四海一心——美國LM2500艦船燃?xì)廨啓C(jī)

1、.四海一心美國LM2500艦船燃?xì)廨啓C(jī)楔子 1990年5月29日江南造船廠為海軍建造的第一艘導(dǎo)彈驅(qū)逐艦舉行上船臺(tái)儀式，海軍副司令員張序三、船舶總公司副總經(jīng)理黃平濤出席。                                              上海工業(yè)志船舶工業(yè)1993年4月下旬，我

2、和總政治部主任于永波、總后勤部政委劉安元等考察了正在建造中的第二代導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。 第二代導(dǎo)彈驅(qū)逐艦是軍委確定的“八五”計(jì)劃重點(diǎn)工程之一，是海軍更新?lián)Q代的重大裝備，也是我擔(dān)任海軍司令員時(shí)倡導(dǎo)研制的。與第一代相比，在機(jī)動(dòng)性、防空、反潛、作戰(zhàn)指揮與控制等方面都有較大的提高，達(dá)到了國際80年代先進(jìn)水平。1995年5月8日，我參加了第二代導(dǎo)彈驅(qū)逐艦首艦交船儀式。劉華清回憶錄    這艘從建造伊始就受到眾多高層領(lǐng)導(dǎo)重視的軍艦，就是052型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦的首艦號(hào)稱“中華第一艦”的“哈爾濱”號(hào)（圖01）。她不但第一次在設(shè)計(jì)時(shí)配置了防空導(dǎo)彈，第一次在設(shè)計(jì)時(shí)配置了直升機(jī)系統(tǒng)，第一次在設(shè)計(jì)時(shí)配置了拖曳

3、聲吶和反潛魚雷，還有另外一個(gè)支持她乘風(fēng)破浪、征服大洋的最重要的第一次第一次在設(shè)計(jì)時(shí)配置了先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置。而這種先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)，就是來自于大洋彼岸的杰作通用電氣LM2500艦船燃?xì)廨啓C(jī)（圖02）。燃?xì)廨啓C(jī)的原理、歷史和艦用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展 燃?xì)廨啓C(jī)是一種連續(xù)回轉(zhuǎn)的內(nèi)部燃燒、葉輪機(jī)械式的新型熱機(jī)（圖03）。其構(gòu)造主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部分組成。在正常工作時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)從外界吸入新鮮空氣，并對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，空氣壓力增加的同時(shí)，溫度也提高。經(jīng)過壓縮的空氣進(jìn)入燃燒室，與燃油噴嘴噴入的霧化燃油混合，在點(diǎn)火器的作用下發(fā)火燃燒（正常工作時(shí)靠火焰維持燃燒），形成高溫、高壓的燃?xì)?。燃?xì)獗粚?dǎo)入渦輪

4、，在渦輪中膨脹做功，同時(shí)推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，使得與渦輪直接相連的壓氣機(jī)和外負(fù)荷轉(zhuǎn)子也一起高速旋轉(zhuǎn)。這樣，燃?xì)廨啓C(jī)就把燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，又把部分熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。由此可見，燃?xì)廨啓C(jī)與常見的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的最大區(qū)別，就是能夠利用連續(xù)流動(dòng)的工質(zhì)進(jìn)行持續(xù)做功。通常情況下，渦輪發(fā)出的機(jī)械功率有2/3左右用來驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，以維持燃?xì)廨啓C(jī)的持續(xù)工作，其余約1/3左右的功率則可以通過輸出軸和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)外負(fù)荷。與現(xiàn)代艦船上常用的蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置和柴油機(jī)動(dòng)力裝置相比，燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率要明顯優(yōu)于蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置，比柴油機(jī)動(dòng)力裝置則稍為遜色。人類對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)原理的認(rèn)識(shí)可以追溯到上千年前的古代。中國北宋年間出現(xiàn)的走馬燈

5、，就是利用燃燒產(chǎn)生的高溫氣體，來驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，這可以說是燃?xì)廨啓C(jī)原理的雛形；1550年左右，著名的畫家列奧納多達(dá)芬奇也曾經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)烤爐（圖04），利用烤爐煙道的高溫?zé)煔?，?qū)動(dòng)一個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)，然后通過軸、圓錐齒輪和皮帶輪帶動(dòng)烤叉旋轉(zhuǎn)，這個(gè)裝置在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上比走馬燈更加接近實(shí)用化，但是烤爐煙氣的功率能否轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)芬奇設(shè)想中的烤豬，也是比較值得懷疑的。 大約在18世紀(jì)末，歐洲有人提出了現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)原理，但由于當(dāng)時(shí)的冶金工業(yè)不能提供適應(yīng)高溫、高速工作條件的渦輪葉片材料，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)也接近空白，無法設(shè)計(jì)效率較高的壓氣機(jī)，高速工作機(jī)械要求的較高制造精度，當(dāng)時(shí)的工藝水平也不能滿足，最重要的是

6、，在石油工業(yè)大發(fā)展之前，缺乏合適的燃料。這些不利因素綜合起來，使得在20世紀(jì)之前，不存在設(shè)計(jì)、制造實(shí)用的燃?xì)廨啓C(jī)的可能性。 進(jìn)入20世紀(jì)之后，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平的大幅發(fā)展和提高，燃?xì)廨啓C(jī)才逐步從繪圖板走向了現(xiàn)實(shí)。1939年，瑞士的BBC公司制成了功率為4000kW、裝置效率為18的發(fā)電用工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)；同年，德國亨克爾公司制造出了第一臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)亨克爾S3B（圖05）。1940年，BBC公司又制成了燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)車，功率達(dá)2200kW，效率為16。由于第二次世界大戰(zhàn)的影響，各大國在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)研究方面，優(yōu)先保障了航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，雖然只有德國、英國的噴氣式飛機(jī)（例如著名的Me262

7、戰(zhàn)斗機(jī)）在戰(zhàn)爭中投入了實(shí)際應(yīng)用，但是，新型發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、功率大的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。 1947年，英國海軍在一艘只有100噸的摩托炮艇MGB2009號(hào)上安裝了一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)（圖06），這也是有史以來第一臺(tái)艦船用燃?xì)廨啓C(jī)。試驗(yàn)取得了極大的成功，英國海軍隨即決定大力發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)作為艦船動(dòng)力，以美國、蘇聯(lián)為首的其他工業(yè)大國也緊隨其后，紛紛推出了自己的新型艦船燃?xì)廨啓C(jī)。1958年，鑒于常規(guī)蒸汽動(dòng)力裝置已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代艦船對(duì)動(dòng)力的要求，蘇聯(lián)提出大力發(fā)展艦用燃?xì)廨啓C(jī)和核動(dòng)力裝置的計(jì)劃，1962年，世界上第一型全燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力主戰(zhàn)艦艇蘇聯(lián)的“卡辛”級(jí)驅(qū)逐艦投入了使用（圖07）；1968年，英國

8、海軍決定，在新建造的大中型水面艦艇上，要全部采用燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力裝置。時(shí)至今日，經(jīng)過一個(gè)甲子的發(fā)展，燃?xì)廨啓C(jī)在海洋特殊環(huán)境下使用的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，積垢、腐蝕、沖擊振動(dòng)、倒車等問題都取得了很大進(jìn)展。隨著新世紀(jì)的到來，在以美國為首的先進(jìn)工業(yè)國家中，艦船燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置已經(jīng)跨越了“大批量裝艦使用”的階段，出現(xiàn)了新型的燃?xì)廨啓C(jī)電力綜合動(dòng)力系統(tǒng)，進(jìn)入了全燃化推進(jìn)的新時(shí)期。美國燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的開端 雖然擁有了世界一流的人才和工廠，但在一開始，美國在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的研究進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于英、德兩國。1939年，在經(jīng)過一系列的失敗之后，弗蘭克惠特爾爵士終于獲得了一臺(tái)可用的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這是一種使用離心式壓氣機(jī)、筒型

