美國LM2500艦用燃?xì)廨啓C(jī)

1、美國LM2500艦用燃?xì)廨啓C(jī)2009-09-14 17:10:09來源: 新華網(wǎng)跟貼 50 條 手機(jī)看新聞 從上世紀(jì)70年代初正式投入使用以來，LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)銷售了2000多臺，占據(jù)了世界艦船燃?xì)廨啓C(jī)的絕大部分份額。目前，用于艦船推進(jìn)的LM2500和LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的總運(yùn)行時數(shù)已經(jīng)超過驚人的5千萬小時，這是其他任何一種艦船燃?xì)廨啓C(jī)都難以企及的高度。研制背景美國通用電氣公司是美國、也是世界上最大的電子設(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個業(yè)務(wù)集團(tuán)可名列財富雜志500強(qiáng)。除了生產(chǎn)消費(fèi)電器、工業(yè)電器設(shè)備外，

2、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)時榜上的12家公司之一。時至今日，它還是唯一一個保留在道瓊斯30指數(shù)榜上的公司。1960年，應(yīng)美國海軍的要求，通用電氣公司開始為海

3、軍沿岸炮艇開發(fā)新型燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置。為了提高新型發(fā)動機(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)動機(jī)被選中為改裝的原型機(jī)。第一臺LM1500這是賦予新發(fā)動機(jī)的編號，意味著它可以提供15000馬力（110325千瓦）等級的功率從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)作為動力裝置。根據(jù)試驗中暴露出來的問題（主要是海水、鹽霧對發(fā)動機(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)大試驗規(guī)模。到1966年

4、，該型燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)裝備了17艘“阿沙維拉”級炮艇，采用兩臺柴油機(jī)（巡航）加一臺燃?xì)廨啓C(jī)（高速）的CODOG驅(qū)動方式。經(jīng)過連續(xù)幾年的裝備試驗后，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)備的動力。鑒于LM1500燃?xì)廨啓C(jī)的研制、試用成功，艦船燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置得到了美國海軍的認(rèn)可，特別是在進(jìn)行反潛作戰(zhàn)時，裝備燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置的艦船加速性遠(yuǎn)高于裝備蒸汽輪機(jī)動力裝置的艦船，動力性、自噪音特性又遠(yuǎn)勝于裝備柴油機(jī)動力裝置的艦船（當(dāng)時還缺少現(xiàn)代的浮筏減震技術(shù)）。這對于當(dāng)時正困擾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

5、定將燃?xì)廨啓C(jī)化作為海軍艦船動力發(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)艦船上裝備同一個型號的燃?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，其動力裝置的總推進(jìn)功率必須達(dá)到約10萬馬力（73550千瓦）；而為了保障動力裝置的生命力，至少應(yīng)設(shè)置兩組獨(dú)立的主機(jī)。這樣，新艦應(yīng)該設(shè)置4臺同樣的全工況燃?xì)廨啓C(jī)作為動力，單機(jī)功率應(yīng)該達(dá)到約2.5萬馬力（18387.54千瓦）。與之相比，蘇

6、聯(lián)海軍“卡辛”級驅(qū)逐艦的動力裝置由8臺1.1萬馬力（8090.5千瓦）燃?xì)廨啓C(jī)組成，高下立見。由于開發(fā)LM1500燃?xì)廨啓C(jī)的過程中已積累了足夠的研制經(jīng)驗，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)的功率等級比LM1500上了一個臺階，一般班的航空噴氣發(fā)動機(jī)已經(jīng)難以滿足要求。當(dāng)時美國空軍最大、最重的飛機(jī)是研制中的C-5“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)動機(jī)是當(dāng)時推力最大的發(fā)動機(jī)，該機(jī)當(dāng)仁不讓地成為改裝新型燃?xì)廨啓C(jī)的最優(yōu)選擇。TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的源頭來自于1959年，當(dāng)時美國空軍提出“輕重量燃?xì)獍l(fā)生器”計劃，后改稱“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計劃

