UGT-25000燃气机在世界属什么水平？

leafcho 2020-04-19

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如果说UGT-25000燃机属于世界先进水平，那是因为截止到目前为止全世界也不过只有美国、英国、乌克兰、中国和俄罗斯有能力研制舰用燃气轮机；如果说UGT-25000燃机技术水平一般，那是因为虽然其ISO条件下功率指标达到LM2500同级别水平，但是存在热衰减较为严重，付出的结构尺寸和重量过大等诸多短板，综合性能与英国MT-30、美国LM2500+G4等先进产品还有不小差距。就目前来说，乌克兰燃气轮机科研能力底蕴深厚，前景晦暗，因为资金缺乏、客户量急剧萎缩、乌克兰形势动荡等各种原因，造成了该国燃机科研能力很难再有长足的发展，总体上处于“吃老本”状态。下面我们将结合乌克兰的燃机研制历史，谈谈UGT-25000燃气轮机的基本情况。

▲乌克兰GT-25000燃气轮机

乌克兰舰用燃气轮机技术的渊源

提起乌克兰的舰用燃机，我们自然而然的会想起“曙光”生产联合体，但是却常常忘记“机器设计”科研生产联合体（虽然二者如今已经合并），这也许有名字翻译的问题。但是我们必须知道的是，现如今的乌克兰“曙光-机器设计科研生产联合体”的研发主力是曾经的“机器设计”公司（为了叙述方便，下文以公司姑且称之），而“曙光”公司只是给她做加工制造的。

▲目前，乌克兰曙光公司的燃气轮机生产车间

苏联作为曾经的海军大国，一度成为世界上船用燃气轮机用量最大的国家，并且在上世纪无年代初就设立了船用燃气轮机的专门科研机构-“机器设计科研生产联合体”，坐落于乌克兰的尼古拉耶夫市，并且这家企业曾是苏联唯一的船用燃气轮机研发、设计单位；与“机器设计”公司相邻的“曙光生产联合体”则是配套燃气轮机批量生产厂。当年，“机器设计”负责船用燃气轮机的设计、试验、控制和试生产；“曙光”参与部分试生产工作和负责批量整机制造，两家单位合起来一同构成了苏联船用燃机“从设想到实现”的全过程。

▲乌克兰“曙光-机器设计”燃气轮机科研生产联合体办公楼

虽然英国作为船用燃气轮机的“鼻祖”功力自然深厚，美国也凭着“独步全球”的航空发动机工业实力在燃机领域后来居上，但是在早期船用燃机领域，苏联也在一些技术上面有独到之处。目前船用燃气轮机领域的研发一般有两种方式，一种是“航改燃”，利用原有的航空发动机改装为船用燃机，英美多走这条路；另一种是专门设计（船用）燃气轮机，苏联自从M2燃机以后基本都是走这条路，这两种方式的选择与美英苏自身的工业状况有关。

▲苏/俄舰船“柴燃交替”动力（CODOG）示意

1958年，“机器设计”和“曙光”一起为“卡辛”级驱逐舰研制了M-3舰用燃气轮机，单机功率13.2MW，翻修寿命10000小时，综合油耗353.7g/（KW·h）。这艘舰是世界上第一型采用全燃动力（COGAG）推进的舰艇，并且装有可正/倒车减速器装置，反观英国在1969年才在21型护卫舰使用这种装置，美国直到1973年才在“斯普鲁恩斯”级驱逐舰上使用。在第一代、第二代燃气轮机配用舰船上，苏联率先使用了“倒车动力涡轮、快速动作气动离合器”等诸多当时世界上船用动力系统的新技术。

▲苏联“卡辛”级导弹驱逐舰-全燃动力

截止到目前，乌克兰“曙光-机器设计”科研生产联合体及其前身一共发展了四代船用燃气轮机，大约有近20型燃机装备了世界上30多种舰船，苏联当时所有舰队使用的舰用燃机全部来自于乌克兰。在这个过程中，乌克兰不仅积累的丰厚的技术经验，还建成了庞大的“船用燃气轮机试验基地”，包括燃烧室、涡轮、压气机、传动、轴承、热电偶、非标测量技术和应变测量等多个试验室和20多个大型试验台架。此外，还有热物理试验研究中心、气动力学试验中心、叶片冷却试验台、风洞试验中心等配套研究设施。

