运转中，燃气轮机的压气机由大气中吸入一定量的空气 并将其压缩到某一压力后就供向燃烧室以及燃烧室与机匣之间 的环形通道。流向燃烧室的那部分空气（称为一次空气）是供 给燃烧室作油气混合并燃烧用的，而流向环型通道的那部分空 气（称为二次空气）则是用作冷却燃烧室和掺混高温燃气的。
总结：燃气轮机作为军舰动力的优势
燃气轮机第一个优势是功率密度极大。一般情况下， 同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一，
是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气
轮机本身精巧的连续转动热力学循环结构造成的，体积
小、功率大，非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。
总结：燃气轮机作为军舰动力的优势
燃气轮机的第二个优势是启动速度快。虽然燃机的
转速是三种动力系统中最高的，但是由于整个转子十分
轻巧，在启动机帮助下在1-2分钟就可以达到最高转速。
而柴油机由于转子运动源于活塞的往复，加速较慢，蒸
我国航改型燃气轮机发展现状及建议
第３２卷㊀第２期２０１９年６月«燃㊀气㊀轮㊀机㊀技㊀术»ＧＡＳＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ ３２㊀Ｎｏ ２Ｊｕｎ.ꎬ２０１９收稿日期:２０１８￣０６￣２１㊀改稿日期:２０１８￣０８￣０２作者简介:刘培军(１９７４ )ꎬ男ꎬ湖北洪湖人ꎬ高级工程师ꎬ硕士ꎬ现主要从事燃气轮机研制和维修工作ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｌｉｕｐｅｉｊｕｎ＠ｙｅａｈ.ｎｅｔꎮ我国航改型燃气轮机发展现状及建议刘培军１ꎬ李辉全２ꎬ张凤梅２ꎬ谷思宇３ꎬ李顺勇４(１.中国科学院工程热物理研究所ꎬ北京㊀１００１９０ꎻ２.青岛中科国晟动力科技有限公司ꎬ山东㊀青岛㊀２６６４００ꎻ３.中国石油管道有限公司ꎬ河北㊀廊坊㊀０６５０００ꎻ４.中国石油西南管道公司ꎬ昆明㊀６５０２１７)摘㊀要:针对我国航改型燃气轮机的发展问题ꎬ首先从航改型燃气轮机和重型燃气轮机两个方面介绍了我国燃气轮机发展现状ꎬ分析了我国燃气轮机发展存在的问题ꎬ借鉴国外燃气轮机发展的经验ꎬ对我国发展航改型燃气轮机提出了建议:１)明确发展方向㊁优选攻关机型ꎻ２)军民融合㊁综合利用国内现有资源ꎮ关㊀键㊀词:航改型燃气轮机ꎻ发展ꎻ建议ꎻ军民融合中图分类号:ＴＫ４７２㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００９￣２８８９(２０１９)０２￣０００８￣０６㊀㊀燃气轮机被誉为 制造业皇冠上的明珠 ꎬ是各种类型航空喷气发动机及其衍生燃气轮机㊁重型(发电)燃气轮机㊁车辆与工业驱动燃气轮机㊁舰船动力燃气轮机及各种微型燃气轮机的总称[１]ꎮ燃气轮机与航空发动机在技术上一脉相承ꎬ轻型燃气轮机大部分由航空发动机改型研制ꎬ重型燃气轮机移植航空发动机技术研制[２]ꎬ航改型燃气轮机与原型航空发动机零件９０％以上是相同的ꎮ航改型燃气轮机主要应用于管线动力㊁循环发电和舰船等ꎬ目前中国石油管道已经安装的燃驱机组主要为德国西门子公司(ＳＩＥＭＥＮＳ)生产的ＲＢ２１１(原罗尔斯 罗伊斯公司生产ꎬ２０１４年德国西门子公司收购了其航改型燃气轮机和压缩机业务)和通用电气公司(ＧＥ)生产的ＬＭ２５００＋ＳＡＣ两型航改型燃气轮机ꎮ在国家发改委发布的天然气十三五规划中ꎬ我国的预计目标为到２０２０年ꎬ天然气占一次能源消费量的比例由２０１５年的５.９％ꎬ提高至８.３％~１０.０％ꎬ这其中的需求增量主要来自大气污染治理重点地区的气化工程㊁天然气发电及分布式能源工程㊁交通领域气化工程和节约替代工程等四大利用工程[３]ꎮ初步估计ꎬ２０２０年天然气发电装机将达到１.１亿ｋＷ以上ꎮ预计到２０２０年ꎬ我国将在规模以上城市进行天然气分布式能源的推广与普及ꎬ力争总装机规模达到５ˑ１０４ＭＷ[４]ꎮ由于中小功率的航改型燃气轮机在启停速度㊁单循环热效率㊁安装等方面都具有非常显著的优势ꎬ因此分布式能源主要采用中小功率的航改型燃气轮机[５]ꎮ未来十年ꎬ仅能源电力行业ꎬ燃气轮机的国际需求就高达５０００亿美元ꎬ如果考虑船舶和制造业等领域的需求ꎬ整个市场规模有望突破万亿美元大关ꎮ１㊀我国燃气轮机发展现状１.１㊀重型燃气轮机二十一世纪初ꎬ我国以 打捆招标㊁市场换技术 的方式ꎬ先后三次共引进了Ｆ级重型燃气轮机与Ｅ级重型燃气轮机５０多套ꎬ引进公司主要为美国通用电气公司(ＧＥ)㊁日本三菱公司(ＭＨＩ)和德国西门子公司(ＳＩＥＭＥＮＳ)ꎬ由哈汽 美国通用电气㊁东汽 日本三菱㊁上汽 德国西门子㊁南汽 美国通用电气四个联合体进行国产化制造ꎬ国产化机型为ＳＧＴ５－２０００Ｅ/４０００㊁Ｍ７０１Ｆ和Ｖ９４.３Ａ等[６－８]ꎬ由于国内主机厂商掌握的技术主要是燃气轮机分解装第２期我国航改型燃气轮机发展现状及建议配㊁冷端零件代加工㊁部分热端部件的代加工和外围的辅助系统配套ꎬ引进的技术中不包括燃气轮机的整机设计技术㊁热端关键件制造技术和控制系统技术ꎬ所以国内重型燃气轮机市场被国外企业垄断的局面没有任何改变ꎮ重型燃气轮机的分解和装配技术含量不高ꎬ在运行现场就能操作ꎻ冷端零件㊁部分热端零件的代加工和外围辅助系统配套也是依据外商的图纸进行的ꎬ不掌握知识产权ꎻ热端关键部件修理方面ꎬ国内目前有三家合资公司ꎬ分别是:通用电气 哈动力 南汽轮能源服务(秦皇岛)有限公司㊁华瑞(江苏)燃机服务有限公司和三菱重工东方燃气轮机(广州)有限公司ꎬ基本实现了重型燃气轮机热端关键零件修理本地化ꎬ但维修利润仍然主要掌握在外商手中ꎮ２０１４年ꎬ上海电气公司收购了意大利安萨尔多公司４０％的股份ꎬ成立了上海电气燃气轮机有限公司(ＳＧＣ)和上海安萨尔多燃气轮机科技有限公司(ＡＧＴ)两家合资公司ꎬ引进了重型燃气轮机的设计研发㊁制造和服务技术ꎬ为重型燃气轮机全面国产化创造了条件ꎬ下一步的关键是上海电气的技术人员能否全面消化吸收燃气轮机的设计技术㊁热端关键零部件的制造技术和控制技术ꎬ并在此基础上进行创新ꎮ上海电气公司希望用５~１０年的时间ꎬ真正掌握重型燃气轮机的设计技术㊁热端关键部件制造技术和控制技术ꎬ具备对现有机型进行优化㊁改进㊁升级和自主开发新型燃气轮机的能力ꎻ掌握重型燃气轮机的服务技术ꎬ具备为用户提供个性化定制服务的能力ꎻ具备为用户提供燃气蒸汽联合循环整体解决方案的能力ꎮ１.２㊀航改型燃气轮机我国航改型燃气轮机的发展起步于２０世纪５０年代ꎬ主要以前苏联的技术为基础进行仿制㊁测绘㊁研发㊁设计和实验ꎮ我国借用前苏联的技术仿制生产过ＷＰ５－ＷＰ８ꎬ在此基础上自主设计过ＷＰ１３Ａ和ＷＳ１３ꎬ１９７６年花费５亿英镑购买了英国罗尔斯 罗伊斯公司(ＲＲ)的ＳＰＥＹＭＫ２０２全套技术ꎬ在消化吸收的基础上研制了ＷＰ１４和ＷＳ９ꎬ借鉴俄罗斯的ＡＬ３１Ｆ和ＳＮＥＣＭＡ公司的ＣＦＭ５６发动机的技术研制了ＷＳ１０和ＷＳ２０ꎬ借鉴俄罗斯的技术目前正在研制的有ＷＳ１５和ＷＳ１８Ａꎮ这些航空发动机全部用于军用ꎬ但我国尚不能批量制造性能稳定的用于第四代和第五代战斗机的发动机ꎬ航空发动机产业与欧美相比仍有较大差距ꎮ目前形成批量生产的只有１９９３年从乌克兰引进的舰用燃气轮机ＧＴ２５０００ꎬ１９９８年开始以ＱＣ２８０型号进行国产化ꎬ在２００３年装备０５２Ｂ 武汉 