7、”。這是一個由美國軍方牽頭、軍工界共同參與的先進(jìn)航空技術(shù)預(yù)研計劃。由于燃?xì)獍l(fā)生器屬于渦輪發(fā)動機(jī)的核心部分，其性能高低決定了發(fā)動機(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)生器計劃”，可以對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行先期研究，同時對燃?xì)獍l(fā)生器（核心機(jī)）進(jìn)行裝機(jī)環(huán)境下的試驗驗證，從而降低型號研制的技術(shù)風(fēng)險、縮短周期、減少成本。1963年，在“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計劃”的支持下，通用電氣公司開發(fā)出第一臺“先進(jìn)技術(shù)核心機(jī)”GEI。GEI核心機(jī)由14級軸流式高壓壓氣機(jī)、環(huán)形燃燒室與2級冷卻式高壓渦輪組成，主要參數(shù)為：空氣流量32公斤秒，壓比11，推力2272公斤，壓氣機(jī)前五級靜子可調(diào)，直徑，長度。在GEI的基

8、礎(chǔ)上，衍生出了三型值得注意的驗證機(jī)GEI/6、GE9和GE1/10。1964年5月，美國空軍針對新型遠(yuǎn)程重型運(yùn)輸機(jī)的需求，提出發(fā)動機(jī)和飛機(jī)機(jī)體招標(biāo)，其中要求發(fā)動機(jī)達(dá)到18000公斤級的推力。1965年4月，通用電氣公司以GE1/6驗證機(jī)參與投標(biāo)，戰(zhàn)勝了競爭對手普拉特·惠特尼公司。1965年12月，新型TF39發(fā)動機(jī)首次試車，1967年6月開始試飛，到了1968年10月，TF39發(fā)動機(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（這時TF39還未正式投產(chǎn)），通用電氣公司以TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的核心機(jī)為基礎(chǔ)，開始了新型LM25OO燃?xì)廨啓C(jī)的研制。廣泛應(yīng)用

9、1969年，通用電氣公司生產(chǎn)出第一臺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。試驗證明，LM2500的輸出功率達(dá)到了25500只力（18755千瓦），效率達(dá)到了35.5%，完全滿足海軍的要求。隨后，通用電氣公司開始新型燃?xì)廨啓C(jī)的量產(chǎn)，第一艘裝備LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的是DDG963“斯普魯恩斯”號導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。該艦采用兩組燃?xì)廨啓C(jī)、每一組均由2臺LM2500組合而成的COGAG推進(jìn)方案，最大航速達(dá)到33節(jié)。美國海軍共建造了31艘8040噸的“斯普魯恩斯”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。該級艦現(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。采用LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的第二個大用戶是FFG7

10、“佩里”級護(hù)衛(wèi)艦。為了降低設(shè)計成本，該級艦直接采用了“斯普魯恩斯”級驅(qū)逐艦的一組2臺LM2500燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置，驅(qū)動一具可調(diào)距螺旋槳。美國海軍共建造了51艘“佩里”級護(hù)衛(wèi)艦，澳大利亞、西班牙也引進(jìn)和仿制此型艦，該級艦現(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艘對空型“斯普魯恩斯”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，后來因為資金問題減為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”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，動力裝置同樣為兩組共4臺LM2500燃?xì)廨啓C(jī)。由于戰(zhàn)斗力偏低，該級艦已從美國海軍中退役。為了滿足美

11、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”級導(dǎo)彈水冀艇，CODOG方式驅(qū)動，排水航行時使用兩臺柴油機(jī)，水翼航行時的動力為1臺LM2500燃?xì)廨啓C(jī)。1970年代后期，美海軍原計劃設(shè)計型裝備“宙斯盾”系統(tǒng)的核動力巡洋艦，但因為成本問題最終撤銷。取而代之的是設(shè)計一型“斯普魯恩斯”級的派生艦，即9466噸的CG47“提康德羅加”級導(dǎo)彈巡洋艦?！疤峥堤亓_加”級巡洋艦的建造總數(shù)為27艘，也使用了兩組共4臺LM2500燃?xì)廨啓C(jī)。之后裝備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