9、燃燒室的簡潔設(shè)計(jì)，是英國第一種實(shí)用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。不久以后的1941年，美國通用電氣公司獲得了一個(gè)合同，要求利用英國設(shè)計(jì)的惠特爾噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的許可資料，仿制出美國型號(hào)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，由于在開發(fā)應(yīng)用于活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器方面，通用電氣公司已經(jīng)具有了充分的成功經(jīng)驗(yàn)，仿制計(jì)劃進(jìn)行得比較順利，只用了不到一年的時(shí)間，就完成了資料消化到新發(fā)動(dòng)機(jī)量產(chǎn)的全過程，從而奏響了美國燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)大發(fā)展的序曲。同年年末，西屋公司設(shè)計(jì)出了第一種美國人自己的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，跟他們的英國同行相比，西屋公司的工程師們采用了更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)，在新型發(fā)動(dòng)機(jī)上采用了軸流式壓氣機(jī)和環(huán)形燃燒室，而這些基本設(shè)計(jì)跟今天所用的多數(shù)燃

10、氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)沒有本質(zhì)的區(qū)別了。 在這些早期發(fā)展的基礎(chǔ)上，借助強(qiáng)大的科研實(shí)力和商業(yè)實(shí)力，美國迅速成為了世界燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要產(chǎn)地。而通用電氣公司更是成為了美國軍用、民用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要供應(yīng)商，以軍用為例，空軍飛機(jī)使用的F110系列渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、F404系列渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，海軍艦船使用的LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)等，都是通用電氣公司的主要產(chǎn)品。通用電氣公司和第一代艦船燃?xì)廨啓C(jī)美國通用電氣公司是美國、也是世界上最大的電器和電子設(shè)備制造公司之一，總部位于美國康涅狄格州的費(fèi)爾菲爾德市。公司由多個(gè)多元化的基本業(yè)務(wù)集團(tuán)組成，如果單獨(dú)排名，有13個(gè)業(yè)務(wù)集團(tuán)可名列財(cái)富雜志500強(qiáng)。除了生產(chǎn)消費(fèi)電器、工業(yè)電器設(shè)

11、備外，還是著名的軍事裝備制造商。 與同樣著名的波音公司不同，通用電氣公司的名稱并非來源于創(chuàng)始人的名字，這在美國的百年老店里是非常罕見的，實(shí)際上，它來源于1876年，著名的美國發(fā)明家托馬斯愛迪生創(chuàng)立的愛迪生電燈公司，1890年，愛迪生將各項(xiàng)業(yè)務(wù)重組，成立了愛迪生通用電氣公司，1892年，在與湯姆森休斯頓電氣公司合并后，成立了通用電氣公司（General Electric Company，GE），當(dāng)時(shí)的總部設(shè)在紐約。1896年，道瓊斯工業(yè)指數(shù)榜設(shè)立，通用電氣公司是當(dāng)時(shí)榜上的12家公司之一，時(shí)至今日，它是唯一一個(gè)保留在道瓊斯30指數(shù)榜上的公司。 1960年，應(yīng)美國海軍的要求，通用電氣公司開始了為海軍

12、沿岸炮艇開發(fā)新型燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的工作。為了提高新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制速度，在空、海軍戰(zhàn)斗機(jī)上已經(jīng)獲得大量采用的J79渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)被選中為改裝的原型機(jī)（圖08）。第一臺(tái)LM1500這是賦予新發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)，意味著它可以提供15000馬力等級(jí)的功率從1961年10月開始裝艇進(jìn)行海試，這是美國海軍艦艇第一次采用燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力裝置。 根據(jù)試驗(yàn)中暴露出來的問題（主要是海水、鹽霧對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的腐蝕問題，以及使用含硫量更高、密度更大、雜質(zhì)也更多的船用柴油導(dǎo)致的腐蝕和磨損問題），通用電氣公司在1963年獲得了進(jìn)一步的開發(fā)合同，小批量試生產(chǎn)LM1500燃?xì)廨啓C(jī)來裝備后續(xù)建造的炮艇，以擴(kuò)大試驗(yàn)規(guī)模，到1966年，已

13、經(jīng)裝備了17艘“阿沙維拉”級(jí)炮艇（圖09），采用兩臺(tái)柴油機(jī)（巡航）加一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)（高速）的CODOG驅(qū)動(dòng)方式。經(jīng)過連續(xù)幾年的裝備試驗(yàn)后，LM1500終于在1969年正式定型，除用于海軍艦艇之外，還廣泛用作工業(yè)發(fā)電、油氣泵站以及其他專用設(shè)備的動(dòng)力。航空改型艦用燃機(jī) 在開發(fā)新型艦船燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，通用電氣公司選擇用J79渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)來進(jìn)行改裝，并不是偶然的。英國在50年代曾研制過采用重型結(jié)構(gòu)的專用船舶燃?xì)廨啓C(jī)，裝艦運(yùn)行的實(shí)踐證明，雖然從重型工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)繼承來的長壽是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但由于其體積龐大、結(jié)構(gòu)笨重、布局分散、操縱不便，使其并不能很好的滿足研制者的初衷（圖10），再加上重型結(jié)構(gòu)燃?xì)廨啓C(jī)的部件熱膨脹

14、、熱應(yīng)力的問題在艦上不好解決，低負(fù)荷的效率偏低，使得這類利用重型工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)發(fā)展的艦船燃?xì)廨啓C(jī)迅速被淘汰了。 而航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過戰(zhàn)后十多年的高速發(fā)展，不僅保持了結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，推力（本質(zhì)上就是功率）、熱效率也得到了很大的提高，壽命從初期的一百小時(shí)左右增加到數(shù)千甚至上萬小時(shí)，完全具備了作為艦船動(dòng)力的基礎(chǔ)。因此，各航空工業(yè)大國都紛紛走上了利用成熟的航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改裝艦船燃?xì)廨啓C(jī)的道路。顯然，航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是按照飛機(jī)的使用條件來設(shè)計(jì)制造的，而飛機(jī)的運(yùn)行環(huán)境、狀態(tài)等等都跟艦船有著很大的區(qū)別。所以，必須根據(jù)船舶、海洋環(huán)境的特殊要求，對(duì)航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行適應(yīng)性改造，才能獲得堪用的艦船燃?xì)廨啓C(jī)

15、。一般來說，主要應(yīng)進(jìn)行以下一些方面的改動(dòng)：1）        降低工作參數(shù)。一般而言，航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了比較高的工作參數(shù)（其中最直觀的表征參數(shù)就是燃?xì)獬鯗?，即渦輪前溫度），但是運(yùn)行工況變化范圍較小，一般在70到100的負(fù)荷范圍內(nèi)工作，其中高負(fù)荷工作時(shí)間一般每次只有10分鐘左右，這跟船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的要求有很大差異。一般船舶發(fā)動(dòng)機(jī)工況變動(dòng)頻繁，在高負(fù)荷下持續(xù)使用時(shí)間長，最大功率的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間一般要求不小于12小時(shí)，工作條件遠(yuǎn)比航空發(fā)動(dòng)機(jī)惡劣。為此，在將航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改裝為艦船燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，最有效的方法就是降低燃?xì)獬鯗?，同時(shí)降低轉(zhuǎn)速。這樣雖然

