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中國"第四艘航母"四川艦?中國海軍動力為什麼比空軍搞得好?
送交者: 弓長貝占郎 2023年12月27日22:01:42 於 [新 大 陸] 發送悄悄話


2023-10-21 21:21·於無聲處


眾所周知,發動機就好比軍艦和飛機的心臟,那麼將“心”比“心”,為什麼我國海軍艦用動力比空軍的航發進展得更順利、搞得也更好呢?

這,還要從我國艦用蒸汽輪機的發展史說起:中國目前三艘航母裝備的都是蒸汽輪機,而且美國和法國的核動力航母,實際上裝備的也是蒸汽輪機,核動力所驅動的介質仍然是蒸汽——只不過他們將蒸汽鍋爐更換為核反應堆而已,蒸汽輪機本身沒有變化。


對航母這樣數萬噸級的龐然大物來說,蒸汽輪機有很多優點:單機功率大,燃油效率高,可以使用劣質燃料,造價相對較低;更為重要的是,在航母動力的發展上,蒸汽輪機我們已經摸熟摸透,完全不受制於人,真正實現了獨立自主。有人說蒸汽輪機冷啟動時間比較久,比如“山東”艦至少需要6小時,但是同等條件下核動力航母冷啟動的時間同樣比較久,美國“福特”號為4個小時。

在戰時狀態下,完全可以通過讓蒸汽輪機低速運轉實現隨時待命狀態———這不是什麼大問題。

鮮為人知的是,空軍的航空發動機和海軍的艦用蒸汽輪機的研發製造都是在東北,但和一路坎坷、一波三折的航空發動機研製之路不同,艦用蒸汽輪機從模仿到改進到成熟,最後再到“反向出口”,每一步都做到了吃深吃透、踏踏實實、“知其然還知其所以然”,在最艱難時刻也不拋棄不放棄,砥礪前行、勇敢創新——最終我國航母動力系統的推力超過了法國、英國、印度、西班牙和俄羅斯航母,和跌跌撞撞的空軍航空發動機發展形成鮮明對比 。


1952年,哈爾濱汽輪機廠開建,蘇聯老大哥給了我們巨大和無私的幫助,整個工廠由列寧格勒重型機械設計院設計,我們國家選擇列寧格勒重型機械設計院,是考慮到它設計過當時蘇聯規模最大、技術最先進的蒸汽輪機廠。

斯大林爽快地答應了我們的要求,指示蘇聯專家務必為新中國設計一個“同等規模、同樣先進”的蒸汽輪機廠。


1956年,哈爾濱汽輪機廠建成,322套進口設備中,80%以上是蘇聯援助的。

蘇聯專家和我們一起參加哈爾濱汽輪機廠的奠基儀式

1962年,一機部向哈爾濱汽輪機廠和同樣位於哈爾濱的703所下達任務,投入800萬元人民幣,對蘇聯TB8型蒸汽輪機進行試製以滿足新中國海軍發展的需要。

當時一機部部長段君毅拍板,跳過護衛艦所需的1萬馬力,因為1萬馬力左右這個檔位,艦用柴油機可以補上,要仿製就直接仿製3.6萬馬力大型艦用蒸汽輪機,代號453工程,為未來的“大艦隊”做準備!

這不能不說是一個勇敢而目光深遠的決定,為未來中國航母的發展奠定了堅實的動力基礎。

從今天結果的角度回望,453工程現在早已經根基深厚,開花結果——36000馬力的453型裝備於051型導彈驅逐艦、以453為基礎開發改進的47000馬力453B型裝備於051B型、051C型導彈驅逐艦以及002型、003型航母。

段君毅(右1)和總理一起視察哈爾濱汽輪機廠。

這裡不能不順便提一下703所,從上個世紀60年代至今,它一直就是專業從事新中國大中型艦船蒸汽、燃氣動力裝置研發的軍工科研單位,沒有之一!很奇怪,在艦用動力方面,沒有出現軍用航空動力政出多門、小山頭林立的現象——看來不同的圈子,不同的人,確實風氣也不同!

坦率地說,創業的成功與否,主要還是看人,其次才是看投入,艦用蒸汽輪機初期的投入才800萬人民幣,比之航空渦扇發動機動不動就是5億英鎊(70年代引進國外發動機)或者一億多人民幣(70年代給瀋陽發動機研究所)還遲遲搞不出名堂,艦用蒸汽輪機在我國的發展可以說是相當順利節約了,蒸汽輪機堪稱“爭氣機”!

順便說一句,接受一機部研製大型蒸汽輪機任務時,703所副所長魏應新才27歲,足見703所在選材方面不拘條條框框,所內風清氣正,不談年齡不談資歷,有才者任之!