驱逐舰试用ꎬ目前ＱＣ２８０已交付７０多台ꎬ返厂修理周期为５０００ｈꎬ而欧美同功率级别的燃气轮机返厂维修周期达到２５０００ｈꎬ两者差距较大ꎬ该型燃气轮机的稳定性也远不如欧美的产品ꎮ２００９年４月ꎬ国家能源局在沈阳召开天然气长输管道关键设备国产化工作会议ꎬ确定开展以西气东输二线工程建设为依托的燃驱压缩机组等天然气长输管道站场关键设备研制工作ꎮ对舰用ＧＴ２５０００的燃烧室㊁燃料喷嘴等进行设计改进ꎬ适用于天然气燃料ꎬ与国产离心压缩机及辅助系统配套使用[９]ꎬ２０１４年９月通过国家能源局组织的新产品专家鉴定[１０]ꎬ该机组目前已安装于烟墩压气站和衢州压气站ꎬ正在开展工业性试验ꎮ前期出现了一台轴流压气机叶片断裂导致压气机全部损坏ꎬ所以还需要花大力气研究ＧＴ２５０００设计存在的缺陷ꎬ因为当年乌克兰转让该燃气轮机的全套制造技术时ꎬ只生产了７台ꎬ并没有大规模的工业应用ꎬ还需要相关单位组织技术人员不断掌握外商的设计思想ꎬ针对工业试验出现的问题不断进行改进ꎬ真正做到不仅知其然而且知其所以然ꎬ掌握燃气轮机的设计技术ꎮ航改型燃气轮机国内主要用于长输天然气管道驱动ꎬ中国石油是ＬＭ２５００和ＲＢ２１１两个型号航改型燃气轮机的最大用户ꎬ迫于市场压力ꎬＧＥ公司和ＲＲ公司分别转让了两型燃气轮机的大修技术ꎬ包括燃气轮机的完全分解㊁装配和试车技术ꎬ零件的清洗㊁故检和除五大关键件(两级涡轮叶片㊁两级涡轮导向器叶片㊁燃烧室)以外的零件的修理技术ꎮ管道压缩机组维检修中心[１１]是中国石油下属单位ꎬ从事航改型ＧＥＬＭ２５００＋ＳＡＣ和ＲＲＲＢ２１１－２４Ｇ两型３０ＭＷ级燃气发生器大中修理㊁管道压缩机组远程监测与诊断服务㊁管道压缩机组运维技术服务和压缩机组运维人才培养任务ꎬ目前已经建立了两条修理生产线ꎬ培养了一个燃气轮机修理专业团队ꎮ西气东输各个地区公司积累了丰富的航改型燃气轮机的运行维护经验ꎬ经历了较多的故障排查过程ꎬ形成了自主的排故经验ꎬ基本摆脱了依靠外商现场服务的局面ꎮ９燃气轮机技术第３２卷㊀２㊀航改型燃气轮机发展存在的问题２.１㊀缺少核心技术燃气轮机的设计技术和试验技术不可能从国外企业引进ꎬ必须依靠我们自主研发ꎮ同时ꎬ燃气轮机不完全是设计㊁计算出来的ꎬ更为重要的是试验环节ꎬ主要包括涡轮㊁燃烧室㊁压气机等部件的性能试验以及整机的性能试验ꎮ这些试验环节不仅需要花费大量的资金ꎬ而且需要花费很长的周期ꎬ我国由于没有长时间的试验数据积累ꎬ基础技术薄弱制约了中国燃气轮机的快速发展[１２]ꎮ运行温度㊁运行压力㊁过载等问题一直制约着燃气轮机设计研发前进的步伐ꎬ解决这些问题的途径为ꎬ选用最先进的材料ꎬ采用最为适当的加工工艺ꎬ科学合理的设计与匹配以及正确的使用维护ꎮ近几年我国在材料和零件制造方面取得了一些进步ꎬ但在部件设计㊁系统集成和匹配㊁如何提高性能和可靠性方面仍然存在问题ꎮ随着燃气轮机燃气初温的提升ꎬ燃烧室的结构和材料以及排放㊁热声震荡㊁回火等在较低温度下没有暴露出来的这一系列问题都需要进行改进ꎬ因此ꎬ完善试验能力非常重要ꎮ要支持企业开展各个部件㊁单元体和整机试验ꎬ要反复试验㊁积累数据和经验㊁不断改进和完善设计ꎬ这需要大量的资金投入和长时间的试验ꎮ一般设计一款成熟的航空发动机大概需要２０~３０年ꎬ投入资金大概为数十亿美元ꎮ例如美国的 综合高性能涡轮发动机技术计划 (ＩＨＰＴＥＴ计划)ꎬ长达１６年ꎬ总投资为４５亿美元ꎮ２.２㊀研发力量分散ꎬ且没有与实践结合燃气轮机产业涵盖多个方面的专业领域ꎬ包括研发设计能力ꎬ金属材料制造加工能力ꎬ装配能力ꎬ试验能力等ꎬ需要不同专业领域人才的配合ꎬ以此形成从设备制造㊁材料制造到系统集成的整套产业链ꎮ这其中的设计㊁研发㊁制造㊁试验等各环节须整合国内各专业领域资源共同攻克ꎬ才能形成具有我国自主知识产权的燃气轮机ꎮ我国在２０１１年确定了燃气轮机和航空发动机两机专项ꎬ国内的许多企业㊁高校与科研院所(包括清华大学㊁上海交通大学㊁上海电气集团㊁东方电气集团等)成立了专门的燃气轮机研究院ꎬ其他科研院校也都相继成立了与燃气轮机研究以及发展密切相关的技术团队ꎮ但是截止到目前ꎬ进行燃气轮机研发的科研机构㊁高等院校㊁制造厂商都是分散着去努力ꎮ这些科研机构和企业分属于不同的行业ꎬ目前并没有具体措施将其进行整合ꎬ直接影响了 两机专项 中燃气轮机方面的实质性推进进程ꎬ这是目前燃气轮机产业发展需要改进的方面ꎮ此外ꎬ一些高校和科研院所开展了燃气轮机材料方面的课题研究ꎬ其研究成果在项目结题之后便就此搁置ꎬ并未将其应用于实际生产中ꎬ也很难找到相应的研发型号去实践ꎮ我国的燃气轮机主机厂商也处于竞争状态ꎬ厂商之间没有联合合作ꎬ这使得原先就比较薄弱的研发力量更加分散ꎬ也造成了许多重复性工作ꎬ这是目前行业体制上亟待解决的问题ꎮ现阶段ꎬ高等科研院校和科研院所必须与生产企业紧密结合联系才能形成合力ꎬ企业生产实践过程中的很多难题应有组织地分解到相关的研究机构和高等院校中ꎬ与此同时高等科研院所也应该主动深入企业ꎬ从企业实践生产所遇到的问题中提炼课题ꎬ并将科研课题成果转化为实际生产力ꎬ才能在整机设计上有较大的改进ꎮ我国 两机专项 的发起人师昌绪院士在研发九孔涡轮叶片的征程中ꎬ也是在贵州黎阳工厂长达一年多时间ꎬ与工厂技术人员和工人探讨每一项工艺和工序的改进ꎬ在实践中不断总结经验ꎬ最终成功研发制造出我国具有自主知识产权的九孔涡轮叶片ꎮ目前我国的各个科研院所与工厂是脱节的ꎬ科研人员没有与工厂技术人员和工人形成联动ꎬ理论和实践是脱节的ꎬ长期下去可能阻碍燃气轮机行业的发展ꎬ只有将这些研发力量整合起来ꎬ并且与工厂紧密结合形成推动行业前进的合力ꎬ才能推动燃气轮机行业健康发展ꎮ２.３㊀攻关机型技术落后我国目前所发展的大部分机型是借用俄罗斯的技术ꎬ由于设计思路的不同ꎬ俄罗斯的发动机的使用寿命明显要低于欧美的发动机ꎬ我国仿制或研制的发动机又略低于俄罗斯发动机的使用寿命ꎮ欧美的发动机中只有ＳＰＥＹＭＫ２０２是完整转让了技术ꎬ但它是ＲＲ公司二十世纪七十年代淘汰的产品ꎬ目前我国生产的ＷＳ９的使用寿命要略低于ＲＲ公司当时的水平ꎬＷＳ１０结合了俄罗斯和欧美的技术ꎬ但是目前发动机批量生产后质量还处于不稳定状态ꎬ还需要在使用的过程中总结经验ꎬ不断改进设计ꎬ确保ＷＳ１０能成为我国一款成熟的航空发动机ꎮ彻底改变我国军用航空发动机长期依赖采购俄罗斯发动机的历史ꎮ在民用航空发动机ꎬ我国目前还没有一款自己０１第２期我国航改型燃气轮机发展现状及建议生产的定型发动机ꎬ中国商发２００８年成立ꎬ目前攻关的机型主要有ＣＪ１０００和ＣＪ２０００ꎬ选择欧美的发动机为基础的技术方向上没有问题ꎬ需要长时间的试验才能不断完善设计ꎮ燃气轮机目前只是全部引进了乌克兰的ＧＴ２５０００的制造技术ꎬ并没有走完自主设计的全过程ꎬ加上这款机器在转让时只生产了７台ꎬ没有工业应用的长期积累ꎬ另外该款机器的效率和可靠性都较欧美的燃气轮机有很大的差距ꎬ所以前期选择的攻关机型技术落后也是制约我国燃气轮机快速健康发展的原因之一ꎮ３㊀国外发展燃气轮机的先进经验轻型燃气轮机通过航空改型发展的途径进行研发设计是一种最快捷㊁最经济㊁最可靠的发展途径ꎮ以燃气轮机为动力的舰船中有接近９５％的燃气轮机是航改型燃气轮机ꎮ如美国通用电气公司(ＧＥ)的ＬＭ２５００燃气轮机㊁英国罗尔斯 罗伊斯公司(ＲＲ)的ＷＲ－２１间冷回热燃气轮机㊁ＭＴ３０燃气轮机等ꎬ均由航空发动机改型发展而来ꎮ由于燃气轮机和航空发动机大部分的部件结构㊁整机系统㊁材料㊁装配工艺以及设计㊁制造㊁服务等体系可共享ꎬ所以航改型燃气轮机具有基础好㊁风险低㊁周期短和技术升级快等优势ꎮ这也是舰船用燃气轮机采用航空发动机改型的原因ꎮ美国通用电气公司(ＧＥ)在用于Ｂ－７４７/７６７和Ａ３１０/３３０飞机的ＣＦ６－８０Ｃ２发动机基础上ꎬ改型发展了ＬＭ６０００轻型燃气轮机㊁ＬＭＳ１００间冷循环燃气轮机以及ＭＳ９００１Ｇ㊁ＭＳ９００１Ｈ重型燃气轮机ꎬ充分体现出航改型燃气轮机的 一机为本㊁满足多用㊁缩短周期㊁节约成本㊁衍生多型㊁形成谱系 的特点ꎬ这使得航空发动机具有了更长久的生命力ꎬ形成了更新换代的良好发展态势ꎬ也保证了燃气轮机的可靠性㊁先进性ꎬ而且显著缩短了燃气轮机的研制周期ꎬ节约了设计㊁研发㊁试验以及制造成本ꎮ目前国际上主要的３０ＭＷ级的航改型燃气轮机见表１ꎬ其中ＬＭ２５００和ＲＢ２１１比其他型号燃气轮机具有明显的优势ꎬ不仅出力和效率较高ꎬ同时还具有高稳定性和可靠性ꎮ表１㊀国际上主要的３０ＭＷ级的燃气轮机型号生产厂家增压比压气机级数输出功率/ＭＷ热效率/％空气流量/(ｋｇ ｓ－１)排气温度/ħ销售业绩/台ＲＢ２１１－２４ＧＳｉｅｍｅｎｓ２１.