16、會(huì)降低燃?xì)廨啓C(jī)的效率和功率，但可以使得壓氣機(jī)、渦輪等主要部件的工作應(yīng)力及熱負(fù)荷大大降低，并且改善了軸承的工作條件，使得燃?xì)廨啓C(jī)的可靠性大大增加，同時(shí)有效的延長了翻修壽命。2）        修改壓氣機(jī)和渦輪。由于艦船燃?xì)廨啓C(jī)在海平面高度工作，空氣密度大，壓強(qiáng)高，壓氣機(jī)的氣動(dòng)負(fù)荷也大，原先航空發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)高空大氣狀態(tài)的壓氣機(jī)必須進(jìn)行適當(dāng)修改，從而渦輪也要進(jìn)行一定改動(dòng)。如果用來改裝的是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，通常要去掉風(fēng)扇，低壓壓氣機(jī)和低壓渦輪都要作較大的改動(dòng)，必要時(shí)甚至需要重新設(shè)計(jì)，才能滿足正常工作的要求。3）    

17、;    改裝燃燒系統(tǒng)。航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一般都使用高質(zhì)量的航空煤油作為燃料，而艦船的燃料通常為柴油，密度比航空煤油高，具有較大的粘性，汽化速度慢，使得燃燒過程的組織能力下降，必須對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改裝，例如采用調(diào)整油泵壓力、改善燃油霧化等措施，以保證柴油的穩(wěn)定燃燒，同時(shí)還要加強(qiáng)火焰筒結(jié)構(gòu)，以滿足燃燒室的長壽命要求。4）        加配動(dòng)力渦輪和排氣渦殼。由于艦船燃?xì)廨啓C(jī)必須以軸功率的方式輸出動(dòng)力，在使用航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改裝時(shí)，要去掉加力燃燒室、尾噴管和反推力裝置等部件，在壓氣機(jī)渦輪后方配置符合性能要求的動(dòng)力渦

18、輪。同時(shí)為了保證軸功率的輸出有合理的布局和條件，盡可能減少排氣損失，還必須設(shè)置性能良好的排氣渦殼，通常最終的排氣方向要垂直于燃?xì)廨啓C(jī)的軸線。5）        改進(jìn)結(jié)構(gòu)材料。航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)大部分時(shí)間都在高空潔凈的大氣條件下工作，部件受大氣污染物影響的問題不突出。而艦船燃?xì)廨啓C(jī)吸入的空氣中，通常含有大量的鹽分，柴油中的雜質(zhì)含量也比較多，會(huì)造成危害發(fā)動(dòng)機(jī)工作的腐蝕和磨損問題。因此，在進(jìn)行航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的艦船化改裝時(shí)，必須增強(qiáng)零部件的抗污染腐蝕的能力，某些不耐腐蝕的部件（譬如鋁合金部件），要盡可能更換為鈦合金或不銹鋼材質(zhì)，不能更換的，也要視

19、情況進(jìn)行表面涂層處理，以提高部件的工作可靠性和壽命。    以上是將航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改裝為艦船燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，一些主要的改進(jìn)項(xiàng)目，事實(shí)上，為了適應(yīng)艦船、海洋環(huán)境的工作特點(diǎn)，艦用化改裝包含了更多豐富而具體的內(nèi)容，例如在進(jìn)、排氣裝置、進(jìn)氣濾清裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)箱裝體等其他方面的設(shè)計(jì)，都有更多的體現(xiàn)。研制LM2500的背景LM1500燃?xì)廨啓C(jī)研制、試用成功，艦船燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的優(yōu)點(diǎn)得到了美國海軍的認(rèn)可，特別是在進(jìn)行反潛作戰(zhàn)時(shí)，裝備燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的艦船加速性遠(yuǎn)高于裝備蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的艦船，動(dòng)力性、自噪音特性又遠(yuǎn)勝于裝備柴油機(jī)動(dòng)力裝置的艦船（當(dāng)時(shí)還缺少現(xiàn)代的浮筏減震技術(shù)），這對(duì)于當(dāng)時(shí)正困擾

20、于紅色狼群威脅的美國海軍來說，的確是一種理想的解決方案。于是，美國海軍也決定步英國海軍后塵，將燃?xì)廨啓C(jī)化作為海軍艦船動(dòng)力發(fā)展的方向。不過與英國海軍分別采用專門的小功率巡航燃?xì)廨啓C(jī)和大功率加速燃?xì)廨啓C(jī)的COGOG組合不同，美國海軍走得更遠(yuǎn)，直接要求獲得一種全工況燃?xì)廨啓C(jī)，采用COGAG的推進(jìn)組合方式。這樣可以在主戰(zhàn)艦船上裝備同一個(gè)型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)，不僅能通過提高采購量來壓低采購成本，還簡化了對(duì)后勤支援的要求。 為了滿足新一代大型驅(qū)逐艦超過30節(jié)的航速要求，其動(dòng)力裝置的總推進(jìn)功率必須達(dá)到約10萬馬力，而為了保障動(dòng)力裝置的生命力，至少應(yīng)設(shè)置兩組相互獨(dú)立的主機(jī)，這樣，新艦應(yīng)該設(shè)置4臺(tái)同樣的全工況燃?xì)廨啓C(jī)

21、作為動(dòng)力，單機(jī)功率應(yīng)該達(dá)到約2.5萬馬力。與之相比，蘇聯(lián)海軍“卡辛”級(jí)驅(qū)逐艦的動(dòng)力裝置由8臺(tái)1.1萬馬力燃?xì)廨啓C(jī)組成，高下立見。 由于在開發(fā)LM1500燃?xì)廨啓C(jī)的過程中，已經(jīng)積累了足夠的研制經(jīng)驗(yàn)，新型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展合同毫無懸念地落到了通用電氣公司手中。鑒于新型燃?xì)廨啓C(jī)的功率等級(jí)比LM1500上了一個(gè)臺(tái)階，現(xiàn)有的一般航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)難以滿足要求，當(dāng)時(shí)空軍最大、最重的飛機(jī)是研制中的C5“銀河”重型運(yùn)輸機(jī)，其上將要裝備的通用電氣TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)時(shí)研制中推力最大的發(fā)動(dòng)機(jī)（圖11），當(dāng)仁不讓的成為了改裝新型燃?xì)廨啓C(jī)的最優(yōu)選擇。 TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的源頭來自于1959年，當(dāng)時(shí)美國空軍提出了

22、一個(gè)“輕重量燃?xì)獍l(fā)生器”計(jì)劃，后改稱“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計(jì)劃”。這是一個(gè)由美國軍方牽頭，軍工界共同參與的先進(jìn)航空技術(shù)預(yù)研計(jì)劃。由于燃?xì)獍l(fā)生器屬于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分，其性能高低決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的總體水平技術(shù)難度也最大，通過開展“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計(jì)劃”，可以對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行先期研究，同時(shí)對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器（核心機(jī)）進(jìn)行裝機(jī)環(huán)境下的試驗(yàn)驗(yàn)證，從而降低型號(hào)研制的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，縮短周期，減少成本。 1963年，在“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計(jì)劃”的支持下，通用電氣公司開發(fā)出第一臺(tái)“先進(jìn)技術(shù)核心機(jī)”GE1。 GE1核心機(jī)由14級(jí)軸流式高壓壓氣機(jī)、環(huán)形燃燒室與2級(jí)冷卻式高壓渦輪組成，主要參數(shù)為：空氣流量32千克/秒，壓比11，

23、推力2272千克，壓氣機(jī)前五級(jí)靜子可調(diào)，直徑0.61米，長度1.78米。在GE1的基礎(chǔ)上，衍生出了三型值得注意的驗(yàn)證機(jī)GE1/6，GE9和GE1/10。 1964年5月，美國空軍對(duì)新型遠(yuǎn)程重型運(yùn)輸機(jī)的需求提出發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)機(jī)體招標(biāo)，其中要求發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到18000千克級(jí)的推力。1965年4月，通用電氣公司以GE1/6驗(yàn)證機(jī)參與投標(biāo)，并戰(zhàn)勝了競爭對(duì)手普拉特惠特尼公司。1965年12月，新型的TF39發(fā)動(dòng)機(jī)首次試車，1967年6月開始試飛，到了1968年10月，TF39發(fā)動(dòng)機(jī)便開始了生產(chǎn)型交付。在獲得美國海軍的新型燃?xì)廨啓C(jī)開發(fā)合同之后，1968年4月（注意，這時(shí)TF39還未開始正式生產(chǎn)），通用電氣公司以