12、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”號已經(jīng)于2006年11月2日作為靶艦被擊沉。為了對抗未來的新威脅以及滿足美國海軍當(dāng)時計劃擁有60帥雯艦的要求，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“阿利·伯克”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。該艦裝備“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“提康特羅加”巡洋艦要低，用于彌補(bǔ)后者不能大量建造而造成的防空火力空白?！鞍⒗?#183;伯克”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦建造數(shù)達(dá)到了52艘，同樣使用4臺LM2500燃?xì)廨啓C(jī)。得益于新型材料、工藝的發(fā)展，以及長期運(yùn)行的經(jīng)驗，LM2500的功率提高到了每臺30600馬力（2250

13、6千瓦），效率達(dá)到了36.2。由于LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)異性能，其他國家海軍的艦艇也大量采用LM2500作為推進(jìn)動力。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，近30個國家的海軍共350多艘各類艦艇裝備了870多臺艦用LM2500，累計海上運(yùn)行時間超過600萬小時，總運(yùn)行時間超過了1800萬小時。結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)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、高壓比、軸流單轉(zhuǎn)子設(shè)計，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

14、子（中機(jī)匣）和壓氣機(jī)后承力機(jī)匣等組成。壓氣機(jī)靜子的前端由前承力機(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)子是一個高速旋轉(zhuǎn)、對吸入空氣做功使其壓力上升的部件，核心是一個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

15、燕尾榫槽固定在其上。所有的法蘭聯(lián)接都采用過盈配合，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級為欽合金，其余部分使用Inconel718合金制造。第l到14級工作葉片的材料為欽合金，第15和16級工作葉片的材料為A286合金鋼。由于第1級工作葉片相對比較狹長、剛性較差，為了減少振動，在葉片的中部有減振阻尼凸臺，當(dāng)所有的第1級葉片安裝好之后，凸臺共同組成了一個阻尼圈。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)成了一個整體。各級整流器（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

16、栓固定在一起。前兩段對分式機(jī)匣用欽合金制造，而后兩段對分式機(jī)匣用Inconel718合金制造。該壓氣機(jī)靜子由一級進(jìn)口導(dǎo)葉和16級靜葉組成，進(jìn)口導(dǎo)葉和第1到6級的靜葉為可調(diào)葉片。進(jìn)口導(dǎo)葉和第1、2級靜葉的材料為欽合金，第3到16級靜葉的材料為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，并防止工作時葉片受熱膨脹與壁面碰撞，造成發(fā)動機(jī)損傷。為了解決這個矛盾，在工作葉片、靜葉片項部相對的靜子、轉(zhuǎn)子壁面上噴涂有可磨損的材料，葉片的葉尖也作成可以磨損的形式，這樣，當(dāng)發(fā)動機(jī)投入正常運(yùn)行

17、后，通過涂料跟葉尖之間的磨合，就能使間隙維持在一個合適的較小值，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）、點(diǎn)火器（2個）以及第1級渦輪導(dǎo)向器支承。軸承的軸向和徑向負(fù)荷以及第1級渦輪導(dǎo)向器負(fù)荷的一部分由毅承受，并通過10個徑向?qū)Я髦О宕┲翙C(jī)匣外殼。毅與導(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。燃燒室 是保證燃?xì)廨啓C(jī)在各種工況下，順利將燃料的化學(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

18、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，會引起渦輪葉片的過熱和燒毀；燒過程的不穩(wěn)定會導(dǎo)致意外的熄火甚停機(jī)；燃燒組織不好，會使燃燒過程流動損失增加，降低燃燒效率、黔增大燃油消耗等等。因此，一個合適的燃燒室，是燃?xì)廨啓C(jī)工作良好的關(guān)鍵。LM2500的燃燒室為單環(huán)形燃燒室，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）和半導(dǎo)體高能點(diǎn)火電嘴（2個）等零件構(gòu)成。燃燒室內(nèi)、外壁均采用氣膜冷卻，使

19、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個肋板，與燃燒室內(nèi)套在前端聯(lián)成一體，同時作為承力結(jié)構(gòu)，支承壓氣機(jī)后軸承座。燃?xì)鉁u輪 是燃?xì)廨啓C(jī)的另一種要部件，其主要作用是將來自燃燒室高溫、高壓燃?xì)庵械牟糠譄崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功，用以帶動壓氣機(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)的動力要求。在艦船燃?xì)廨?/p>