０７＋６２９.５３８.０９４.５４９１>６００ＬＭ２５００＋ＳＡＣ美国ＧＥ２３.０１７３０.７３９.７９１.２４９７>２０００ＧＴ２５０００乌克兰２１.８９＋９２６.７３６.５８９.８４６５>１００ＦＴ８美国ＰＷ２０.４８＋７２６.３３７.０８７.１４５０>４００ＧＴＵ－２５Ｐ俄罗斯２８.５６＋１１２５.０３９.５８５.０４５１>２００㊀㊀ＬＭ２５００燃气轮机是美国通用电气公司(ＧＥ)研制的一型航改燃气轮机ꎬ由航空涡轮风扇发动机ＴＦ３９(军用型)及ＣＦ６－６(民用型)改制而成ꎮ自１９７０年装备美国海军后ꎬ目前已有超过７００台ＬＭ２５００燃气轮机应用于美国海军的１７０余艘各类舰船中ꎬ而在全世界范围内ꎬ被用于３０多个国家海军的推进系统ꎬ舰船和工业应用超过２４００台ꎮ在工业中ꎬＬＭ２５００系列机组总运行时间已超过４０００万ｈꎻ在舰船中ꎬＬＭ２５００系列燃气轮机机组总运行时间已超过５０００万ｈꎬ由于该系列机组的高性能㊁高可靠性和高利用率ꎬ使得其他任何一型燃气轮机都无法达到并超越ＬＭ２５００系列ꎮ由于设计研发和制造燃气轮机的难度较大ꎬ目前的研究趋势为在已研制成功的燃气轮机的基础上进行升级改进ꎬ提高其性能ꎬ目前的ＬＭ２５００系列就是这一趋势的典型案例ꎮＬＭ２５００燃气轮机的功率为２５.１ＭＷꎬ热效率达３７.５％ꎬ以ＬＭ２５００燃气轮机为基础ꎬ逐步发展出了ＬＭ２５００＋和ＬＭ２５００＋Ｇ４燃气轮机ꎮＬＭ２５０００＋燃气轮机的功率为３０.２ＭＷꎬ热效率达３８.９％ꎻＬＭ２５００＋Ｇ４燃气轮机功率为３５.３ＭＷꎬ热效率达３９.１％ꎬ燃气轮机的功率和热效率都得到了不断地提高ꎮＲＢ２１１系列发动机是由英国罗尔斯 罗伊斯公司(ＲＲ)投入巨额资金研制的发动机ꎬ但这种发动机的研制进程并不顺利ꎬ并导致罗尔斯 罗伊斯公司破产被收为国有ꎬ到１９８７年ꎬ罗尔斯 罗伊斯公司重新归为私有ꎮＲＢ２１１发动机设计中体现了 三高 设计思想ꎬ即高涵道比㊁高增压比和高涡轮前温度ꎬ较第一代涡扇发动机(斯贝㊁ＪＴ３Ｄ)推力大增㊁耗油率大幅度降低ꎮＲＢ２１１系列发动机从研制至今ꎬ已经推出了多种型号ꎮ１９７２年４月ꎬＲＢ２１１－２２发动机装备洛克希德１１燃气轮机技术第３２卷㊀Ｌ－１０１１ 三星 客机ꎬ正式投入运营ꎮ经过重新设计风扇和中压压气机的ＲＢ２１１－２２发动机ꎬ形成了ＲＢ２１１－５２４系列变推力发动机ꎮ其中ꎬＲＢ２１１－５２４Ｂ㊁ＲＢ２１１－５２４Ｃ㊁ＲＢ２１１－５２４Ｄ三款机型主要装备洛克希德Ｌ－１０１１㊁波音７４７经典型飞机ꎻ推力更大的ＲＢ２１１－５２４Ｇ㊁ＲＢ２１１－５２４Ｈ两款机型主要装备波音７４７－４００飞机和波音７６７飞机ꎮ目前在役的ＲＢ２１１－５２发动机约有４８０台ꎬ其中包括４４０台ＲＢ２１１－５２４Ｇ/Ｈ及其升级型ＲＢ２１１－５２４ＧＴ/ＨＴꎮ以此为原型机的ＲＢ２１１－２４Ｇ燃气轮机全球销量也超过６００台ꎮ所以以ＲＢ２１１为原型的系列发动机不仅衍生了多款成熟的航空发动机ꎬ也衍生出多款成熟的航改型燃气轮机ꎬ极大节约了研发经费和缩短了研制周期ꎬ让企业的最初研发技术焕发出了强大的生命力ꎮ目前ꎬＳｉｅｍｅｎｓ公司正在推广的工业燃气轮机还有ＲＢ２１１－Ｇｚ和ＲＢ２１１－ＧＴ３０等ꎮ４㊀对我国航改型燃气轮机发展的建议燃气轮机作为高科技的载体ꎬ国家高度重视行业发展ꎬ在２０１６年的全国两会期间ꎬ发改委公布 十三五 规划纲要ꎬ提出的１００个重大项目中ꎬ航空发动机与燃气轮机项目居于首位ꎮ２０１６年ꎬ在国家发展改革委㊁工业和信息化部㊁国家能源局共同组织编制的«中国制造２０２５－能源装备实施方案»中对燃气轮机的发展进行了详细规划ꎮ２０１６年８月２８日ꎬ中国航空发动机集团在北京挂牌成立ꎬ将整合全国的航空发动机研发力量ꎬ在发动机设计㊁整机实验验证㊁关键零件的制造和修理等核心技术上进行科研攻关ꎮ因此ꎬ在航空发动机㊁航改型燃气轮机的研发制造方面ꎬ建议以下两点:４.１㊀明确发展方向ꎬ优选攻关机型航改型燃气轮机可以最大程度的继承航空发动机的资源ꎬ具有节约资金成本㊁缩短研发周期㊁降低风险等诸多优势ꎬ是燃气轮机发展的一个最重要方向ꎮ在已研制成功的燃气轮机的基础之上ꎬ通过不断地升级改进ꎬ逐步改型派生出一系列的燃气轮机ꎬ这样不仅赋予了原型燃气轮机强大的生命力ꎬ而且也形成了更新换代的良性发展态势ꎬ同时也保证了后续燃气轮机研制试验的稳定可靠性㊁低风险㊁低成本㊁短周期ꎮ由于俄罗斯的发动机在使用寿命和稳定性方面要明显低于欧美发动机ꎬ从转为民用的航改型燃气轮机着手ꎬ借鉴欧美的先进发动机技术是更好的发展方向ꎮ国外企业升级燃气轮机的基本策略是保留并利用原型机的先进设计㊁结构㊁高性能的材料和涂层ꎬ在原型机的可靠性和利用率的基础之上ꎬ采用十分保守㊁很低风险的设计途径ꎬ以此来升级改进㊁加大功率ꎮ我们可以借鉴其先进经验ꎬ选择现有先进机型来攻关ꎬ并在该机型的基础上发展我国具有自主知识产权的航空发动机与航改型燃气轮机ꎮ４.２㊀军民融合ꎬ综合利用国内现有资源在２０１５年３月１２日举行的中国十二届全国人大三次会议解放军代表团全体会议上ꎬ我国第一次明确提出: 把军民融合发展上升为国家战略 ꎮ 十三五 规划明确提出ꎬ 实施军民融合发展战略ꎬ形成全要素㊁多领域㊁高效益的军民深度融合发展格局 ꎮ在民用领域像燃气轮机等国产高端装备的发展一直面临着工业试运行机会少㊁市场推广难的困境ꎬ严重制约了其发展ꎬ燃气轮机在民用领域的应用及市场推广作为国家战略予以支持ꎬ以真正实现其军民融合发展ꎬ是兴国之举㊁强军之策ꎮ我国从事航空发动机和燃气轮机的研发团队可以充分利用中石油的平台以及全国各地科研院所以及厂家的现有资源ꎬ深入消化航空发动机和燃气轮机的的设计思想ꎬ思考已有的设计改型文件ꎬ建立压气机㊁燃烧室和涡轮的试验台ꎬ通过实验积累数据ꎬ利用试车台的试验数据不断摸索不同的设计改动对燃气轮机性能和可靠性的影响ꎬ利用燃气轮机站场应用数据对设计改进进行验证ꎬ根据验证结果再去总结设计经验ꎬ争取做到不仅知其然而且知其所以然ꎬ尽快研制出自主知识产权的航改型燃气轮机ꎬ大幅度缩短母型机的研制时间ꎬ然后在此基础上缩小㊁放大㊁增加燃气初温㊁改善冷却效果㊁增加涂层耐高温程度ꎬ设计出涵盖１０~５０ＭＷ不同功率等级的燃气轮机ꎮ５㊀结语目前ꎬ我国航改型燃气轮机产业与欧美相比仍有较大差距ꎮ现阶段燃气轮机的设计技术和试验技术不可能从国外企业引进ꎬ必须依靠我们自主研发ꎮ我国核心技术缺乏ꎬ相关技术研发力量分散ꎬ且没有与实践结合ꎬ同时攻关机型技术落后等问题制约着我国燃气轮机产业的发展ꎮ针对以上问题文中对我国发展航改型燃气轮机提出了建议:１)明确发展方向㊁优选攻关机型ꎬ２)军民融合㊁综合利用国内现有资源ꎮ２１第２期我国航改型燃气轮机发展现状及建议参考文献:[１]蒋洪德ꎬ任静ꎬ李雪英.重型燃气轮机现状与发展趋势[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１４ꎬ２９(３４):５０９６￣５１０２.[２]李孝堂.加快发展保障能源安全的载体装备 研制自主知识产权燃气轮机的战略意义[Ｊ].开放导报ꎬ２０１７ꎬ１０(５):２９￣３３. [３]王震㊁薛庆.充分发挥天然气在我国现代能源体系构建中的主力作用 对«天然气发展 十三五"规划»的解读.天然气工业ꎬ２０１７ꎬ３７(３)::１￣８.