24、TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)為基礎(chǔ)，開始了新型LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的研制（圖12）。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的大量應(yīng)用 1969年，通用電氣公司生產(chǎn)出了第一臺(tái)LM2500樣機(jī)，次年，樣機(jī)被安裝到一艘滾裝船上進(jìn)行了海上試驗(yàn)。試驗(yàn)證明，LM2500的輸出功率達(dá)到了25500馬力，效率達(dá)到了35.5，完全滿足了海軍的要求。隨后通用電氣公司開始了新型燃?xì)廨啓C(jī)的量產(chǎn)，第一艘裝備LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的艦船是DDG963“斯普魯恩斯”號(hào)，采用了兩組燃?xì)廨啓C(jī)、每一組均由2臺(tái)LM2500組合而成的COGAG推進(jìn)方案，最大航速達(dá)到了33節(jié)（圖13）。美國海軍共建造了31艘8040噸的“斯普魯恩斯”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。該級(jí)

25、艦現(xiàn)已從美國海軍中退役，其中至少19艘已經(jīng)被作為靶艦擊沉。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的第二個(gè)大用戶是FFG7“佩里”級(jí)護(hù)衛(wèi)艦。為了降低設(shè)計(jì)成本，該級(jí)艦直接采用了“斯普魯恩斯”級(jí)驅(qū)逐艦的一組2臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置，驅(qū)動(dòng)一只可調(diào)距螺旋槳?！芭謇铩奔?jí)護(hù)衛(wèi)艦共為美國海軍建造了51艘，澳大利亞、西班牙、臺(tái)灣也引進(jìn)生產(chǎn)了此型艦。該級(jí)艦現(xiàn)已有一部分從美國海軍中退役。1970年代后期，伊朗海軍訂購了6艘對(duì)空型的“斯普魯恩斯”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，后來因?yàn)橘Y金問題減為4艘。巴列維王朝被推翻后，伊朗最后撤銷了這些艦的訂貨。當(dāng)時(shí)建造工程已經(jīng)基本完成，為了減小船廠損失，美國海軍接過了這4艘艦的合同，即DDG993 “基德

26、”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，動(dòng)力裝置同樣為兩組共4臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)。由于戰(zhàn)斗力偏低，該級(jí)艦已從美國海軍中退役，并轉(zhuǎn)售給了臺(tái)灣。為了滿足美國/北約近海防御的要求，波音公司為美國海軍建造了6艘“飛馬座”級(jí)導(dǎo)彈水翼艇，CODOG方式驅(qū)動(dòng)，排水航行時(shí)使用兩臺(tái)柴油機(jī)，水翼航行時(shí)的動(dòng)力為1臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)。 為了對(duì)抗日益嚴(yán)峻的蘇聯(lián)海軍反艦導(dǎo)彈威脅，1970年代后期，美海軍原計(jì)劃設(shè)計(jì)一型裝“宙斯盾”系統(tǒng)的核動(dòng)力巡洋艦，但因?yàn)槌杀締栴}最終撤銷。取而代之的是設(shè)計(jì)一型“斯普魯恩斯”級(jí)的派生艦，即9466噸的CG47“提康德羅加”級(jí)導(dǎo)彈巡洋艦?！疤峥堤亓_加”級(jí)巡洋艦的建造總數(shù)為27艘，也使用了兩組共4臺(tái)LM2500

27、燃?xì)廨啓C(jī)。由于裝備MK41多用途導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)和“宙斯盾”系統(tǒng)的新型驅(qū)逐艦的大量服役，該級(jí)艦第一批建造的5艘由于裝備的是Mk26 Mod5型雙臂式導(dǎo)彈發(fā)射裝置，“宙斯盾”系統(tǒng)的威力難以完全發(fā)揮，已經(jīng)提前退役，其中CG50“福吉谷”號(hào)已經(jīng)于2006年11月2日被作為靶艦擊沉。 為了對(duì)抗未來的新威脅，以及滿足美國海軍當(dāng)時(shí)計(jì)劃擁有600艘艦的兵力的數(shù)字要求，1981年，美國海軍開始投資發(fā)展新一代的驅(qū)逐艦，即現(xiàn)在的DDG51“伯克”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，裝備“宙斯盾”系統(tǒng)和MK41多用途導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)，成本較“宙斯盾”巡洋艦要低，用于彌補(bǔ)“提康特羅加”級(jí)不能大量建造而造成的防空火力空白?！安恕奔?jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐

28、艦建造數(shù)達(dá)到了52艘，同樣使用4臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)，但得益于新型材料、工藝的發(fā)展，以及LM2500長期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，功率提高到了每臺(tái)30600馬力，效率達(dá)到了36.2。 由于LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)異性能，其他國家海軍艦艇也大量采用了LM2500作為推進(jìn)動(dòng)力，而最為國人熟知的，就是本文開頭已經(jīng)提到過的、號(hào)稱“中華第一艦”的052型“哈爾濱”號(hào)及其姊妹艦“青島”號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。到上世紀(jì)末，LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的總裝機(jī)數(shù)已經(jīng)超過1800臺(tái)，近30個(gè)國家的海軍共350多艘各類艦艇裝備了870多臺(tái)艦用LM2500，累計(jì)海上運(yùn)行時(shí)間超過600萬小時(shí)，總運(yùn)行時(shí)間超過了1800萬小時(shí)。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的

29、結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)（圖14）一、        燃?xì)廨啓C(jī)主體結(jié)構(gòu)（圖15）1）        壓氣機(jī)       壓氣機(jī)是燃?xì)廨啓C(jī)的主要部件之一，它的作用是提高流經(jīng)空氣的壓力，向燃燒室供給符合要求的壓縮空氣。壓氣機(jī)性能的優(yōu)劣直接影響燃?xì)廨啓C(jī)的功率、油耗、工作穩(wěn)定性和可靠性等主要性能。 LM2500的壓氣機(jī)為16級(jí)、高壓比、軸流單轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)，主要由壓氣機(jī)前承力機(jī)匣、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)靜子（中機(jī)匣）和壓氣機(jī)后承力機(jī)匣等組成（圖16）。壓氣機(jī)靜子的前端

30、由前承力機(jī)匣殼體支撐，后部由壓氣機(jī)后承力機(jī)匣支撐。而壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的前端由滾柱軸承支撐，后端由滾珠軸承支撐。 前承力機(jī)匣形成了壓氣機(jī)進(jìn)口空氣的流通通道，轂部與外殼之間用導(dǎo)流支板聯(lián)接，支板為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)有回油池的滑油供油和回油管路。該機(jī)匣同時(shí)還支承著壓氣機(jī)前軸承、進(jìn)氣管、整流罩、壓氣機(jī)殼體的前端、進(jìn)氣導(dǎo)葉內(nèi)支承、輸入齒輪箱和回油池端蓋。在機(jī)匣中還有密封壓力和通風(fēng)等的空氣通道，以及監(jiān)測壓氣機(jī)進(jìn)口空氣壓力、溫度等參數(shù)的傳感器。 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)、對(duì)吸入空氣做功使其壓力上升的部件，核心是一個(gè)帶有圓周分布的燕尾榫槽的短鼓輪盤混合結(jié)構(gòu)，壓氣機(jī)葉片通過燕尾榫槽固定在其上（圖17）。所有的法蘭聯(lián)接都采用過