20、機(jī)中，用來帶動壓氣機(jī)和附件的渦輪稱為燃?xì)獍l(fā)生器渦輪，用來帶動減速器、螺旋槳等外負(fù)荷、進(jìn)行功率輸出的稱為動力渦輪，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)生器渦輪與動力渦輪間通常只存在氣動上的聯(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，動力渦輪的直徑比燃?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〉牧鲃訐p失引入動力渦輪作功。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級軸流式渦輪，由渦輪轉(zhuǎn)子、第1和第2級渦輪導(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?/p>

21、導(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@取能量后可以直接驅(qū)動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)。渦輪轉(zhuǎn)子的前支承在壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子后軸上，由徑向止推球軸承承力，轉(zhuǎn)子后端由渦輪中間機(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)入動力渦輪。燃?xì)獍l(fā)生器渦輪轉(zhuǎn)子由一個錐形前軸、兩個帶葉片和護(hù)圈的渦輪盤、一個圓錐形轉(zhuǎn)子隔板、一個熱屏蔽和一個后軸組成，兩級渦輪葉片均為長葉柄、內(nèi)冷卻式結(jié)構(gòu)，葉根為機(jī)樹形。長葉柄葉片不但為冷卻空氣提供了通路，而且因為較高的阻尼作用減小了振動，輪盤外

22、緣的溫度也降低了。葉片成對地釬焊在一起，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)子和兩級渦輪葉片均由壓氣機(jī)排出的空氣進(jìn)行冷卻。氣流通過第1級導(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)部和兩個盤端，然后經(jīng)過成對葉樵間的通路進(jìn)入葉片。第1級渦輪轉(zhuǎn)子葉片由內(nèi)部對流和外部冷卻氣膜進(jìn)行冷卻，第2級葉片只使用對流方式進(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)。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的動力渦輪來自于TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)帶動風(fēng)扇的低壓渦輪，在進(jìn)行艦用化改裝時，動力渦輪的進(jìn)口

23、溫度明顯下降，是一種典型的低負(fù)荷設(shè)計，級數(shù)達(dá)到了6級，以獲得較高的效率（設(shè)計工況效率達(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。因為級數(shù)多，采用了兩端支承結(jié)構(gòu)，設(shè)置了兩個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，是一個整體傳力元件。渦輪第1級導(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，前安裝邊與動力渦輪靜子機(jī)匣相聯(lián)接，后安裝邊

24、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。動力渦輪靜子為水平剖分式結(jié)構(gòu)，第2到第6級導(dǎo)向器葉片環(huán)固定在靜子機(jī)匣的環(huán)槽中。在各級靜子葉片環(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)子之間的級間密封間隙，從而提高了動力渦輪的效率。動力渦輪轉(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級輪盤之前，錐形后鼓軸固定在第6級輪盤之前，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)接的多級盤鼓式結(jié)

25、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、更換損壞的元件也比較方便。動力渦輪的6級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級工作葉片表面還涂有防腐蝕涂層。導(dǎo)向器葉片的前3級也是用Rene77合金制造，后3級則改為用Rene41合金制造。 (本文來源：新華網(wǎng) ) 美國LM2500艦用燃?xì)廨啓C(jī)2009-09-14 17:10:09來源: 新華網(wǎng)跟貼 50 條 手機(jī)看新聞 從上世紀(jì)70年代初正式投入使用以來，LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)銷售了2000多臺，占據(jù)了世界艦船燃?xì)廨啓C(jī)的絕大部分份額。目前，用于艦船推進(jìn)的LM2500和LM2500燃?xì)廨?/p>

26、機(jī)的總運(yùn)行時數(shù)已經(jīng)超過驚人的5千萬小時，這是其他任何一種艦船燃?xì)廨啓C(jī)都難以企及的高度。附件傳動裝置 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，又用來帶動燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，如起動機(jī)、盤車裝置等。為了實現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子和這些附件間的傳動，需要設(shè)置專門的傳動裝置，即附件傳動裝置。附屬系統(tǒng)和設(shè)備中的附件一般都裝在附件傳動機(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)動這個附件的傳動機(jī)構(gòu)，被帶動的附件即可投入運(yùn)轉(zhuǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)的各個附屬系統(tǒng)和設(shè)備就能進(jìn)入正常工作。同樣，起動機(jī)、盤車裝置等附件工作

