引進美燃氣輪機對咱沒幫助？烏克蘭解決了海軍「心臟病」

圖為中國112驅逐艦上的美製LM2500艦用燃氣輪機。

由於種種原因，中國在航空發動機核心機方面與西方國家存在較大差距。中國燃機工業一直在不斷嘗試利用航空發動機進行燃機型號的改進，改進的燃機涵蓋了前輸出單軸、後輸出分軸、渦槳改型、渦軸改型和渦扇改型等幾種類型

WS-9G系列燃機是我國在斯貝Mk202渦扇發動機基礎上改進的國產燃機，有三個型號方案：WS-9G1直接採用斯貝Mk202的核心機為燃氣發生器，在燃氣發生器之後直接加裝動力渦輪，整機結構為燃氣發生器一軸和動力渦輪一軸、共兩軸；WS-9G2在斯貝Mk202基礎上將5級風扇切頂，去掉外涵道，調整低壓渦輪負荷，再加裝動力渦輪，整機結構為燃氣發生器兩軸和動力渦輪一軸，共三軸；WS-9G3重新設計低壓壓氣機和低壓滿輪，加裝動力渦輪，整機結構為氣發生器兩軸和動力渦輪一軸，共三軸。

雖然中國燃機工業在型號研製上取得了一系列成績，但是由於航空發動機技術差距，燃機性能指標與國際型號差距甚大。以WJ-6G系列燃機為例，該系列燃機輸出功率在2-3兆瓦區間，熱效率約為21%-24.1%，總壓比為7.45-7.77，燃燒室出口溫度為721-852°C，平均翻修期為7000-8000小時。而LM- 2500系列燃機輸出功率是WJ-60系列的10倍，熱效率為35%-38%，總壓比高達18-23，燃燒室出口溫度比WJ-60離出400°C有餘，翻修期是WJ-6G的7倍。

為了彌補國內燃機技術和性能指標的巨大差距，提升燃機產業綜合競爭力，並考慮到未來對於離性能燃機的廣泛需求和國內燃機發展情況，從上世紀90年代開始，中國開始了先進燃機的引進工作。第一個引進型號是美國普惠公司的FT-8燃氣輪機。

普惠公司是世界航空發動機領域最頂尖的廠商之一，不僅僅在二、三代航空發動機型號上頗有建樹，而且依靠F119-PW-100系列發動機以及核心機衍生型號，壟斷了F-22和F-35系列戰鬥機的動力市場。FT-8是普惠公司在JT-8D-219航空發動機和TPM公司FT-4燃機技術基礎上衍生出的第二代高性能燃氣輪機。其中JT-8D系列發動機在當時已經生產了13000餘台，裝備波音727、波音737、DC-9 和MD-82在內的3000多架民航飛機；FT-4燃機也有了1200多台的銷售業績。FT-8燃機在結合兩者成功之處的同時，引進了當時美國最先進的氣動和結構設計基礎，包括新材料、新塗層、新冷熱處理工藝和新焊接技術。FT-8採用三軸設計，燃氣發生器有低壓和高壓兩軸，動力渦輪一軸；燃氣發生器部分由8級低壓壓氣機、7級離壓壓氣機、環管燃燒室、一級離壓渦輪和兩級低壓渦輪組成，動力渦輪由4級動力渦輪葉片組成；低壓壓氣機前3級靜子葉片可調，燃燒室採用先進隔熱塗層，壽命離達15000小時，燃燒室採用雙燃料噴嘴，可以在不停機的情況下切換天然氣和柴油燃料；渦輪和渦輪導向葉片採用對流、輻射和衝擊三種方式的複合冷卻。