31、盈配合，以保證零件良好的定心和聯(lián)接剛性。轉(zhuǎn)子的短鼓輪盤材料分別為：第1到10級(jí)為鈦合金，其余部分使用Inconel718合金制造。 第1到14級(jí)工作葉片的材料為鈦合金，第15和16級(jí)工作葉片的材料為A286合金鋼。由于第1級(jí)工作葉片相對(duì)比較狹長，剛性較差，為了減少振動(dòng)，在葉片的中部有減振阻尼凸臺(tái)，當(dāng)所有的第1級(jí)葉片安裝好之后，凸臺(tái)共同組成了一個(gè)阻尼圈。壓氣機(jī)靜子是氣流減速擴(kuò)壓的部件，也是燃?xì)廨啓C(jī)的主要承力殼體構(gòu)件之一，它與前承力機(jī)匣和后承力機(jī)匣構(gòu)成了一個(gè)整體。各級(jí)整流器（靜子葉片環(huán)）固定在靜子機(jī)匣內(nèi)，形成氣流通道的靜子部分。靜子機(jī)匣由4部分組成，并用螺栓固定在一起。前兩段對(duì)分式機(jī)匣用鈦合金制造

32、，而后兩段對(duì)分式機(jī)匣用Inconel718合金制造。 該壓氣機(jī)靜子由一級(jí)進(jìn)口導(dǎo)葉和16級(jí)靜葉組成，進(jìn)口導(dǎo)葉和第1到6級(jí)的靜葉為可調(diào)葉片。進(jìn)口導(dǎo)葉和第1、2級(jí)靜葉的材料為鈦合金，第3到16級(jí)靜葉的材料為A289合金鋼。 為了保證壓氣機(jī)工作的效率，要求工作葉片、靜葉片與靜子、轉(zhuǎn)子之間的間隙盡可能的小，以減少氣流從葉尖逸漏的損失。但葉片又必須跟壁面保持足夠的間隙，以方便安裝，并防止工作時(shí)葉片受熱膨脹與壁面碰撞，造成發(fā)動(dòng)機(jī)損傷。為了解決這個(gè)矛盾，在工作葉片、靜葉片頂部相對(duì)的靜子、轉(zhuǎn)子壁面上噴涂有可磨損的材料，而葉片的葉尖也作成可以磨損的形式，這樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)投入正常運(yùn)行后，通過涂料跟葉尖之間的磨合，就能

33、使間隙維持在一個(gè)合適的較小值，從而保證了壓氣機(jī)的高效運(yùn)行。 壓氣機(jī)后承力機(jī)匣用Inconel718合金制造，由外殼體導(dǎo)流支板、轂以及回油池殼體組成，其外殼支撐著燃燒室、燃油總管、燃油噴嘴（30個(gè)）、點(diǎn)火器（2個(gè)）以及第1級(jí)渦輪導(dǎo)向器支承。軸承的軸向和徑向負(fù)荷以及第1級(jí)渦輪導(dǎo)向器負(fù)荷的一部分由轂承受，并通過10個(gè)徑向?qū)Я髦О宕┲翙C(jī)匣外殼。轂與導(dǎo)流支板以及外殼體通過焊接連成一體。機(jī)匣外殼既是燃燒室外殼，又是壓氣機(jī)機(jī)匣與渦輪中機(jī)匣之間結(jié)構(gòu)負(fù)荷的傳遞通路。2）        燃燒室       燃燒室是

34、保證燃?xì)廨啓C(jī)在各種工況下，順利的將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并用來加熱工質(zhì)的裝置。來自壓氣機(jī)的高壓空氣進(jìn)入燃燒室后，與噴油嘴噴入的燃料混合燃燒，變成具有較大作功能力的高溫高壓燃?xì)?，然后?qū)動(dòng)渦輪作功。       燃燒室是燃?xì)廨啓C(jī)的重要部件，燃?xì)廨啓C(jī)的性能和可靠性與其有著密切的關(guān)系。例如，燃燒室出口局部溫度過高，會(huì)引起渦輪葉片的過熱和燒毀；燃燒過程的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致意外的熄火甚至停機(jī)；燃燒組織不好，會(huì)使燃燒過程的流動(dòng)損失增加，降低燃燒效率，增大燃油消耗，等等。因此，一個(gè)合適的燃燒室，是燃?xì)廨啓C(jī)工作良好的關(guān)鍵。      

35、LM2500的燃燒室為單環(huán)形燃燒室（圖18），由燃燒室外套、火焰筒內(nèi)環(huán)、火焰筒外環(huán)、火焰筒頭部、燃燒室內(nèi)套、進(jìn)口導(dǎo)流器、旋流器、雙油路壓力噴射式噴油嘴（30個(gè)）和半導(dǎo)體高能點(diǎn)火電嘴（2個(gè)）等零件構(gòu)成。燃燒室內(nèi)、外壁均采用氣膜冷卻，使得壁面溫度不至于過高，從而保證燃燒室的工作可靠性和壽命。燃燒室外套通過位于燃燒室進(jìn)口處的10個(gè)肋板，與燃燒室內(nèi)套在前端聯(lián)成一體，同時(shí)作為承力結(jié)構(gòu)，支承壓氣機(jī)后軸承座。3）        燃?xì)鉁u輪 燃?xì)鉁u輪是燃?xì)廨啓C(jī)的另一種主要部件，其主要作用是將來自燃燒室的高溫、高壓燃?xì)庵械牟糠譄崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功，用

36、以帶動(dòng)壓氣機(jī)、附件和船舶推進(jìn)裝置。渦輪的工作條件十分惡劣，要承受高溫、高轉(zhuǎn)速、頻繁的熱循環(huán)、熱沖擊、不均勻加熱、由于轉(zhuǎn)子不平衡和燃?xì)鈮毫γ}動(dòng)造成的不均衡負(fù)荷的作用，是燃?xì)廨啓C(jī)中熱負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷最大的部件。艦船燃?xì)廨啓C(jī)多采用軸流式渦輪，其主要特點(diǎn)是功率大、轉(zhuǎn)速高、燃?xì)鉁囟雀?、效率高，能有效滿足船舶推進(jìn)的動(dòng)力要求。在艦船燃?xì)廨啓C(jī)中，用來帶動(dòng)壓氣機(jī)和附件的渦輪稱為燃?xì)獍l(fā)生器渦輪，用來帶動(dòng)減速器、螺旋槳等外負(fù)荷，進(jìn)行功率輸出的稱為動(dòng)力渦輪，二者在結(jié)構(gòu)上大同小異，都是由轉(zhuǎn)子跟靜子兩大部分組成。燃?xì)獍l(fā)生器渦輪與動(dòng)力渦輪間通常只存在氣動(dòng)上的聯(lián)系，它們通常由中間擴(kuò)壓器（也稱為中間機(jī)匣）聯(lián)通起來。一般而言，動(dòng)力

37、渦輪的直徑比燃?xì)獍l(fā)生器渦輪大得多，所以中間機(jī)匣具有一定的擴(kuò)散錐角，以利于將燃?xì)獍l(fā)生器渦輪出口的燃?xì)庖宰钚〉牧鲃?dòng)損失引入動(dòng)力渦輪作功。a、        燃?xì)獍l(fā)生器渦輪 LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器渦輪是典型的單轉(zhuǎn)子、2級(jí)軸流式渦輪（圖19），由渦輪轉(zhuǎn)子、第1和第2級(jí)渦輪導(dǎo)向器以及渦輪中間機(jī)匣等組成。渦輪導(dǎo)向器負(fù)責(zé)將從燃燒室出來的高溫、高壓燃?xì)庖砸蟮慕嵌群退俣戎苯訉?dǎo)向渦輪轉(zhuǎn)子的葉片，裝在壓氣機(jī)后機(jī)匣里，并由后者支承。 燃?xì)獍l(fā)生器渦輪與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子是機(jī)械聯(lián)接的，從燃?xì)庵蝎@取能量后，便可以直接驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)。渦輪轉(zhuǎn)子的前支承在壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子