[４]景春梅.中国能源环境政策最新进展[Ｊ].国际石油经济ꎬ２０１３(４):６５￣６７.[５]秦渊ꎬ陈昕ꎬ王华超.分布式能源站燃气轮机的选择[Ｊ].燃气轮机技术ꎬ２０１３ꎬ２６(２):３４￣３８.[６]张岳飞ꎬ王伟莉.ＳＧＴ５￣２０００Ｅ/４０００Ｆ燃气轮机国产化发展现状[Ｊ].热力透平ꎬ２０１４ꎬ４３(３):２３１￣２３３.[７]马少林ꎬ王为民.Ｍ７０１Ｆ重型燃气轮机国产化研制[Ｊ].电力设备ꎬ２００６ꎬ７(１０):１７￣２０.[８]陈富新.Ｖ９４.３Ａ燃气轮机国产化制造工艺分析与探讨[Ｊ].热力透平ꎬ２００５ꎬ３４(１):４８￣５４.[９]黄泽俊ꎬ高顺华ꎬ王世君.我国天然气管道核心装备国产化进程及应用展望[Ｊ].天然气工业ꎬ２０１４ꎬ３４(７):１￣６.[１０]谭东杰ꎬ李柏松ꎬ杨晓峥ꎬ等.中国石油油气管道设备国产化现状和展望[Ｊ].油气储运ꎬ２０１５ꎬ３４(９):９１３￣９１８.[１１]刘培军ꎬ谷思宇ꎬ常维纯ꎬ等.压缩机组维检修中心可持续发展的若干问题探讨[Ｊ].油气储运ꎬ２０１７(１):１２０￣１２５.[１２]李孝堂.燃气轮机的发展及中国的困局[Ｊ].航空发动机ꎬ２０１１ꎬ３７(３):５￣１１.ＣｕｒｒｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＳｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａ ｓＡｅｒｏＤｅｒｉｖａｔｉｖｅＧａｓＴｕｒｂｉｎｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬｉｕＰｅｉｊｕｎ１ꎬＬｉＨｕｉｑｕａｎ２ꎬＺｈａｎｇＦｅｎｇｍｅｉ２ꎬＧｕＳｉｙｕ３ꎬＬｉＳｈｕｎｙｏｎｇ４(１.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃｓꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１９０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＴｓｉｎｇｔａｏＣＡＳＧｕｏＳｈｅｎｇＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈａｎｄｏｎｇＱｉｎｇｄａｏ２６６４００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＰｉｐｅｌｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＨｅｂｅｉＬａｎｇｆａｎｇ０６５０００ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｉｐｅｌｉｎｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＫｕｎｍｉｎｇ６５０２１７ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＡｅｒｏＤｅｒｉｖａｔｉｖｅＧａｓＴｕｒｂｉｎｅｉｎＣｈｉｎａꎬｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎａｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆａｅｒｏｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅａｎｄｈｅａｖｙ￣ｄｕｔｙｇａｓｔｕｒｂｉｎｅꎬａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａ'ｓｇａｓｔｕｒｂｉｎｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅａｂｒｏａｄꎬｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｅｒｏｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ:Ｆｉｒｓｔꎬｔｏｍａｋｅｃｌｅａｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎꎬｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｋｅｙｔｙｐｅｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅ.ＳｅｃｏｎｄꎬｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｔｈｅｍｉｌｉｔａｒｙａｎｄｃｉｖｉｌｉａｎꎬａｎｄｔｏｍａｋｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｕｓｅｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＣｈｉｎａ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｅｒｏｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅꎻｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎻｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓꎻｃｉｖｉｌ￣ｍｉｌｉｔａｒｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ３１。
科技期刊助力国家“两机”专项科技创新——《航空动力》创刊之路
科技期刊助力国家“两机”专项科技创新——《航空动力》创刊之路作者：罗彧来源：《科技传播》 2018年第11期摘要为了落实国家驱动创新战略，服务于加快推进我国航空发动机产业自主创新发展，新创办了一本科技期刊《航空动力》。
通过对创刊各项工作的介绍分析，结合期刊定位和办刊宗旨，全面展示了期刊作为国家重大科技专项成果发布、展示、交流、传播平台所承担的职能以及肩负的历史使命。
关键词科技期刊；创刊；国家重大科技专项中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）212-0006-021 创刊背景航空发动机和燃气轮机重大专项（“两机”专项）是国家重大科技专项，“十三五”期间已全面启动实施，旨在突破“两机”关键技术，推动大型客机发动机、先进直升机发动机、重型燃气轮机等产品研制，初步建立航空发动机和燃气轮机自主创新的基础研究、技术与产品研发和产业体系。
航空发动机是飞机的“心脏”，是保证航空飞行器战术技术性能和飞行安全的决定性因素[1]。
航空发动机的发展关系到国家安全、经济建设和科技发展，是衡量一个国家军事装备水平、科技实力和综合国力的重要标志。
实施“两机”专项、成立中国航空发动机集团等一系列战略决策，体现了党和国家对航空发动机自主研发和制造生产的高度重视和殷切希望。
“两机”专项的实施以及国外航空发动机的持续发展，将促进航空发动机在管理、技术等方面产生新理论、新经验、新发现，这些成果的发布、展示、交流、传播需要一个综合的平台，2018 年2 月经国家新闻出版广电总局批准新创办的科技期刊《航空动力》将承担这一责任使命。