三軸設計雖然在結構設計上更加複雜，但是對於強調效率和待續工作能力的燃機而言，能兼顧不同轉子的轉速，有效提離氣動和熱 力學效率。FT-8總體性能與LM-2500類似，在熱效率上性能突出。FT-8的總壓比為18.9(LM-2500為18），燃燒室出口溫度為1160°C（LM-2500為1170°C?1210°C），壓氣機效率為低壓88.9%、高壓85.3%(LM-2500為86%），使用天然氣的功率為26.1兆瓦/熱效率39.2%(LM-2500為22.7兆瓦/38.7%），使用柴油的功率為22.7兆瓦/熱 效率38.7%（LM-2500為22兆瓦/36.8%）。

1982年2月，中國成都發動機公司於美國聯合技術公司下屬的普惠公司開始合作生產JT-8D發動機的火焰筒、環形件等部件，並且在生產質量和交貨時間上給合資夥伴留下了良好的印象，為此後兩公司合作生產FT-8燃機打下了技術和關係的雙重基礎。1984年，普惠公司在經過對成都發動機公司長達兩年的考察之後，認可成發公司可以成為合作開發燃機的夥伴。1986年8月8日，成都發動機公司與美國聯合技術公司簽署了中美雙方聯合設計、研製、生產、銷售FT-8燃氣輪機的合同(這裡的設計和研製僅限於燃機型號，核心機由於涉及核心技術，由美國提供）。整個項目開始之後，成都發動機公司通過國家貸款和自籌資金，投資數千萬元進行了技術改造，而且吸取了普惠公司的先進管理體系，建立了當時國內相當先進的質量控同技術體系。成都發動機公司的理化實驗室是當時整個東亞地區唯一能夠得到普惠公司認可的實驗室。FT-8燃機燃氣發生器三分之一、動力渦輪的二分之一，排氣渦殼和大量工裝工作均由中國負責。當時中國航空發動機公司王衛平在資料中寫道：「FT-8的研製過程是學習美國先進的設計技術、工藝技術、質量控制技術的過程，同時也是技術攻關的過程，將我們已經掌握的各種技術成果進一步消化吸收，應用到我國航空航天領域必將有助於我國航空航天行業技術水平的發展與提高。」

值得一提的是，由於核心機技術和生產工藝嚴格保密並且無法立足國內，FT-8燃機無法裝備我國海軍艦艇。與此同時，我國於1989年引進了一批LM-2500燃氣輪機，裝備了112號和113號驅逐艦。回顧FT-8燃機項目的合作歷程，可以發現引進LM-2500對於我國海軍動力技術的研發基本沒有直接幫助。這也充分說明，在核心機上無法實現突破或者事到核心技術，縱然國外轉讓全部燃機設計資料，也無法立足國內實現燃機的完全自主生產。1989年之後，西方的武器和技術禁運又阻斷了我國直接購買西方先進燃機的渠道。在112號和113號驅逐艦之後，167號驅逐艦又回到了蒸汽動力的設計方案上。這樣的局面一直 到20世紀90年代中期才改變。

現在看來，中國當年選擇引進美國LM2500型燃氣輪機，實在有很多考慮不周的因素。因為這是建立在美國先進、堅實的科研和工業基礎上的。直到新世紀到來之前，中國的燃氣輪機工業發展仍然 不能解決仿製LM2500型燃氣輪機的問題，事實上造成了當年艦船燃氣輪機動力裝置的供應只能依賴於美國的狀況。美國政府一句簡單的話把中美軍事技術交流的門縫徹底關閉，直接導致了052型導彈驅逐艦的後繼型號難產。而這個時候烏克蘭同意向中國提供UGT-25000燃氣輪機的全部技術。據稱，中國國內有多家單位聯合推動該機的國產化工作，中國國產化的 UGT-25000燃氣輪機又被稱作QC-280，已實現批量生產。解決了中國海軍「心臟病」。

在掌握UGT-25000燃氣輪機後，困擾中國海軍多年的艦艇動力問題將得到有效解決。今後，中國海軍將能建造更大噸位的主戰艦艇(包括萬噸級的驅逐艦和航空母艦)，作戰實力將獲得飛躍性提升。