38、后軸上，由徑向止推球軸承承力，轉(zhuǎn)子的后端由渦輪中間機(jī)匣內(nèi)的徑向軸承支承。渦輪中間機(jī)匣除了支承燃?xì)獍l(fā)生器渦輪轉(zhuǎn)子之外，也支承動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子。中間機(jī)匣包括過渡段，燃?xì)饬鲝娜細(xì)獍l(fā)生器渦輪經(jīng)過過渡段進(jìn)入動(dòng)力渦輪。 燃?xì)獍l(fā)生器渦輪轉(zhuǎn)子由一個(gè)錐形前軸、兩個(gè)帶葉片和護(hù)圈的渦輪盤、一個(gè)圓錐形轉(zhuǎn)子隔板、一個(gè)熱屏蔽和一個(gè)后軸組成，兩級(jí)渦輪葉片均為長葉柄、內(nèi)冷卻式結(jié)構(gòu)，葉根為樅樹形。長葉柄葉片不但為冷卻空氣提供了通路，而且因?yàn)檩^高的阻尼作用減小了振動(dòng)，輪盤外緣的溫度也降低了。葉片成對(duì)地釬焊在一起，材料為Rene80鈷基合金，表面滲有抗腐蝕、抗氧化的鈷鉻鋁釔保護(hù)層。 渦輪轉(zhuǎn)子和兩級(jí)渦輪葉片均由壓氣機(jī)排出的空氣進(jìn)行冷卻。

39、氣流通過第1級(jí)導(dǎo)向器支承和渦輪軸前的孔引入?？諝馐紫壤鋮s轉(zhuǎn)子內(nèi)部和兩個(gè)盤端，然后經(jīng)過成對(duì)葉榫間的通路進(jìn)入葉片。第1級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉片由內(nèi)部對(duì)流和外部冷卻氣膜進(jìn)行冷卻，第2級(jí)葉片只使用對(duì)流方式進(jìn)行冷卻，所有冷卻空氣最后都由葉尖排出。燃?xì)獍l(fā)生器渦輪轉(zhuǎn)子的前軸、隔板、熱屏蔽、后軸、輪盤等部件通過短螺栓聯(lián)接，形成剛性很好的可拆卸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。b、        動(dòng)力渦輪LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力渦輪來自于TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇的低壓渦輪（圖20），在進(jìn)行艦用化改裝時(shí)，動(dòng)力渦輪的進(jìn)口溫度明顯下降，是一種典型的低負(fù)荷設(shè)計(jì)，級(jí)數(shù)達(dá)到了6級(jí)，以獲得較

40、高的效率（設(shè)計(jì)工況效率達(dá)92.5）和良好的變工況特性。為適應(yīng)高效率要求，在結(jié)構(gòu)上使用了帶冠工作葉片。靜子機(jī)匣內(nèi)壁采用了具有蜂窩結(jié)構(gòu)可容損材料制成的襯里，減小了泄漏。因?yàn)榧?jí)數(shù)多，采用了兩端支承結(jié)構(gòu)，設(shè)置了兩個(gè)專門的承力支承部件前支架和后支架。前支架又稱為渦輪中機(jī)匣，前安裝邊與燃?xì)獍l(fā)生器的后安裝邊聯(lián)接，后安裝邊則與動(dòng)力渦輪的靜子機(jī)匣相連接。前支架主要由內(nèi)座圈、外殼體和聯(lián)接二者的整流支板組成，是一個(gè)整體傳力元件。渦輪第1級(jí)導(dǎo)向器葉片環(huán)固定于其內(nèi)，內(nèi)座圈處安裝前軸承組合體。 后支架又稱為渦輪后機(jī)匣，前安裝邊與動(dòng)力渦輪靜子機(jī)匣相聯(lián)接，后安裝邊與排氣渦殼聯(lián)接。后支架也是整體傳力元件，主要由內(nèi)座圈、外殼體和

41、聯(lián)接二者的整流支板組成，內(nèi)座圈處安裝后軸承組合件。 動(dòng)力渦輪靜子為水平剖分式結(jié)構(gòu)，第2到第6級(jí)導(dǎo)向器葉片環(huán)固定在靜子機(jī)匣的環(huán)槽中。在各級(jí)靜子葉片環(huán)之前，機(jī)匣的內(nèi)壁面處以及葉片環(huán)內(nèi)環(huán)壁面處，均嵌裝蜂窩結(jié)構(gòu)可容損材料制成的密封裝置，以減少動(dòng)力渦輪工作葉片與機(jī)匣之間的徑向減小，以及減小葉片環(huán)內(nèi)環(huán)壁面與轉(zhuǎn)子之間的級(jí)間密封間隙，從而提高動(dòng)力渦輪的效率。 動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子為短螺栓聯(lián)接、盤鼓混合式結(jié)構(gòu)。錐形前鼓軸固定在第3級(jí)輪盤之前，錐形后鼓軸固定在第6級(jí)輪盤之前，使得轉(zhuǎn)子支點(diǎn)間距大大縮短，結(jié)構(gòu)緊湊，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)子的抗彎剛性。這種由短螺栓聯(lián)接的多級(jí)盤鼓式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是簡單、重量輕、聯(lián)接剛性好，而且布局靈活，拆裝、更換

42、損壞的元件也比較方便。動(dòng)力渦輪的6級(jí)工作葉片全部為帶冠結(jié)構(gòu)，抗振性能好，效率高，用耐腐蝕材料Rene77合金制造，前3級(jí)工作葉片表面還涂有防腐蝕涂層。導(dǎo)向器葉片的前3級(jí)也是用Rene77合金制造，后3級(jí)則改為用Rene41合金制造。二、        附件傳動(dòng)裝置 在艦船燃?xì)廨啓C(jī)上，有許多需要由燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子帶動(dòng)的附屬系統(tǒng)以及設(shè)備的附件，如滑油泵、燃油泵、燃油自動(dòng)調(diào)節(jié)器等。而另外一些附屬系統(tǒng)以及設(shè)備的附件，又用來帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，如起動(dòng)機(jī)、盤車裝置等。為了實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子和這些附件間的傳動(dòng)，需要設(shè)置專門的傳動(dòng)裝置，即附件傳動(dòng)裝置。 附屬系統(tǒng)和設(shè)備中的

43、附件一般都裝在附件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)匣上，其中裝有若干組齒輪組以及離合器等。只要燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)附件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，被帶動(dòng)的附件即可投入運(yùn)轉(zhuǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)的各個(gè)附屬系統(tǒng)和設(shè)備就能進(jìn)入正常工作。同樣地，起動(dòng)機(jī)、盤車裝置等附件工作時(shí)，也可以拖動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 附屬系統(tǒng)、設(shè)備的工作可靠性直接影響燃?xì)廨啓C(jī)的性能和工作可靠性，因此，一方面要求附屬系統(tǒng)和設(shè)備具有較高的性能，另一方面，也要求附件傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)可靠，能在各種工況下保證所有附件的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、功率傳遞等方面的技術(shù)要求，同時(shí)，還要求附件傳動(dòng)裝置尺寸、重量小，使用、維護(hù)和更換都要比較方便。 LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的附件傳動(dòng)裝置位于壓氣機(jī)前機(jī)匣處，主要由輸入齒輪箱、