▲乌克兰“曙光”联合体生产制造的设备

上文我们介绍了一些乌克兰船用燃气轮机的历史和基本概况，只是为了让人们对其技术能力有一个初步认识。下面，我们来着重说一下题目中所谓的UGT-25000燃气轮机。

UGT-25000燃气轮机的技术水平

对于燃气轮机的研制单位来说，如果长期缺乏资金和产品需求，那么等待他的则只有“衰落”，而今日的乌克兰正是这种情况。自俄乌长期矛盾、乌克兰彻底中断向俄罗斯提供舰用燃气轮机产品以来，其产品销量开始大幅下滑。苏联解体以后，俄罗斯、中国、印度和希腊成为乌克兰舰用燃机的大客户，但是俄乌矛盾激化，导致俄罗斯开始自研舰用燃机；中国燃机技术水平不断进步，逐渐转向全国产化；印度则主要在俄制舰船或俄罗斯帮助设计的舰船上使用乌克兰燃气轮机，并且近年来也有转向西方产品的趋势；希腊体量过小，以前也只是在气垫登陆舰上使用乌克兰燃机，需求量不高；乌克兰自身的海军需求也极小，又无法打入欧美市场与美英竞争，凡此种种导致辉煌的“曙光-机器设计”联合体前途渺茫。

▲俄罗斯“土星”科研生产联合体研制的M70FRU燃气轮机

本文所讲的UGT-25000燃气轮机（曾用编号：GTD-25000）是由“曙光-机器设计”在1985年开始研制的第四代燃气轮机，设计时借鉴了GTD-15000等第三代燃气轮机的技术，简单点说就是给GTD-15000燃机的压气机加0级，并将燃气初温提高到1250℃的功率放大版燃机。GTD-25000燃机大致可以分为GTD-25000A（DA80、舰船用）、GTD-25000G（DG80、工业发电用）、GTD-25000N（DN80、船用低功率版）等诸多型号，后来乌克兰方面对其燃机产品进行了再命名，统一依据“UGT+额定功率”的编号方式，因此GTD-25000燃机也就是UGT-25000。

▲乌克兰“曙光-机器设计”联合体官网上的UGT-25000燃气轮机技术参数

按照乌克兰官方资料的说法，UGT-25000（DA80）燃气轮机标况下最大功率28.7MW，热效率37%，简单循环结构、三轴式设计、低压/高压压气机均为九级，动力涡轮为四级，油耗水平228g/（KW·h）。

▲美国通用动力LM系列燃气轮机技术参数

对比美国燃机的技术参数，美国LM2500+舰用燃机的最大功率为30.2MW，热效率38.6%，油耗率215g/（KW·h），此外LM2500的结构尺寸和重量应该均低于UGT-25000。所以可以说，乌克兰UGT25000燃机的技术参数算是迈入与美国90年代燃机技术的同一级别，但是在具体细节参数、可靠性、可维护性、寿命周期均有所不如。比如，都加上箱装体后，UGT-25000的重量比LM-2500+多约15%，体积增大约35%。

▲美国LM2500系列燃气轮机在不同温度条件下的功率曲线

对于装舰使用的燃气轮机来说，其使用环境经常偏离“标准工况”条件，尤其是在热带、亚热带地区执行任务的舰船，燃气轮机适应环境的能力就尤其重要。从上图我们可以看出，美系燃机不同温度环境下的功率曲线较为平滑，说明其在一定范围内的热衰减不明显。而乌克兰原版的UGT-25000燃气轮机的热衰减就比较明显，当环境温度达到25℃时，其公里输出会下降至25MW左右水平，当环境温度进一步提高到30℃时，其功率会进一步降低到22MW以下，甚至低于美国七十年代早期版本LM2500燃机的功率水准。