055驱逐舰用的什么发动机,为何航行的时候看不到一点黑烟?

055驱逐舰的动力为4台GT25000燃气轮机,他在航行时也会产生黑烟,至于目前从照片来看,055航行中很少冒出黑烟,这一方面说明055对排气装置进行过处理,降低了排放黑烟的量,属于一种隐身举措,另外一方面也是和航行环境有关系。

图为航行中的055,确实很少看见冒黑烟。

GT25000燃气轮机是乌克兰研发的一款大功率舰用燃气轮机,他在IOS(标准环境)条件下的功率为33MW,使用电动启动的方式,启动性能很快,进入高速性能速度较快,功率最大在27℃空气环境下,从30℃环境温度开始功率就开始下降,但是他功率最低也在26MW以上,这款燃气轮机的热效率为36%。

图为055驱逐舰,从任何角度来看,包括航拍,都很难发现黑烟,说明红外抑制做的很好。

我国从1993年开始,根据中乌《UGT-25000燃气轮机生产许可证及单机销售合同》有关规定开始引进和仿制GT25000燃气轮机,我国第一艘使用该发动机的军舰是052型驱逐舰2号舰113舰,同时052驱逐舰的第一艘112舰则使用了从美国引进的LM2500+30燃气轮机。从以上数据可以简单看出,GT25000燃气轮机的功率很大,但是对环境温度要求较高,而且热效率一般。

上图为GT25000燃气轮机,下图为我国国产的第一台GT25000燃气轮机。

比如说,美国的LM2500燃气轮机虽然一开始的热效率也不高,只有35%,但是几经改进已经达到了39%。如果说美国的LM2500燃气轮机热效率比GT25000高是因为他的功率较小,只有不超过30MW功率的话,那英国的MT30燃气轮机则是在功率达到36MW的情况下,把热效率做到了39.9%,这里体现的主要就是燃气轮机在结构设计和材料应用上的差距。

图为库兹涅佐夫号航母冒黑烟,其实主要是因为顺风航行,黑烟散不开。

我国在引进GT25000燃气轮机后,对其进行了多次改进,第一款改进产品为QC280燃气轮机,在缩小最大功率到28MW的情况下,提高了热效率,并且降低了对环境温度的需求,用在我国首批建造的2艘052C驱逐舰上。此后,我国对这款发动机进一步改进,最新的改进型也叫做GT25000燃气轮机,但是他已经完全适应了我国的气候环境,最大功率出现在30℃,而且在33℃条件下才会出现功率下降。

图为使用MT30燃气轮机的英国海军航母(上图)和美国海军濒海战斗舰(下图),他们也都冒黑烟。

燃气轮机冒黑烟,主要就是燃烧效率的问题。燃烧效率高,那么黑烟就少,燃烧效率低则黑烟就大。另一方面,如果采用了隐身红外抑制设计,那么黑烟就少,如果没有采用任何保护手段,那么黑烟就大。从航行过程来看,军舰在刚刚启动,或者快速加速的时候,燃机冒出的黑烟较大,因为此时大量的燃油注入燃烧室,难免导致燃烧不充分,而军舰在缓慢航行,或者匀速的巡航时,黑烟就会较少,因为此时燃烧效率最高。

图为45型驱逐舰,他的红外抑制就做的很好,因此不会冒黑烟。

但是即便是燃烧效率很高的英国MT30燃气轮机,搭载他的军舰也一样会经常冒黑烟,这就说明英国在红外抑制这一块做的并不好,起码没有我们做的用心。055在加速、启动的时候也会有黑烟,但是绝对没有那么大。另外,军舰航行中,如果是逆风那么黑烟较少,可以散开,如果是顺凤航行,则黑烟散不开,看上去就会比较多。所以黑烟的多少也和航行的环境有很大的关系。

图为GT25000燃气轮机,及其在055上的搭载位置。

经过海事先锋的科普,您应该清楚为什么055照片黑烟少了吧?因为他使用了红外抑制手段,也提高了燃气轮机的热效率,同时很多照片也都是在军舰逆风航行时拍摄,因此黑烟就会比较少了。

055驱逐舰用的什么发动机,为何航行的时候看不到一点黑烟?