44、徑向傳動(dòng)軸和傳動(dòng)齒輪箱等部件組成。（圖21）輸入齒輪箱裝置由鑄鋁殼體、軸、一對(duì)圓錐齒輪、軸承以及滑油噴嘴等構(gòu)成。徑向傳動(dòng)軸是空心軸，軸的兩端用花鍵分別與輸入齒輪箱以及轉(zhuǎn)換齒輪箱內(nèi)的圓錐齒輪相聯(lián)接，其作用是將功率由輸入齒輪箱傳至轉(zhuǎn)換齒輪箱的前部。 轉(zhuǎn)換齒輪箱則由兩個(gè)鋁制殼體、一個(gè)油氣分離器、齒輪、軸承、密封件、滑油噴嘴以及附件聯(lián)系器等部分組成。殼體底部有個(gè)入口蓋，為徑向傳動(dòng)軸的安裝提供了方便。在后面部分的所有附件聯(lián)接器和惰輪，均采用“插入式”齒輪的設(shè)計(jì)思想，這樣在進(jìn)行齒輪、軸承、密封件、聯(lián)接器組件等進(jìn)行拆卸或更換時(shí)，就不用對(duì)齒輪箱進(jìn)行分解。安裝在轉(zhuǎn)換齒輪箱上的附件有：燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)機(jī)、滑油供油泵和

45、回油泵、燃油泵以及主燃油控制器。油氣分離器安裝在轉(zhuǎn)換齒輪箱前部，并作為齒輪箱的一部分而存在。三、        起動(dòng)系統(tǒng) 燃?xì)廨啓C(jī)不能依靠自身投入工作，需要外界能源來幫助起動(dòng)，經(jīng)過一個(gè)預(yù)先設(shè)定的起動(dòng)過程，才能使主機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。通常把提供能量、拖動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)的輔助機(jī)械稱為起動(dòng)機(jī)，使燃?xì)廨啓C(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)加速到慢車工況的過程稱為起動(dòng)過程，而用于完成燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)過程的各個(gè)工作部分，如起動(dòng)機(jī)、起動(dòng)燃油供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、自動(dòng)控制裝置等在內(nèi)的一整套裝置、系統(tǒng)稱為燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)系統(tǒng)。 在燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)系統(tǒng)中，起動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，使之加速到一定轉(zhuǎn)速

46、，從而使進(jìn)入燃燒室的空氣具有足夠壓力，保證燃燒室內(nèi)混合氣可靠點(diǎn)火燃燒，使燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)入自主運(yùn)行狀態(tài)，是起動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件?，F(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)常用的起動(dòng)機(jī)有電起動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)（其實(shí)就是一臺(tái)小型渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)）和空氣渦輪起動(dòng)機(jī)等三類，不管哪種，都要求有足夠的功率來拖動(dòng)主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 LM2500燃?xì)廨啓C(jī)采用了同時(shí)具有液壓油馬達(dá)起動(dòng)機(jī)和空氣渦輪起動(dòng)機(jī)（圖22）的雙重動(dòng)力源起動(dòng)系統(tǒng)，但由于艦船上的高壓空氣獲取比較方便，一般以空氣渦輪起動(dòng)機(jī)為主用起動(dòng)機(jī)。該機(jī)由進(jìn)氣裝置、渦輪裝置、減速齒輪、切斷開關(guān)、超速離合器以及花鍵輸出軸組成。其中渦輪為單級(jí)軸流式渦輪，減速齒輪為帶有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒環(huán)的復(fù)合式行星齒輪系統(tǒng)，超速離合

47、器為棘爪棘輪式，在起動(dòng)期間可以保證可靠接合，而主機(jī)起動(dòng)后，能保證起動(dòng)機(jī)的順利脫開。四、        燃油系統(tǒng) 燃油系統(tǒng)是燃?xì)廨啓C(jī)各系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分。其功用是保證向燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室可靠地供給一定壓力和流量的燃油，依靠燃油系統(tǒng)中自動(dòng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，按照一定規(guī)律控制、調(diào)節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)的供油量，使燃?xì)廨啓C(jī)在任何運(yùn)行工況下，都能夠高效、安全可靠地工作。 燃油系統(tǒng)可以分為供油和調(diào)節(jié)兩大部分，通常由燃油箱、燃油過濾器、低壓燃油泵、燃油加溫器（有時(shí)兼作滑油冷卻器）、高壓燃油泵、燃油自動(dòng)調(diào)節(jié)器、燃油分配器、燃油總管、燃油噴嘴等組成。在管理中，也經(jīng)常以高壓油泵為界，將燃油

48、系統(tǒng)劃分為低壓燃油部分和高壓燃油部分。 在LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的燃油系統(tǒng)中（圖23），通過調(diào)節(jié)和分配噴射到燃燒室中的燃油數(shù)量，可以控制燃?xì)獍l(fā)生器的轉(zhuǎn)速。動(dòng)力渦輪的轉(zhuǎn)速是無法直接控制的，但可以根據(jù)燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的燃?xì)饬髂芰看笮泶_定。為了防止動(dòng)力渦輪超速，由安裝在電子控制箱里的電子超速開關(guān)來保護(hù)，當(dāng)動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速偏高時(shí)，自動(dòng)減小燃燒室供油量，以保證動(dòng)力渦輪的安全。 來自艦船油艙的燃油，流經(jīng)燃?xì)廨啓C(jī)底座處的燃油進(jìn)口接頭，進(jìn)入主燃油泵增壓部分進(jìn)行初步加壓，然后再進(jìn)入燃油泵的高壓部分。高壓燃油流經(jīng)燃油過濾器，然后進(jìn)入燃油控制器。如果燃油過濾器堵塞，可以使用過濾器旁通閥使燃油繞過過濾器。艦船燃?xì)廨啓C(jī)通常只

49、使用高質(zhì)量的輕柴油，燃油中細(xì)小雜質(zhì)的含量相對(duì)較少，只用過濾器就可以滿足燃油清潔的要求。 為了保障燃?xì)廨啓C(jī)的正常運(yùn)行，必須保證供給充足的燃油，所有燃油泵的流量要高于燃?xì)廨啓C(jī)的最大燃油消耗率，燃油在燃油控制器里被分為計(jì)量（供油）流量和旁通（回油）流量，超出需要的部分燃油通過旁通閥回流到燃油泵高壓部分的進(jìn)口。 安裝在燃油控制器出口處的增壓閥可以保持一定的背壓，保證有足夠的燃油壓力，使燃油控制器可以正常工作。串聯(lián)布置的兩個(gè)電控燃油停車閥，保證了燃油供應(yīng)的可靠切斷。當(dāng)停車閥開啟時(shí)，燃油從燃油控制器流出，經(jīng)過增壓閥、燃油停車閥、燃油總管輸送到燃油噴嘴，30個(gè)燃油噴嘴經(jīng)壓氣機(jī)后機(jī)匣伸進(jìn)燃燒室，將燃油霧化噴出

50、，維持正常的燃燒。當(dāng)停車閥關(guān)閉時(shí)，燃油停止向燃油總管供應(yīng)，旁通回流到燃油泵進(jìn)口，此時(shí)，停車閥的殘油泄放口開啟，將燃油總管、支管和噴嘴中的殘油泄出，防止因?yàn)閯偼C(jī)時(shí)部件的高溫導(dǎo)致殘余燃油結(jié)焦，堵塞油路。燃油和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以控制可轉(zhuǎn)葉片（進(jìn)口導(dǎo)葉和前6級(jí)靜葉可以轉(zhuǎn)動(dòng)），以保證在整個(gè)運(yùn)行工況的范圍內(nèi)，使壓氣機(jī)保持良好的工作性能，防止燃?xì)廨啓C(jī)出現(xiàn)喘振。五、        滑油系統(tǒng)滑油系統(tǒng)就是保證燃?xì)廨啓C(jī)各支承和傳動(dòng)元件潤滑、冷卻的滑油儲(chǔ)存、供油和回油系統(tǒng)。其功用是向軸承、齒輪等摩擦部件的工作表面供應(yīng)滑油，起到液體潤滑的作用，減少這些工作表面