在那個“大干快上”的年代,魏應新頂着巨大壓力和他的同事們一步一步踏踏實實從頭做起。

先是組織全所認真翻譯校對蘇聯TB-8型蒸汽輪機的全套圖紙和技術文件,那個時候和老大哥的關係已經惡化,一切就只能靠我們自己了。

本着嚴謹負責的精神,在翻譯圖紙和文件的同時,還逐一對蘇聯留存的樣品零件進行核算,對關鍵零件進行壓力測試,儘量做到“知其然還要知其所以然”,這些其實本來就是尊重科學的常規“動作”,然而當時很多研究所為了“趕英超美”捨棄掉了,最終實踐的結果把他們碰的頭破血流。

703所和哈爾濱汽輪機廠在真正摸透了艦用大功率汽輪機的設計思路和特點後,才開始逆向設計和製造,不管當時上級如何催促和急躁冒進的社會氣氛如何,他們依舊堅持“不摸透不仿製”、“不消化不放圖紙下廠”的原則,更不敲鑼打鼓搞虛頭巴腦、哄騙外行的“獻禮工程”。

從1962年一直到1969年,703所與哈爾濱汽輪機廠緊密合作,穩步推進,用了整整7年時間,仿製成功453型蒸汽輪機,單機功率達到36000馬力,一次性通過國家驗收和軍隊的認可。


而作為對比,我們看看沈飛是怎麼做的。

1958年3月,沈飛開始殲6飛機的試製(模仿蘇聯米格19),最初代號“東風103”,當時全國也正好在1958年“大躍進”的狂熱氣氛中,什麼“一天等於二十年”啊、“十五年趕上英國”啊的口號響徹雲霄———但結果呢?

口號永遠代替不了實幹!

殲6的試製過程真真是應了“欲速而不達”的成語,生產計劃眼高手低,目標雖然是“多快好省”,實際上是“少慢差費”、“一年生產三年返修”。

1958年研製,到1972年居然共有572架殲6因空軍拒收,把整個沈飛廠房都快堆滿了!

在沈飛生產車間堆滿了質量不合格、空軍拒收的殲6

心急如焚的周總理提出“三抓三促”,下令沈飛必須下決心停產全面質量整頓,到1973年底,在總理親自嚴格把關督促下,殲6終於質量過關。

而艦用蒸汽輪機穩紮穩打,看着是慢,但實際僅用了7年,而急於求成的殲6,整整用了15年!

話扯遠了,言歸正傳。

1970 -1980年10年間,哈爾濱汽輪機廠共生產了26套453型蒸汽輪機,全部優質過關,裝備在13艘051型導彈驅逐艦上。

根據裝艦的實際情況,哈爾濱汽輪機廠進口日本機床加強了工藝精度,703所在設計上修改渦輪鼓風機風扇面積以增大推力、將排放蒸汽的擠壓管增大以解決鍋爐燃燒不充分的問題。

一切調整完畢,在接下來的海試中,051型驅逐艦帶兩台453型蒸汽輪機,依靠72000馬力的強大動力輸出,跑出來38節的超高航速,遠超051的軍方設計指標,也遙遙領先於同時代的各國驅逐艦。


453型蒸汽輪機因此獲得1976年艦船研究院科技大獎。

時光荏苒,隨着中美關係轉暖,1985年,新中國海軍順利獲得了美國LM2500燃氣輪機,這種發動機具有體積小、馬力大、啟動快的特點,但也有油耗特別大,超大馬力無法實現的缺點——當然用在驅逐艦護衛艦上是完全足夠了,中國海軍用LM2500燃氣輪機裝備了2艘052型驅逐艦,效果比較滿意。

LM2500燃氣輪機

在那個小平同志定調“軍隊要忍耐”的時代,這時就出現一股節省軍費開支,不再進行蒸汽輪機的開發和生產、拆除生產線的風潮和“呼聲”,報告打到當時的海軍司令員劉華清那裡,老將軍力排眾議作出決定:

“我們自己的蒸汽動力生產線絕不能斷!不但不能斷,還要持續提高自動化水平!”

劉華清後來在回憶錄里解釋了為什麼做出這個決斷:

燃氣輪機我們一時半會自己消化不了,我看美國人遠沒有蘇聯人慷慨,躺在美國懷裡發展存在危險。”

事實上,內行都知道,蒸汽輪機不但驅逐艦能用,核潛艇上也能用,這一點劉華清心知肚明;而且他還心心念念一件事,海軍遲早要上航母,而航母無論是核動力還是單純的蒸汽動力——如本文開始所訴都需要蒸汽輪機。

後來事情的發展果不出劉將軍所料,1990年,因為時事政治的飛速變化,美國人切斷了LM2500燃氣輪機的供應,所以052型驅逐艦隻造了2艘。

由於美國人翻臉斷供艦用燃氣輪機,052驅逐艦僅僅建造了兩艘。

其實就像今天美國制裁華為一樣,因為毫無退路,這正好堅定了我們在艦用動力方面自己研發、走自我創新之路的決心。

703所和哈爾濱汽輪機廠借着研究新一代驅逐艦“替換動力”的旗號,大張旗鼓搞出了453B型蒸汽輪機,它採用超大曲軸,單台功率提升到空前的4.7萬馬力,約35兆瓦。051B型(不是051,可以說除了動力之外和051毫無關係)驅逐艦裝了兩台453B型蒸汽輪機,總功率約70兆瓦。

70兆瓦?這是個什麼概念?