055大型导弹驱逐舰作为我国自行设计建造的一款世界先进的大型导弹驱逐舰,在动力系统上率先采用了四台我国自行制造的QC280燃气轮机,也使得055万吨大驱成为了我国自行设计建造的第一款全燃动力军舰。QC280燃气轮机是我国在引进乌克兰UGT25000燃气轮机基础上的国产改进型号,单台输出功率超过3万马力,可以轻松推动满载吨位达到1.2万吨的055大型导弹驱逐舰高速航行。

从055大型导弹驱逐舰在试航期间的照片来看,055首舰南昌舰在海况良好的情况下高速航行时,舰艏很明显的出现了涡流,水雾也飘到了前甲板之上,这很明显就是军舰在高速航行时的该有的状态,能看到明显的涡流也代表速度很快。当然军舰的航速高低除了军舰的航行阻力要低外,最重要的还是要有一颗强的动力心脏,而这些都代表了我国自主制造的QC-280燃气轮机的性能表现。

从舰艏往后看我们可以看到南昌舰在高速航行时烟囱几乎看不到任何的烟雾,这也代表我国在军舰红外降噪技术上的突飞猛进。最重要的就是没有一些军舰被诟病烟囱冒黑烟的问题,毕竟此前我们见过以俄罗斯库舰为代表的黑烟大户,让大家调侃飞行员返回时甚至不需要任何导航设备,只需要朝黑烟飞去即可找到母舰。当然调侃归调侃,但是对于军舰冒黑烟的问题的原因有很多,首先看一艘军舰冒黑烟肯定是发动机的问题,而造成这个问题的原因就是,现代军舰使用的动力系统主要以燃气轮机和柴油机为主,当然像航母这类大型军舰还有使用燃油蒸汽锅炉的军舰,但是不管是柴油机还是燃气轮机、燃油锅炉只要燃料燃烧不充分肯定会产生大量的杂质和烟雾,所以我们看到的俄舰黑烟说白了就是燃料燃烧不充分导致的。当然军舰的动力系统维护保养不到位也会产生这个问题,就像汽车开久了会冒黑烟一个道理,也可以锁只要是使用化石燃料的军舰就没有不冒黑烟的可能。

但是造成燃料燃烧不充分的原因有很多,除了因为发动机维护保养不到位导致燃料燃烧不充分外,再就是军舰在大油门急加速时也会产生因为燃料燃烧不充分冒黑烟的问题。而055导弹驱逐舰在试航时高速航行并没有冒黑烟肯定和其使用的燃气轮机有很大的关系,由于舰用燃气轮机很多都是在战斗机使用的喷气发动机基础上改进而来的,使用的也是比柴油机使用的柴油和燃油锅炉使用的重油杂质更少、更洁净的航空煤油等混合燃料,所以在发动机效率更高和燃料燃烧比较充分的情况下,所以转速提升很快,爆发力更强,所以产生黑烟的情况就比较少。当然这话不代表使用全燃动力的军舰就不会产生黑烟,有的使用使用了杂质较多的燃料或者维护保养不到位的时候也会产生黑烟,就像美国的滨海战斗舰虽然使用了全燃动力,但是仍然逃不了冒黑烟的囧况。

055驱逐舰用的什么发动机,为何航行的时候看不到一点黑烟?

国产化的乌克兰UGT-25000燃气轮机,COGAG全燃联合动力

舰船发动机冒黑烟原因就是燃烧不充分,排放相出大量碳微粒。这方面一是发动机状态不好,油气混合不充分。另一方面跟发动机类型有关系,柴油发动机和蒸汽轮机在启动阶段难免会冒黑烟。

蒸汽轮机主要依靠重油燃烧锅炉产生蒸汽推进,重油在燃烧启动阶段,燃烧不充分难免会产生黑烟。俄罗斯库兹涅佐夫级经常被拍到浓烟滚滚,这一方面他是蒸汽轮机烧重油,另一方面毛子保养不好,估计锅炉状态和重油喷嘴雾化不好。我们从俄罗斯买的现代级驱逐舰使用的是同一型号蒸汽轮机,所以同样要冒黑烟。同样的道理,其实我们航母锅炉启动阶段也是要冒黑烟的。柴油机同样道理,启动阶段也是要冒黑烟。美国的自由级濒海战斗舰采用柴-燃混合动力,使用两台柴油机作为辅助动力,柴油机启动燃烧不充分,也会浓烟滚滚。我们054型护卫舰采用全柴动力配置,所以即使正常航行时也会冒黑烟。

而055驱逐舰之所以航行时看不到一点黑烟,因为他是我国首款COGAG全燃动力配置的大型水面舰艇。采用4台国产化乌克兰的UGT-2500发动机作为动力配置,没有使用柴油机作为辅助动力。燃气轮机工作机制不一样,他是航空发动机的原理,燃烧室前有多级压气机压缩空气,实现燃烧充分,所以燃气轮机工作时产生黑烟概率较少。而055的全燃动力配置没有柴油机出来捣乱,自然不会有黑烟。