51、的磨損和摩擦損失，同時(shí)帶走摩擦表面的熱量，維持軸承、齒輪等工作溫度的正常。由此可見，燃?xì)廨啓C(jī)的工作可靠性，很大程度上取決于滑油系統(tǒng)的工作可靠性。 艦船燃?xì)廨啓C(jī)的滑油系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)：燃?xì)獍l(fā)生器部分的前滑油系統(tǒng)，以及動(dòng)力渦輪、推進(jìn)系統(tǒng)主傳動(dòng)裝置部分的后滑油系統(tǒng)。但也可以將前、后滑油系統(tǒng)合并為一個(gè)系統(tǒng)，特別是在燃?xì)獍l(fā)生器和動(dòng)力渦輪都使用滾動(dòng)軸承支承的情況下，這種統(tǒng)一的滑油系統(tǒng)比較簡單、可靠，實(shí)用性強(qiáng)。 LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的滑油系統(tǒng)，就是燃?xì)獍l(fā)生器和動(dòng)力渦輪一體化的潤滑、冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了滑油供油、滑油回油以及回油池通風(fēng)等三個(gè)分系統(tǒng)?；蛷膬?chǔ)油箱里靠重力供給安裝在主機(jī)上的滑油供油回

52、油泵，滑油泵的供油部分將流入的滑油加壓，輸送到要求潤滑、冷卻的部件和區(qū)域?；凸┯偷倪^濾是由安裝在箱裝體內(nèi)的雙聯(lián)式滑油過濾器來保證的。供油管路末端的滑油噴嘴直接將滑油噴進(jìn)軸承、齒輪和花鍵等部位進(jìn)行潤滑、冷卻。經(jīng)過使用的滑油流到4個(gè)回油池和轉(zhuǎn)換齒輪箱底部，分別被回油泵抽出，返回滑油儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)油箱，并進(jìn)行冷卻。回油的過濾是由安裝在滑油箱上的雙聯(lián)式滑油過濾器來保證的。 滑油系統(tǒng)中的滑油在運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生損耗，主要包括了滑油自身的分解、滑油蒸汽經(jīng)密封裝置滲漏到氣流中、以及經(jīng)通氣管逸出到外界大氣中。燃?xì)廨啓C(jī)的滑油消耗量普遍不大，LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的最大滑油消耗率約0.9千克/小時(shí)，平均滑油消耗率僅有約

53、0.09千克/小時(shí)，與柴油機(jī)相比要小一個(gè)數(shù)量級(jí)，但由于燃?xì)廨啓C(jī)工作轉(zhuǎn)速高，對(duì)滑油的質(zhì)量要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于柴油機(jī)。六、        箱裝體 早期的艦船燃?xì)廨啓C(jī)跟蒸汽輪機(jī)、柴油機(jī)一樣，也是成“裸機(jī)”狀態(tài)布置于機(jī)艙內(nèi)，雖然便于監(jiān)測和接近、維護(hù)，但是燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)的高溫和噪音等問題，對(duì)機(jī)艙環(huán)境影響很大，特別是高頻噪音的強(qiáng)度過大，嚴(yán)重影響機(jī)艙人員的正常工作。（也許是受已經(jīng)坍塌的紅色帝國長久以來片面拔高人的主觀能動(dòng)性、忽視人員舒適性的習(xí)慣思維影響，烏克蘭在上世紀(jì)90年代設(shè)計(jì)的DA80燃?xì)廨啓C(jī)依然采用了“裸機(jī)”狀態(tài)，僅燃燒室及其后部分包裹了隔熱、隔音

54、效果很差的簡單金屬罩）（圖24） 為了避免這些不利影響，同時(shí)利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)距離控制，充分發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)性能，出現(xiàn)了將燃?xì)廨啓C(jī)整體組件化的解決方案，即將燃?xì)獍l(fā)生器、動(dòng)力渦輪、進(jìn)氣室、排氣渦殼以及燃?xì)廨啓C(jī)附件、相關(guān)電氣設(shè)備等組裝在一個(gè)帶有防震底座的箱體里，構(gòu)成一個(gè)完整的箱裝體（也稱為燃?xì)廨啓C(jī)模件）。燃?xì)廨啓C(jī)模件可以在工廠中裝配、調(diào)試好，而后再裝艦使用，這樣可以大大減少在艦上的裝配工作量，降低裝配難度，同時(shí)可以保證模件工作的可靠性。箱裝體結(jié)構(gòu)有利于隔熱、隔音和防震，內(nèi)部布置有照明、加熱、滅火、通風(fēng)等設(shè)備，極大的改善了機(jī)艙工作條件。通常的燃?xì)廨啓C(jī)箱裝體是一個(gè)鋼制的密封罩殼，外觀一般為一個(gè)長方體

55、。整臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)安裝在底座上之后，用箱體罩起，然后和單獨(dú)裝箱的其他設(shè)備組成一個(gè)有機(jī)的整體，方便進(jìn)行操縱、監(jiān)測和維護(hù)。 LM2500燃?xì)廨啓C(jī)是最早采用箱裝體結(jié)構(gòu)的艦船燃?xì)廨啓C(jī)之一，其箱裝體長約8米，寬約2.7米，高約3.1米（圖25）。其中底座是燃?xì)廨啓C(jī)和箱裝體的支承基礎(chǔ)（圖26），通過32個(gè)抗沖擊支承安裝到艦體機(jī)座結(jié)構(gòu)上，底座上設(shè)置有燃?xì)廨啓C(jī)支承、渦殼支承、箱體以及間壁。底座上還設(shè)置有密封的貫穿孔，用以安裝抽氣管、燃油管、滑油管、控制電纜、儀表電纜、清洗水管、動(dòng)力電纜、起動(dòng)空氣管、滅火劑輸送管，以及殘油、殘水的泄放管。此外，還有燃油溢流閥、滑油過濾器及各種接頭、插座等附件。 箱裝體頂部布置由空氣

56、進(jìn)口、通風(fēng)冷卻空氣口以及排氣口，各通過一個(gè)撓性接頭與船體結(jié)構(gòu)相連。在空氣進(jìn)口處有一組永久性的導(dǎo)軌，通過另外一組臨時(shí)安裝的導(dǎo)軌可以將從底座脫開的燃?xì)廨啓C(jī)移動(dòng)到進(jìn)氣口的導(dǎo)軌處，此時(shí)移動(dòng)到進(jìn)氣口處的起吊裝置將協(xié)助把發(fā)動(dòng)機(jī)從導(dǎo)軌拉出，從而吊出船外。箱體上還有檢修門、天窗等開口。箱體內(nèi)還設(shè)置有照明、滅火、電源、手動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)、氣源等等設(shè)施。箱體本身為帶夾層和填料的多層隔音結(jié)構(gòu)，從箱體內(nèi)傳出的氣動(dòng)和機(jī)械噪音都很低，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)，在箱體外可進(jìn)行正常的交談。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的高功率改型 上世紀(jì)90年代初，雖然通用電氣公司已經(jīng)將LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的功率提高到了3萬馬力的級(jí)別，但是隨著各國海軍對(duì)于水面艦只主動(dòng)力裝置的功率要求不斷提高，已不能滿足日益增長的對(duì)于大功率艦船燃?xì)廨啓C(jī)的要求。如今LM2500的功率已經(jīng)再次提升到了33600馬力（此時(shí)效率37.2），但一些新研制的艦船燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)達(dá)到甚至超過了4萬馬力的功率級(jí)別。為此，通用電氣公司決定在LM2500的基礎(chǔ)上開發(fā)一型功率增強(qiáng)型LM2500，以滿足4萬馬力級(jí)別市場的需求。新的LM25