27、時，也可以拖動燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。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，還要求附件傳動裝置尺寸、重量小，使用、維護(hù)和更換都要比較方便。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的附件傳動裝置位于壓氣機(jī)前機(jī)匣處，主要由輸入齒輪箱、徑向傳動軸和傳動齒輪箱等部件組成。輸入齒輪箱裝置由鑄鋁殼體、軸、一對圓錐齒輪、軸承以及滑油噴嘴等構(gòu)成。徑向傳動軸是空心軸，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)

28、換齒輪箱的前部。轉(zhuǎn)換齒輪箱則由兩個鋁制殼體、一個油氣分離器、齒輪、軸承、密封件、滑油噴嘴以及附件聯(lián)系器等部分組成。殼體底部有個入口蓋，為徑向傳動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，就不用對齒輪箱進(jìn)行分解。安裝在轉(zhuǎn)換齒輪箱上的附件有：燃?xì)廨啓C(jī)起動機(jī)、滑油供油泵和回油泵、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。起動系統(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，經(jīng)過一個預(yù)先設(shè)定的起動過程，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、

29、拖動燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)的輔助機(jī)械稱為起動機(jī)，使燃?xì)廨啓C(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)起動加速到慢車工況的過程稱為起動過程，而用于完成燃?xì)廨啓C(jī)起動過程的各個工作部分，如起動機(jī)、起動燃油供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、自動控制裝置等在內(nèi)的一整套裝置、系統(tǒng)稱為燃?xì)廨啓C(jī)起動系統(tǒng)。在燃?xì)廨啓C(jī)起動系統(tǒng)中，起動機(jī)用于拖動燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使之加速到一定轉(zhuǎn)速，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)，是起動系統(tǒng)中的核心部件?，F(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)常用的起動機(jī)有電起動機(jī)、燃?xì)鉁u輪起動機(jī)和空氣渦輪起動機(jī)等三類，不管哪種，都要求有足夠的功率來拖動主機(jī)轉(zhuǎn)動。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)采用了同時具有液壓油馬達(dá)起動機(jī)和

30、空氣渦輪起動機(jī)的雙重動力源起動系統(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機(jī)為主用起動機(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。其中渦輪為單級軸流式渦輪，減速齒輪為帶有一個轉(zhuǎn)動齒環(huán)的復(fù)合式行星齒輪系統(tǒng)，超速離合器為棘爪-棘輪式，在起動期間可以保證可靠接合，而主機(jī)起動后，能保證起動機(jī)的順利脫開。燃油系統(tǒng) 這是燃?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

31、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（有時兼作滑油冷卻器）、高壓燃油泵、燃油自動調(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，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)動力渦輪轉(zhuǎn)速偏高時，自動減小燃燒室供油量，以保證動力渦輪的安全。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

32、，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)通常只使用高質(zhì)量的輕柴油，燃油中細(xì)小雜質(zhì)的含量相對較少，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)布置的兩個電

33、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，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，維持正常的燃燒。當(dāng)停車閥關(guān)閉時，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，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，防止因為剛停機(jī)時部件的高溫導(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級靜葉可以轉(zhuǎn)動），以保證在整個運(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。滑油系統(tǒng) 其就是保證燃?xì)廨啓C(jī)各支承和傳動元件潤滑、冷卻的滑油儲存、供油和

34、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，減少這些工作表面的磨損和摩擦損失，同時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)計為兩個獨(dú)立的系統(tǒng)：燃?xì)獍l(fā)生器部分的前滑油系統(tǒng)，以及動力渦輪、推進(jìn)系統(tǒng)主傳動裝置部分的后滑油系統(tǒng)。但也可以將前、后滑油系統(tǒng)合并為一個系統(tǒng)，特別是在燃?xì)獍l(fā)生器和動力渦輪都使用滾動軸承支承的情況下，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)生器和動力渦輪一體化的潤滑、冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了滑