美國大名鼎鼎的“朱姆沃爾特”驅逐艦,排水量過萬噸,又是燃氣輪機又是電驅動,號稱“來自未來的戰艦”,總功率也才68兆瓦。

美國新銳驅逐艦“朱姆沃爾特”級,排水量過萬噸,動力比我們僅僅是過渡型的051B還低。

6000多噸的051B驅逐艦

051B這樣一艘從武備到電子系統都一般般的驅逐艦,裝配的是一顆強勁的“王者之心”。講道理,像051B這樣連點防空都勉強的驅逐艦,有必要採用這麼變態的動力嗎?

是不是另有目的呢?

一查公開資料便知——打着裝備167艦的453B蒸汽輪機的研發時間,恰好也和八五期間將航母“自造”列為重要課題的時間相吻合;加之703所一篇《航空母艦主鍋爐的方案設計探討》1990年在雜誌上公開發表——一切豁然開朗!

這是為國產航母的“王者動力”做準備和打前站呢!

公開發布在《艦船科學技術》上的論文

果不其然,在隨後的“山東”號航空母艦建設中,我們一口氣塞下了4台453B蒸汽輪機,動力達到了18.8萬馬力!航速30節,達到了美國航母的水平,比法國核動力航母以及英國燃氣輪機+電驅動航母都快得多。



編號17,山東號航母

事實上,目前全球10個擁有航空母艦的國家,除了特立獨行的英國和西班牙(包括出口給泰國的航母)採用燃氣輪機之外,其他無不是採用蒸汽輪機就是像美國法國那樣核反應堆+蒸汽輪機的技術。而英國人採用兩台MT30燃氣輪機的“伊麗莎白女王”號航母,最大航速勉強25節,明顯遜色於傳統蒸汽輪機和核動力航母的30節航速———西班牙建造的燃氣輪機+柴油機航母更是只有區區21節航速,不值一提。


現在看來,當初在1985年劉將軍臨危決策不放棄蒸汽輪機的生產線這步棋走得太對了,也打開了我們掌握和理解航母動力之路,鑄就了共和國的“蒼龍之心”,即便是未來中國航母升級為核動力,我們日益精進和成熟的蒸汽輪機,仍然大有可用之地!

這也是我們艦用蒸汽輪機從模仿到吃透,再到獨立發展的成功範例!

至於艦用燃氣輪機,美國人斷供之後,1993年哈爾濱汽輪機廠一口氣以極為低廉的向烏克蘭購買了8台UGT-25000型燃氣輪機,703所則從位於烏克蘭尼古拉耶夫的“曙光”艦用燃氣輪機研究所引進了大批頂尖人才。

到2011年,通過中烏兩國專家的共同努力,我們自己的GT-25000(去掉了代表烏克蘭的U字母)順利通關,額定功率也從原裝貨的每台25兆瓦提高到27兆瓦,這已可以算是一款國際水準的艦用燃氣輪機了。

所以,請記住這個時間節點:2011年。

2011年之後,中國驅逐艦開啟“下餃子”模式,從那一年起,新型驅逐艦大批下水,第一批次裝備國產GT-25000燃氣輪機的052D,我們一口氣生產了8艘


對比航空動力發展的一路“艱難險阻”、“人為掣肘”,顯然我們艦用動力的發展更加順心務實,內耗也較少,在60年代就掌握吃透了大功率艦用蒸汽輪機的技術,然後剩下的時間節點都順利抓住並引進技術消化成功,而航空動力就是引進一個“斯貝”發動機,花了5億英鎊,來回折騰30多年,最後仿製成功即落後………

古人曾曰:“橘生淮南則為橘, 生於淮北則為枳”,意思是說同樣的東西放在不同的地方,他們最終的結果相差懸殊。

但這或許並不適合形容新中國的艦用動力和航空動力。

二者都是從東北起步成長的,那麼為什麼同在一地的艦用動力和航空動力,艦用動力是“心比天高”,航空動力卻是“造化弄人”,發展和經歷都比前者艱難得多呢?

此中深意,值得細思。



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