--轉(zhuǎn)自燃氣輪機動力之源

什么是母型？通俗的講，就是在設(shè)計過程中，將已有設(shè)計作為 “藍本”，進行調(diào)整或改進，以更好滿足新產(chǎn)品需求。在不少領(lǐng)域都有母型的概念。比如，航母總體設(shè)計基本方法之一，就是母型設(shè)計，選擇經(jīng)過服役考驗的優(yōu)秀艦船作參考，通過新設(shè)計，提高技術(shù)先進性、可靠性，更好滿足作戰(zhàn)需求。

在航空發(fā)動機領(lǐng)域，隨著對發(fā)動機性能和可靠性要求越來越高，發(fā)動機研制難度不斷增高，全新研制航空發(fā)動機的技術(shù)風險很大，成本也非常高。20世紀六七十年代以來，各先進航空發(fā)動機國家實施了一系列研究計劃，采用“核心機+技術(shù)驗證機”的技術(shù)途徑。以一系列不同空氣流量或增壓比等級的核心機為平臺成功驗證了先進燃氣渦輪發(fā)動機技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)研制了多種軍、民用發(fā)動機，逐步走上了一條以核心機衍生發(fā)展、系列發(fā)展、提前發(fā)展的道路，從而很好地解決了先進航空發(fā)動機研制的成本、風險、可靠性等問題。

如羅羅公司的AE3007H渦扇發(fā)動機、AE2100J渦槳發(fā)動機、T406系列臥軸發(fā)動機，就是在渦軸發(fā)動機T406的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，分別配裝美國全球鷹長航時戰(zhàn)略無人偵察機和巴西EMB-145支線客機、美國的C-130J大力神運輸機和美國的V-22魚鷹傾斜旋翼機。

在重型燃氣輪機領(lǐng)域，縱覽全球發(fā)展歷史，發(fā)展相對更高性能（壓比、流量）的燃氣輪機壓氣機，是在原來性能比較優(yōu)秀但是壓比和流量卻較低的壓氣機的基礎(chǔ)上，采用?；糯?、前后加級的辦法，或者，在母型的基礎(chǔ)上提高轉(zhuǎn)速、改變內(nèi)外徑，或按規(guī)定準則改變部分通流尺寸，以至修改它的一些級，形成新的參數(shù)更高的氣動狀態(tài)的母型。

GE公司最初用于重型燃氣輪機的軸流壓氣機，是在上世紀40年代中期利用開發(fā)TG180航空發(fā)動機的經(jīng)驗基礎(chǔ)上進行設(shè)計的。到40年代后期，其原動機也是根據(jù)TG180航空發(fā)動機設(shè)計而成的，計劃用于輸油輸氣管線和工業(yè)動力。這臺最早的MS3002原動機是一臺5000hp的燃氣輪機，壓氣機空氣流量37kg/s。后來一家天然氣公司偶買了28臺，經(jīng)過了30年的運行，積累了超20萬小時的平均累計運行時間。1955年開始設(shè)計新型壓氣機，葉片型線在原有NACA65系列葉型基礎(chǔ)上改進，增設(shè)了壓氣機放氣口；后來，又進一步提高轉(zhuǎn)速，利用進口導(dǎo)葉，使得空氣流量進一步增大，成為MS5001機型的基本結(jié)構(gòu)，步入現(xiàn)代壓氣機行列。后來不斷改進，先后經(jīng)歷了MS5001M、MS5001N、MS5001P、MS7001A/B、MS9001B等機型。

9FA和6FA機型是按照MS7001FA機型直接比例法設(shè)計而成，1992年根據(jù)MS7001F?；糯笤O(shè)計MS9001F,功率211.07MW；MS7001FA，功率158.09MW；1994年設(shè)計了MS7001EC，功率116MW和MS9001EC，功率169.2MW。1996年模化放大設(shè)計制造成MS9001FA，功率222MW。

GE公司早期研制的H型燃氣輪機壓氣機為18級壓氣機，由CF6－80C2航空發(fā)動機衍生而來，CF6－80C2航空發(fā)動機以2.6：1的比例放大為7H，以3.1：1的比例放大為9H，并在CF6－80C2航空發(fā)動機的后部增加了4級壓氣機葉片。 

三菱的H-25型燃氣輪機的技術(shù)也是源自GE的MS5001，H-80型燃氣輪機，就是從H-25型燃氣輪機放大設(shè)計而來的。該燃氣輪機的壓氣機為H-25型的壓氣機放大設(shè)計，壓比從H-25的14提高到了17。

西門子V84.3A燃氣輪機15級壓氣機的母型是PW4000航空發(fā)動機，具有相似的通流能力和相同的壓比，并采用普惠公司的計算程序?qū)簹鈾C的動葉和靜葉進行了重新設(shè)計和優(yōu)化。1994年研制出第一臺V84.3A機組，之后以V84.3A為母型，發(fā)展了240MW的V94.3A機組和70MW的V64.3A機組。

SGT-8000H燃氣輪機是西門子在并購西屋公司的發(fā)電設(shè)備部后，綜合了其自身原有的V系列燃氣輪機和西屋公司W(wǎng)系列燃氣輪機的先進技術(shù)，應(yīng)用了V94.3A燃氣輪機的轉(zhuǎn)子、透平氣流通道等設(shè)計，應(yīng)用了W501F的壓氣機設(shè)計等。燃燒室設(shè)計繼承了W501F(SGT6-5000F)系列燃氣輪機逆流環(huán)管式燃燒室及多噴嘴結(jié)構(gòu)，并局部優(yōu)化發(fā)展起來的。

在艦船動力和工業(yè)燃氣輪機領(lǐng)域，GE公司在1967年之前，主要銷售由J79發(fā)動機衍生的LM1500和由T58發(fā)動機衍生的LM100兩種中小功率燃氣輪機。隨后，為滿足更大功率更高效率非航空產(chǎn)品市場需求，GE開始在TF39/CF6大推力級發(fā)動機的基礎(chǔ)上研發(fā)LM2500艦船動力與工業(yè)燃氣輪機。 

J79發(fā)動機

道生一，一生二，二生三，三生萬物...母型機是經(jīng)過大量的、反復(fù)的設(shè)計、試驗得出的，凝結(jié)著一代又一代研制人員的心血。在現(xiàn)代，如果沒有母型而直接研制一款高性能燃氣輪機，無疑是天方夜譚、癡人說夢。母型是源，母型是根。沒有母型，寸步難行！就我國燃氣輪機自主化而言，如果要在短短幾年內(nèi)實現(xiàn)研制目標，是否有母型、母型是否合適是決定研制成敗得失的決定性因素。

幾十年來，國內(nèi)各大燃機企業(yè)和研究機構(gòu)，在先進燃氣輪機技術(shù)的消化吸收方面做了大量的工作，綜合實力不斷進步。它山之石可以攻玉，國內(nèi)外多年來積累的經(jīng)驗和教訓，是燃氣輪機自主化研制廣義上的“母型”。當前，在建立燃氣輪機核心技術(shù)自主創(chuàng)新體系的進程中，如何充分借鑒已有經(jīng)驗和成果，真正發(fā)揮出舉國體制的優(yōu)勢，集中力量攻堅克難，考驗著我國燃氣輪機行業(yè)尤其是頂層設(shè)計者們的智慧！

俗話說失敗乃成功之母，研制的道路不可能一帆風順。不過，方向?qū)α?努力才有意義，方向?qū)α?，才不怕路遠！祝愿中國燃氣輪機自主化研制行穩(wěn)致遠！