2 明确办刊宗旨与功能定位2.1 前期调研通过对现有与航空发动机主题相关的期刊进行调研分析，大多属于学术期刊，以展示研究领域的成果为主。
而目前，国家对航空发动机这一国之重器的发展有相关的顶层指导，对其中政策方针、战略布局的解读、阐述、学习等活动都需要官方媒体平台支撑；较其他领域相比，动力一直是我国工业发展的一个短板，航空发动机尤为如此，受到全国人民的关注，但人们对航空发动机高技术、高投入、高风险、长周期的特点[2] 却认识较浅，也需要通过一定途径来进行知识普及和文化宣传。
航空发动机和燃气轮机国家科技重大专项
航空发动机和燃气轮机国家科技重大专项随着我国经济的快速发展和国际地位的提高，航空运输业也迎来了快速发展的机遇。
航空发动机和燃气轮机作为航空运输的核心设备，其技术水平和性能直接关系到我国航空业的发展和国家安全。
为了充分发挥航空发动机和燃气轮机在国家经济和国防建设中的重要作用，我国启动了航空发动机和燃气轮机国家科技重大专项。
本文将从以下几个方面对该专项进行介绍。
一、专项背景1. 航空产业发展的重要性航空产业作为国民经济的支柱产业之一，对于国家安全和国际地位有重要的影响。
航空发动机和燃气轮机作为航空产业的核心设备，其技术水平直接决定了航空业的发展水平和国家的综合国力。
2. 国际技术竞争的压力目前，欧美等发达国家在航空发动机和燃气轮机领域技术处于领先地位，我国在该领域的技术仍然存在较大差距。
为了缩小这一差距，提高我国航空发动机和燃气轮机的自主研发能力，我国启动了此项重大科技专项。
二、专项目标1. 提高航空发动机和燃气轮机的技术水平专项旨在提高我国航空发动机和燃气轮机的关键技术水平，包括技术革新、产品升级和性能改进等方面。
通过推动关键技术的突破和应用，提高我国航空发动机和燃气轮机的综合性能和可靠性。
2. 增强我国航空产业的自主创新能力专项旨在培育国内航空发动机和燃气轮机关键零部件和材料的自主研发能力，推动国产航空发动机和燃气轮机的产业化进程。
通过自主创新，降低我国航空产业对进口航空发动机和燃气轮机的依赖度，提高国产化率。
3. 提升我国航空发动机和燃气轮机的国际竞争力专项旨在促进我国航空发动机和燃气轮机企业与国际先进水平接轨，培育一批具有国际竞争力的航空发动机和燃气轮机企业，推动我国航空产业向高端领域发展。
三、专项内容1. 关键技术攻关专项将重点开展航空发动机和燃气轮机关键技术的攻关工作，包括高温合金材料、先进制造工艺、燃烧技术、涡轮叶片设计等方面的研究和应用。
通过开展关键技术攻关，提高我国航空发动机和燃气轮机的关键技术水平和自主创新能力。
国防军工：航空发动机：军工长坡厚雪最佳赛道，4大成长逻辑催生万亿赛道
证券研究报告| 行业点评2021年11月14日国防军工航空发动机：军工长坡厚雪最佳赛道，4大成长逻辑催生万亿赛道我们认为，“航空发动机+燃气轮机”两机赛道是军工领域中长坡厚雪最佳赛道，是典型的拥有长期成长大空间、高壁垒、好格局的大赛道。
第一，航空发动机赛道4大成长逻辑，催生万亿赛道。
1、以WS-10为代表的三代机批产提速，2021H1航发动力248亿元大额预收款彰显高确定性的高景气度。
WS-10是我国主力战机的主力发动机型号，2021Q3航发动力营收同比、环比均增长30%以上，我们预计这足以说明其在2020年中央提出全面聚焦备战能力建设以来进入批产提速阶段。
2021H1末航发动力248亿的预收款（与2020年末增长784.8%）对应的是对主力机型的大单制采购，预收着未来3~5年需求端非常饱满，不仅彰显高确定性的高成长，而且对于航发链条制造业企业而言可以获得很好的规模效应并提升盈利能力。
2、众多新型号进入密集定型批产阶段。
正如航发动力2021半年报所述，四代机关键技术能力大幅提升；五代机预研技术持续突破瓶颈。
我们预计航发新机型在我国飞发分离体制与两机专项政策等支持下，研制定型或再提速，众多航发产品线将陆续进入定型批产节奏。
一个发动机型号服役周期几十年以上，层出不穷的发动机型号在丰富我国军用航发产品线的同时也会给航发产业带来长足的发展动力。
3、航发维修后市场逐步打开。
近年来实战化训练强度的加大，正在加速航空发动机的损耗，不止于是进口的AL31F，还有我国主力机型WS10等都在快速打开维修后市场。
从发动机全寿命周期来看，维修价值量占比高达50%左右，我们认为航空发动机的耗材属性是将航发赛道进一步拉长的关键因素。
4、国产商用航空发动机产业化进程加速。
目前我国C919面临批产，但国产商业航空发动机CJ1000又尚未研制定型，我国商用航空发动机产业与半导体产业类似实现自主可控刻不容缓，两机产业有望迎来重大战略发展机遇。
船用燃气轮机
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船用燃气轮机
舰船动力装置
目录
01 基本概念
03 燃气轮机类型
02 燃气轮机工作原理 04 发展
船用燃气轮机是现代舰船上的一种重要的动力装置，它是将空气先经压缩机加压，然后，通入燃烧室。燃油 在燃烧室燃烧，产生高温燃气，再进入涡轮机，冲击涡轮机上的叶片，使涡轮机高速转动，带动推进机工作。燃 气轮机不需要锅炉，重量轻、体积小、功率大，可作为大型舰船的主机。
发展
我国从乌克兰引进了某型大功率船用燃气轮机，已经国产化研制成功，提高了我国船用燃气轮机自主研制的 起点，为我国船用燃气轮机的系列发展提供了良好的基础机型。以该型燃气轮机为基础机型，通过压气机模化设 计、压气机加级等方式，形成覆盖一定功率范围的系列燃气轮机，可满足我国舰船发展的需求。此外，该型燃气 轮机为三转子结构，从结构上适合利用先进的复杂循环提高其性能，通过问冷回热循环或燃蒸联合循环等方式研 制更大功率的船用燃气轮机。船用燃气轮机功率通常不超过40 MW，属于轻型燃机，为了更好的开发研制和扩大 应用，应该宏观考虑到轻型燃气轮机的应用，统筹考虑。同时，利用引进的先进机组作用母型机，采用通用性设 计 (比例放彤比例缩小、压气机模化设计、压气机加级/减级等)开发出功率加大型和功率减小型机组，形成所需 功率范围的系列燃气轮机是一条现实可行的发展途径。我国正在大力发展航空发动机，随着性能先进的航空发动 机逐步成熟、可靠，将为船用燃气轮机的发展提供可改型的母型机，形成我国船用燃气轮机的另一条发展途径。
1.进气室 2.空气进入口 3.冷却通风口 4.天窗 5.涡轮排气口 6.箱体外壳 7.燃气轮机 8.检修孔 9.减震 器 10.压缩机进气口
Hale Waihona Puke 燃气轮机工作原理燃气轮机是以空气为介质，靠高温燃气推动涡轮机械连续做功的大功率、高性能动力机械。它主要是由压气 机、燃烧室和涡轮三大部件组成，再配以进气、排气、控制、传动和其他辅助系统。当燃气轮机机组起动成功后， 燃气轮机就会开始进入稳定的热力学循环过程。 压气机连续不断地从外界大气中吸入空气并增压，这个过程可 以认为是压气机动能向空气热能和势能的转换，被压缩后的空气温度升高有利于与燃料进行更猛烈的化学反应 （化学反应速度和程度与温度成正比），更大的膨胀比也有利于压缩空气燃烧后释放更大的能量。 压缩空气从 压气机出来后即进入燃烧室，首先会在燃烧室进口被喷入燃料进行掺混，然后就会点火燃烧。这个过程可以认为 是燃料化学能向空气热能和势能的转换，在短短几十厘米的距离内空气的温度上升数百甚至上千度，压力也会激 增。高温高压的燃气从燃烧室出口喷出，就开始膨胀，在膨胀的同时推动涡轮叶片做功。这个过程就是燃气热能 和势能向动能的转化 。涡轮将燃气的能量转化为动能后，一方面用于压气机压缩空气持续进行热力学循环，另 外一方面由主轴将转子的扭矩输出，经过减速器减速以后用于推动军舰。整个热力学循环完成使得燃气轮机实现 了燃料化学能向机械能转换的最终目的。