35、油供油、滑油回油以及回油池通風(fēng)等三個分系統(tǒng)?；蛷膬τ拖淅锟恐亓┙o安裝在主機(jī)上的滑油供油一回油泵，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，返回滑油儲存、調(diào)節(jié)油箱，并進(jìn)行冷卻?；赜偷倪^濾是由安裝在滑油箱上的雙聯(lián)式滑油過濾器來保證的?；拖到y(tǒng)中的滑油在運(yùn)行過程中會發(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

36、耗量普遍不大，LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的最大滑油消耗率約時，平均滑油消耗率僅有約時，與柴油機(jī)相比要小一個數(shù)量級。但由于燃?xì)廨啓C(jī)工作轉(zhuǎn)速高，對滑油的質(zhì)量要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于柴油機(jī)。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，也是呈“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)行時的高溫和噪音等問題，對機(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)計的l)A80燃?xì)廨啓C(jī)依然采用“裸機(jī)”狀態(tài)，僅燃燒室及其后部分包裹了隔熱、隔音效果很差的簡單金屬

37、罩。為了避免這些不利影響，同時利于實現(xiàn)自動化和遠(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)備等組裝在一個帶有防震底座的箱體里，構(gòu)成一個完整的箱裝體（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，極大改善了機(jī)艙工作條件。通常，燃?xì)廨啓C(jī)箱裝體為鋼制的密封罩殼，外觀一般為長方體。整臺燃?xì)廨啓C(jī)安裝在底座上之后，用箱體罩起，然

38、后和單獨(dú)裝箱的其他設(shè)備組成一個有機(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，高約。其中，底座是燃?xì)廨啓C(jī)和箱裝體的支承基礎(chǔ)，通過32個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、動力電纜、起動空氣管、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進(jìn)口、通風(fēng)冷卻空氣口以及排氣口，各通過一個撓性接頭與船體結(jié)構(gòu)相連。在空氣進(jìn)口處有一組

39、永久性的導(dǎo)軌，通過另外一組臨時安裝的導(dǎo)軌，可以將從底座脫開的燃?xì)廨啓C(jī)移動到進(jìn)氣口的導(dǎo)軌處，此時移動到進(jìn)氣口處的起吊裝置將協(xié)助把發(fā)動機(jī)從導(dǎo)軌拉出，從而吊出船外。箱體上有檢修門、天窗等開口。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)傳出的氣動和機(jī)械噪音都很低，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)工作時，在箱體外可進(jìn)行正常交談。改進(jìn)改型上世紀(jì)90年代初，通用電氣公司雖然將LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的功率提高到3萬馬力（22065千瓦）級別，但是隨著各國海軍對于水面艦只主動力裝置的功率要求不斷提高，已不能滿足日益增長的對于大功率艦船燃?xì)廨啓C(jī)的要求。如今，LM2500的功率再次提升到33600馬力（24713千瓦，此時效率37.2

40、%)，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4萬馬力（29420千瓦）的功率級別。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4萬馬力級別市場的需求。新的LM2500型燃?xì)廨啓C(jī)在1998年進(jìn)行試車，功率達(dá)到了40500馬力（29788千瓦），效率達(dá)到39.1%，成功捍衛(wèi)了通用電氣公司在船舶推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)市場中的地位。美國海軍的LHD1“黃蜂”級大型兩棲攻擊艦的動力裝置本來采用兩臺共7萬馬力（51485千瓦）的蒸汽輪機(jī)，從第8艘“馬金島”號（LHDS）起，已經(jīng)改為使用兩臺LM25OO燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)。為了實現(xiàn)輸出功率的大幅度提高，與LM2500燃?xì)廨啓C(jī)相比，新型的LM2500主要作了以下的一些改進(jìn)：增加零級壓氣機(jī) 在原壓氣機(jī)前加上裝有新型寬弦葉片的零級壓氣機(jī)，形成新的17級軸流壓氣機(jī)。零級采用不銹鋼整體輪盤，結(jié)實可靠，由于取消了機(jī)樹型葉根，消除了一個主要的磨損區(qū)域，從而增加了使用壽命。采用了新設(shè)計的可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉，與隨后的7級可調(diào)靜葉相配合，能保證良好的部分負(fù)荷性能，并降低了壓氣機(jī)喘振的可能。修改壓氣機(jī) 第1級動葉被重新設(shè)計成基于CF6-80C