燃气轮机的分类
燃气轮机的分类燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生高温高压气体推动涡轮旋转，进而驱动机械设备工作的一种动力装置。
根据不同的分类标准，燃气轮机可以分为以下几类。
一、按燃气轮机的工作原理分类根据燃气轮机的工作原理，可以将燃气轮机分为以下三类：顺流燃气轮机、逆流燃气轮机和混流燃气轮机。
1. 顺流燃气轮机顺流燃气轮机是燃气轮机中最早应用的一种类型。
其特点是燃气在燃烧室中的燃烧产生高温高压气体，然后直接进入涡轮，推动涡轮旋转。
在顺流燃气轮机中，气体的流动方向与涡轮的旋转方向相同。
顺流燃气轮机结构简单，效率高，但疲劳寿命较短。
2. 逆流燃气轮机逆流燃气轮机是在顺流燃气轮机的基础上发展起来的。
逆流燃气轮机的燃烧室设置在涡轮的后部，燃烧产生的高温高压气体经过涡轮后再进一步膨胀，提高了能量利用率。
逆流燃气轮机的结构复杂，但相比顺流燃气轮机，具有更高的效率和更长的疲劳寿命。
3. 混流燃气轮机混流燃气轮机是顺流燃气轮机和逆流燃气轮机的结合体。
混流燃气轮机的燃烧室设置在涡轮的前部和后部，既有顺流燃气轮机的简单结构，又有逆流燃气轮机的高效率和长寿命。
混流燃气轮机的应用范围较广，适用于不同功率和工况要求的场合。
二、按燃气轮机的用途分类根据燃气轮机的用途，可以将燃气轮机分为以下几类：航空燃气轮机、地面燃气轮机和海上燃气轮机。
1. 航空燃气轮机航空燃气轮机是用于飞机动力的一种燃气轮机。
航空燃气轮机要求具有高效率、轻量化和可靠性高的特点。
航空燃气轮机根据推力大小可以分为航空发动机和航空推进器。
2. 地面燃气轮机地面燃气轮机主要用于发电、工业和民用领域。
地面燃气轮机的特点是功率大、效率高、启动快、排放低。
地面燃气轮机广泛应用于电力站、石化厂、制氢厂等领域。
3. 海上燃气轮机海上燃气轮机主要用于船舶动力，包括商船、军舰和海上平台等。
海上燃气轮机要求具有功率大、可靠性高、排放低和适应海洋环境等特点。
海上燃气轮机的发展方向是提高功率密度、降低排放和噪音。
燃气轮机的工作原理及应用
燃气轮机的工作原理及应用一、燃气轮机的工作原理燃气轮机是一种通过将燃气释放到叶轮转子上产生动力的发动机。
燃气轮机有三个主要组成部分：压气机、燃烧室和涡轮。
在燃气轮机中，压气机将大量的空气压缩，然后将其送入燃烧室。
在燃烧室中，燃料被喷射到高压空气中，然后在点火器的作用下点燃燃料。
这样产生的高温高压气体通过涡轮驱动轴承，使轴承产生动力。
燃气轮机的工作原理可以简单概括为：空气被压缩，然后喷入燃料并点燃。
这些气体产生高温和高压，然后驱动涡轮，提供发动机所需的动力。
二、燃气轮机的应用燃气轮机广泛应用于发电和航空领域。
在发电领域中，燃气轮机可用于发电站、船只和许多其他类型的工业设备中。
在航空领域中，燃气轮机是现代民用航空发动机的核心。
1. 燃气轮机在发电站中的应用燃气轮机发电站可以在非常短的时间内启动，可以在几分钟内从停止状态达到最大输出功率。
这种优势非常适合满足瞬间电能需要的环境。
燃气轮机发电站还可以利用工业废气以及废水热回收，减少了能源的浪费。
2. 燃气轮机在船舶中的应用由于燃气轮机具有动力密度高、重量小、尺寸小、响应速度快、起动性能好等特点，可用于柴油机的备用或主要动力。
燃气轮机在燃油消耗率方面与柴油机相比优势不是太大，但由于其较小的体积和质量，船舶的稳定性较好。
3. 燃气轮机在航空中的应用燃气轮机是现代民用航空发动机的核心。
它的可靠性高，功率大，而且产生的噪音和废气都很少。
燃气轮机可以让飞机飞行得更快，更高，更远，并提高飞机性能和可靠性。
燃气轮机有以下优点：轻量化，提高了飞机的搭载货运量和距离；工作顺畅，启动、加速，跟踪性能良好；排放清洁，不会引起太多空气污染；节约油耗。
三、结论燃气轮机目前已成为一种高效、可靠、可适应性强的动力设备，逐渐进入各领域的市场。
尤其是在未来电力与航空交通等领域的应用需求中，燃气轮机具备重要的发展前景。
新一代的科技创新目标包括航空发动机燃气轮机页岩气的开发
新一代的科技创新目标包括航空发动机燃气
轮机页岩气的开发
新一代的科技创新目标涵盖了众多领域，其中包括航空发动机、燃气轮机以及页岩气的开发。
这些目标的实现将推动科技的进步，为人类社会带来巨大的发展。
首先，航空发动机是航空领域中的核心技术之一。
目前，航空发动机的发展已经取得了重大突破，但仍存在一些挑战。
新一代航空发动机需要具备更高的推力、更低的燃料消耗、更少的排放物排放和更高的效率。
科技创新目标之一是研发出更加先进的航空发动机，以满足未来航空领域对性能的需求。
其次，燃气轮机是现代工业领域中不可或缺的能源转换装置。
燃气轮机的发展将有助于提高能源利用效率、减少环境污染和降低能源成本。
新一代的科技创新目标包括研发更高效、更可靠、更环保的燃气轮机技术，以适应工业领域对能源转换的需求。
另外，页岩气是一种重要的非常规能源资源。
页岩气开发具有巨大的潜力，可以有效缓解能源需求紧张和环境污染的问题。
新一代的科技创新目标之一是开发出更高效、更经济、更环保的页岩气开采技术。
这将为能源领域提供新的资源选择，并促进经济的可持续发展。
综上所述，新一代的科技创新目标涉及航空发动机、燃气轮机和页岩气的开发。
这些目标的实现将为相关领域带来革命性的突破，推
动科技不断进步。
同时，这些目标也具有重大的社会和经济意义，将为人类社会发展提供重要支持。
我们应当在科技创新中给予足够的关注和支持，以实现这些目标，为人类社会的未来打下坚实的基础。
航空派生型燃气轮机成套设备进排气系统通用技术要求
一、概述航空派生型燃气轮机成套设备进排气系统是航空发动机和燃气轮机系统中的重要组成部分，它对系统的运行效率、热力性能以及整体安全性都有着重要的影响。
为了保障航空派生型燃气轮机成套设备进排气系统的正常运行和安全性，制定通用的技术要求显得至关重要。
二、设计与制造要求1. 进排气系统的设计应符合航空工程中的相关标准和规范，包括但不限于工作环境要求、设备材料要求、结构要求等。
设计应考虑到进排气系统在高温、高压环境下的工作特性，确保其具有良好的耐热、耐压性能。
2. 制造过程中要求严格按照设计要求进行加工和装配，确保进排气系统的每一个部件都符合合格标准。
材料选用要符合相关材料标准和规范，确保其质量和可靠性。
三、性能要求1. 进排气系统应具有良好的气动性能，包括气流的稳定性、压力损失、气体分布均匀性等方面的指标。
这将直接影响到燃气轮机系统的运行效率和热力性能。
2. 进排气系统还应具有良好的降噪性能，尽量减少飞机起飞和着陆过程中产生的噪音对环境和乘客的影响。
四、安全性要求1. 进排气系统在设计和制造过程中必须考虑到航空安全的重要性，确保其在异常情况下仍能保持稳定、安全的运行状态。
2. 进排气系统在使用过程中应具有良好的自检功能，及时发现和排除可能存在的故障和安全隐患。
五、环境适应性要求1. 进排气系统应具有良好的环境适应性，能够适应各种气候和工作环境条件下的运行要求。
这将直接影响到飞机在不同领域的适航性和使用范围。
2. 进排气系统应具有良好的耐磨损性能，在长时间使用和高强度工作环境下仍能保持稳定、可靠的运行状态。
六、结论航空派生型燃气轮机成套设备进排气系统通用技术要求的制定，对于保障航空发动机和燃气轮机系统的安全性、效率以及环境适应性具有重要意义。
通过严格遵守设计与制造、性能、安全性和环境适应性等方面的要求，可以有效提升进排气系统的整体性能和可靠性，为航空工程的发展和实际应用提供了可靠支撑。
在航空领域，航空派生型燃气轮机成套设备进排气系统是飞机性能和安全的核心组成部分。
航空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项
航空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项1. 引言1.1 背景介绍航空发动机与燃气轮机是现代航空技术的重要组成部分，对于航空工业的发展起着至关重要的作用。
航空发动机是飞机的心脏，它的性能直接影响着飞机的飞行性能、经济性和安全性。
而燃气轮机则是一种热力机械设备，通过燃烧燃料来产生高温高压的工质，驱动轴上的涡轮旋转，从而驱动负载进行工作。
随着航空业的迅速发展，对航空发动机与燃气轮机的性能要求也越来越高。
为了提高发动机的功率、热效率和可靠性，许多国家都对航空发动机与燃气轮机进行了大量的研究与开发工作。
国家科技重大专项便是其中之一。
国家科技重大专项是国家对于科技创新的重大支持计划，旨在推动相关领域的科技创新与发展。
在航空发动机与燃气轮机领域，国家科技重大专项发挥着重要的作用，为推动我国航空工业的发展提供了强大的支撑。
【2000字】1.2 目的意义航空发动机与燃气轮机作为航空领域的重要组成部分，在国家科技发展中具有重要意义。
国家科技重大专项针对这一领域的研究，旨在提升我国航空发动机与燃气轮机技术水平，增强国家在航空领域的核心竞争力。
具体来说，该专项的目的意义包括以下几个方面：1. 推进技术创新：通过该专项的研究，可以促进航空发动机与燃气轮机领域的技术创新，推动相关技术的突破和进步，提高我国在航空领域的技术水平。
2. 提升产品性能：专项的实施有望为我国航空发动机与燃气轮机的产品性能提供更高水平的保障，增强产品的竞争力和市场份额。
3. 加强国际合作：专项的开展将有助于加强我国与国际先进技术的交流与合作，推动我国在航空领域的国际地位和影响力。
4. 促进产业发展：航空发动机与燃气轮机作为航空制造业的核心产品，其发展水平将直接影响我国航空产业的发展。
该专项的实施将为我国航空产业的发展提供重要支持和保障。
1.3 研究内容研究内容是本文的重点部分，我们将对航空发动机与燃气轮机的关系进行深入探讨。
航空发动机是实现航空器飞行的核心部件，其性能直接影响着飞机的飞行效率、安全性和经济性。
第二章航空燃气轮机的工作原理
第2章航空燃气轮机的工作原理Principle of Aero Gasturbine Engine第2.1节概述Introduction涡轮喷气发动机是航空燃气轮机中最简单的一种，它是飞机的动力装置。
涡轮喷气发动机在工作时，连续不断地吸入空气，空气在发动机中经过压缩、燃烧和膨胀过程产生高温高压燃气从尾喷管喷出，流过发动机的气体动量增加，使发动机产生反作用推力（图2.1.1）图2.1.1 单轴涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机（图2.1.2）作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能。
涡轮喷气发动机同时又作为一个推进器（，它利用产生的机械能使发动机获得推力。
图2.1.2 表示热机和推进器的单轴涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机，作为热机，它和工程中常见的活塞式发动机一样，都是以空气和燃气作为工作介质。
它们的相同之处为：均以空气和燃气作为工作介质。
它们都是先把空气吸进发动机，经过压缩增加空气的压力，经过燃烧增加气体的温度，然后使燃气膨胀作功。
燃气在膨胀过程中所作的功要比空气在压缩过程中所消耗的功大得多。
这是因为燃气是在高温下膨胀的，于是就有一部分富余的膨胀功可以被利用。
它们的不同之处为：•进入活塞式发动机的空气不是连续的；而进入燃气轮机的空气是连续的。
•活塞式发动机中喷油燃烧是在一个密闭的固定空间里，称为等容燃烧，而燃气轮机则在前后畅通的流动过程中喷油燃烧，若不计流动损失，则燃烧前后压力不变，故称为等压燃烧。
下面给出了涡轮喷气发动机的简图，图中标出了发动机各部件名称和各个截面的符号。
对于单轴和双轴涡轮喷气发动机的尾喷管，若为收敛性喷管，其出口截面9在临界或超临界状态下成为临界截面，故也可以标注为8。
0---远前方，1---发动机进气道入口，2---压气机入口，3---燃烧室入口,4---涡轮入口，5---尾喷管入口，8---尾喷管临界截面,9---尾喷管出口图 2.1.3涡轮喷气发动机各部分名称请记住上图涡轮喷气发动机各个截面符号的含义。
浅析燃气轮机发展历程
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浅析燃气轮机发展历程
谷 文君
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（ 中冶京城 （ 口） 营 装备技 术有 限公 司， 宁 营 口 １５ ０ ） 辽 １０ ０
摘 要： 气轮机是将燃料 燃烧时产生的热能转化成机械能的一种热机， 当前世界上最新和最主要 的动力机械。 燃 是 简要介绍 了燃气轮 机的发展历程。 关键词 ： 气轮机 ； 燃 发展 ； 术 技 燃气轮机是将燃料燃烧 时产生的热能转化 成机械能的一种热机，是 当前世界上最新和最主 要的动力机械。燃气轮机按功率和结构双重因素 来划分可分为重型燃气轮机 、 轻型燃气轮机和微 型燃气轮机。其主要应用领域： 管输动力 、 舰船驱 动、 坦克和工业发电等领域。 １燃气轮机的悠久历史 很久以前 ， 人类看到鸟在天上飞， 就产生飞 天的梦想。翻开《 中国大百科全书》 的航空篇， 早在 公元前 １６ ５ 年以前 ， 就有《 嫦娥奔月》 的记载就是 证明。 在公元 ｌ５ 年左右 ， １０ 中国人又创造了“ 走马 灯”如图 １ ， 所示。这是现代燃气涡轮工作原理的 原始应用。 蜡烛 ： ＾ （ 焰上升的热气 ， 吹动顶部的叶轮 带动剪纸人马转动。 直到 １ ０ 年 ，美国人莱 ９３ 特兄弟创造了飞机， 并成功地进 行飞行 ， 人类才真正实现用重于 空气的飞行器飞上天空的梦想。 ２促进燃 气轮机发展的因 素 ２ 战争促进航空发动机的 ． １ 发展。 燃气轮机作为高技术产品 ， 于 １ ３ 年研制成功， ９８ 像其它高技 术产品—样 ， 首先被用于战争武 图 １走・ 马灯 器。 随着第一次世界大战爆发 飞
涡扇发动机 ， 总研制费约 １ 亿美元等等 ， 国 ２ 使美 武器系统在全世界长期处于主动、 领先的地位。 ２ 航空发动机的发展促进燃气轮机的发展 。 ． ２ 航空发动机的发展促进燃气轮机的发展， 燃气轮 机的发展与航空发动机的发展如影相随，每一种 高性能 ， 高可靠 陛的航空发动机都派生出 相应的 燃机。 航空发动机与燃气轮机如同孪生兄弟， 相辅 相成， 共同发展。 而且燃气轮机的发展得益于航空 发动机的发展，而航空发动机的发展过程中许多 新技术 、 新材料又首先在燃气轮机上试用、 鉴定。 ３燃气轮机的发展概况 燃气轮机 的简图如图 ２ 所示 ， 燃气轮机作为 种先进的动力装置 ， 短短几十年， 以其卓越的性 能获得了迅速的发展。 经过 几 代更新 ， 燃气轮机的 增压 比由 ６提 高到 ３ Ｏ以上 ，涡轮进 口温度 由 ６ ０ 提高到 １０ ￣以上， ｏ℃ ２０ Ｃ 燃气轮机的主要技术指 标也得到了大幅度的提高 ， ：简单循环效率 例如 ａ 由 １％ ８ 提高到 ４ ％， ０ 联合循环效率已经达到 ５％ ５ 以上。ｂ ． 功率： 应用于汽车几十千瓦 、 坦克几百千 瓦、 舰船几千千瓦一 几万千瓦， 发电最大功率 （ 联合 循环） 已发展到 ５ ０ ０ Ｍｗ 以上。 很多国家都对于燃气轮机的改 良投人巨额 资金， 例如：美国 Ｉ Ｐ Ｅ Ｈ Ｔ Ｔ高性能涡轮发动机技 术 ， 比 ２， 推重 ０投资 ４ 亿美元 ， ５ 为期 ｌ 年 ； ６ 欧洲 ＡＳ Ｔ 先进涡轮计划用于燃机， 热效率 ６ ％， ０ 成本下 降 １％， ７ ０ 投资 亿美元 ， ８ ；Ａ Ｔ 为期 年 Ｃ Ｇ 联合先进 燃气涡轮计划， 联合循环热效率达 ６ ％ 目 ０ 。 前就世 界范围而言，燃气轮机发电已 是电力结构中的重 要部分，而在新增发电容量 中更 占主要成份。以 １９ 年 ６ ９６ 月至 １９ 年 ５ ９７ 月为例 ， 世界燃气轮机 订货量达 ８ ２台， ９ 总功率 ２ ，５ ８５ ２ＭＷ。美 国能源 部能源信 息中心 （ Ｏ ・Ｉ ）的最新统计资料表 Ｄ Ｅ ＥＡ 明， 截止到 １９ ９ ８年 １ １日止 ， 月 美国 Ｕｉｔ燃气 ｔｉ ｌｙ 轮机及联合循环的装机容量达 ７ ３ ５ ９ ５ ＭＷ， 机组共 １ ５ 台 （ ，占 ７１ 套） 美国 Ｕｉｔ总装机容量 ７４ ２ ｔｉ ｌ ｙ ５９ ５ Ｍ 的 １５ ｗ ０ ％。又 据统计， 发达国家每年新增的联 合循环总装机容量 约 占火 电新增容量 的 ４ ％～ ０
涡流式燃烧室的工作原理
涡流式燃烧室的工作原理
涡流式燃烧室是航空发动机和燃气轮机中常用的燃烧室类型，其主要工作原理是利用涡轮旋转产生涡流，使空气与燃料充分混合，并在点火后迅速燃烧，产生高温高压的燃气。
以下是涡流式燃烧室的工作原理。
1.空气进入燃烧室后，首先通过一个或多个涡轮叶片，在涡轮旋转的作用下，空气被引向叶片的边缘，并形成一股强大的涡流。
这股涡流能够将空气中的氧气和燃料充分混合，形成可燃气体。
2.在混合的过程中，涡流式燃烧室的点火装置会适时地点燃可燃气体。
点火后，混合气体迅速燃烧，产生高温高压的燃气。
这个过程非常短暂，使得燃烧效率非常高。
3.燃气通过喷嘴进入涡轮，推动涡轮旋转。
涡轮将热能转化为机械能，驱动转子转动，从而为发动机或燃气轮机提供动力。
4.废气通过排气口排出燃烧室，完成一个工作循环。
在排出的废气中，仍然包含一些未燃烧的碳氢化合物和其它有害物质，需要进行后处理以减少污染。
总的来说，涡流式燃烧室的工作原理是利用涡轮旋转产生涡流，使空气与燃料充分混合并迅速燃烧，产生高温高压的燃气，推动涡轮旋转，将热能转化为机械能。
同时，需要注意废气中的有害物质需要进行后处理以减少污染。
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涡轮
反力式涡轮工作 能力比冲击式大 得多
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涡轮
涡轮的目的是将气流的能量转换为机械能，因此 叶片的形状与压缩机会稍有不同，重视的是气流 通过时能产生的作用力，与飞机机翼希望升力大 而阻力小的要求类似。
涡轮叶片直接受到高温高压气流的冲击，为了提 高燃烧温度以提升燃气轮机的效率，涡轮叶片必 须使用耐高温、在高温下仍保有高强度及寿命的 耐热材料制成。
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燃烧室
燃烧室是将压气机出来的高压空气与燃料 混合并进行燃烧的装置。
燃料的化学能转变为热能。
燃烧室
组成：扩压器、燃油喷嘴、涡流器、火焰 筒和燃烧室外套
单管燃烧室 环管燃烧室 环形燃烧室 ……
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压气机
压缩比：压缩比是压气机的主要性能指 标，指的是气流压力在加压后与加压前的 比，通常压缩比较高的燃气轮机，效率也 较高，但是气流在压缩过程中温度会上 升，考虑到涡轮所能承受的温度有一定的 限度，压缩比太高反而不好。
组合式压气机
轴流式压气机和离心式压气机的组合。
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轴流压气机
转子在旋转的过程中将气流向后推，这时 气流的压力提高，温度也会升高。静子的 功用是将因为转子的作用而产生旋转的气 流导引回轴向，以正确的角度进入下一组 转子。通常是一组转子和一组静子交互配 置，而一组转子和静子就称为一级。
离心式压气机
离心式压缩机则是利用叶 轮旋转时产生的离心力将 气流向外推，而产生加压 的效果。一级的离心式压 缩机就能有数级轴流式压 缩机的压比，对于较小型 的燃气轮机来就是不错的 选择，但是由于气流是向 外辐射，必须以大幅弯曲 的通道折回内部，故能量 的耗损也较大。
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环形燃烧室
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加力燃烧室
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涡轮
燃气轮机通常使用轴流式涡轮，构造上与 轴流式压缩机相似，同样是一组定子与一 组转子合称为一级。涡轮叶片与螺旋桨及 飞机机翼相似，气流流过时产生作用力， 对转子叶片作功而使其转动，而能将气流 的能量转换成机械能输出，因此气流在通 过涡轮后，温度与压力都会下降。
组成结构
由涡轮输出的机械能中，一部份会用来驱 动压气机，另一部份则经由传动轴输出， 用以驱动我们希望驱动的机构如发电机、 传动系统等。
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压气机
压气机：对气流做功，以提高气流的压力。 通常有轴流式和离心式两种。
轴流压气机
轴流式压缩机会有许多的叶片，形状类似 螺旋桨叶片，分为“静子”（stator）与“转子” （rotor）两种。
主要由压缩机（compressor）、燃烧室 （combustion chamber）、涡轮（turbine） 等部份构成。
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组成结构
新鲜空气由进气道进入燃气轮机后，首先由压缩 机加压成高压气体，接着由喷油嘴喷出燃油与空 气混合后在燃烧室进行燃烧成为高温高压气体， 然后进入涡轮段推动涡轮，将热能转换成机械能 输出，最后的废气由排气管排出。
热能与动力工程 专业导论
王锁芳
E-mail: sfwang@ Tel: 84892200-2219
现代航空发动机与燃气轮机
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热力循环
Brayton Cycle
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组成结构
燃气涡轮发动机（Gas turbine engine或 Combustion turbine engine）或称燃气轮 机，是属于热机的一种发动机。燃气轮机 是一个广泛的称呼，基本原理大同小异。
冲击式涡轮：水 力涡轮，蒸汽涡 轮
反力式涡轮：航 空燃气轮机
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涡轮-叶片
涡轮叶片内冷通道
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Compressor
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Combustor