055使用的UGT-25000燃气轮机是引进乌克兰,他原本是苏联海军第四代舰用燃气轮机MA80,由著名的“曙光”设计局在1986年开始负责设计。但是还未完工红色帝国就轰然解体,曙光设计局划归乌克兰所有,他在资金极其困难的情况下将其完工,并以发电和工业用为主,命名也改为UGT-25000。UGT-25000的基础可以说是非常好,最大驱动功率30MW,本身是前苏联红海军为未来准备的。但可惜乌克兰独立后经济非常困难,曙光设计局当时设计人员月工资不足10美元(90年代初),连家人基本生活都照顾不了。所以我们在上世纪90年代与乌克兰签合同,购买引进了UGT-25000燃气轮机相关技术。而且虽然乌克兰政府不同意,但是我们通过礼物、信封包钱等形式做相关技术人员工作,以及直接挖人的方法,彻底消化吸收相关技术,不仅完成了国产化,编号改为CGT-25000,还可以进一步改进提高。

QC-280/QD-280就是中航工业430厂根据UGT-25000的技术资料进行改进的。不过中航工业这种“抢食”行为,激起CGT-25000的中船工业703厂不满,双方一度闹得很僵。

055驱逐舰用的什么发动机,为何航行的时候看不到一点黑烟?

俄罗斯海军唯一的那艘库兹涅佐夫号航母,在被倒下来的起重机砸出了一个数十平方米大洞彻底趴窝到现在以前,曾经非常拉风地到大西洋溜达了一圈,英国皇家海军舰载机从空中拍下了冒着浓浓黑烟的照片,被放到了互联网上时(迄今为止依然能从网络上搜索到),引来了西方媒体和全球军迷的一片冷嘲热讽,被说成是“烧煤船”。

都什么年代了,航母在海上行驶时,竟然大冒浓浓的黑烟,污染大气事小,事关海军的荣誉才是真的,被外界认为是俄水兵对航母动力系统保养不当,以及操控不当所引发;事实上此舰采用了蒸汽轮机作为动力,重油燃烧不充分,才是库舰冒浓烟的罪魁祸首,作为军迷本文推送者这么认为。

4月23日,055型万吨大驱首舰101号南昌舰,以驱逐舰领衔舰的态势劈波斩浪而来,公开亮相人民海军成立70周年国际阅舰式上,成了本次阅舰式最耀眼的明星舰。

包括此前网络上公开流露出的101舰在海上高速驰骋的视频和照片中,都看不到此舰冒黑烟,甚至就连青烟都极少,不仔细辩别真的看不到,自然与俄罗斯海军库兹涅佐夫号航母在海上行驶时冒滚滚浓烟形成了鲜明的对比。

055型驱逐舰采用了4台UGT25000燃气涡轮机双轴双舵,能输出非常强劲的动力,赋予满载排水量高达1.25万吨大驱30节以上的高航速,有别于蒸汽轮机和柴油机动力的舰艇,采用燃气轮机作动力的舰艇,燃料与空气燃烧比较充分,只要设备保养到位,极少会发生冒黑烟的现象,顶多舰船上空飘浮着一层淡淡的似有似无的青烟。

作为军迷个人判断,当然只是判断而已,055型驱逐舰动力系统可能采用了非常先进的用海水以及空气冷却废气的方式,与整合式舰岛连成一体稍后顶部的排气口排出,所以只能从上方才能观测到排烟口,减少了对手对此舰的红外观测。

此外,055型驱逐舰其他用来降低热辐射的装备,还有海水喷雾冷却系统,能抽取海水冲洗刷舰体的热源,来降低全舰的红外特征,因此具备非常好的隐形性能。

055驱逐舰用的什么发动机,为何航行的时候看不到一点黑烟?

055大型驱逐舰装备是国产GT25000燃气轮机,不是污染排放量比较大的蒸汽轮机,自然不存在冒黑烟的问题。

实际上,并不是说蒸汽轮机冒黑烟问题一定严重,俄罗斯海军的老旧军舰均存在冒黑烟的问题是多种原因造成的。例如它的“库兹涅佐夫”号航母采用八台增压锅炉+四台蒸汽轮机的动力系统组合,加上因为使用时间过长,缺乏严格保养,所以故障频频,特别是每次“库兹涅佐夫”号航母出海航行时,外界都能看出非常壮观的黑烟。相比较之下,中国的辽宁舰和002航母均采用类似的动力系统组合,但由于动力系统比较新,加上保养到位,所以冒黑烟的问题基本不存在。

055大型驱逐舰装备的国产GT25000燃气轮机是基于乌克兰UGT-25000燃气轮机仿制而来的。当初在“中美蜜月期”时,中国曾为国产驱逐舰进口性能优异的LM2500型燃气轮机,但后来由于美国展开军事禁运。国产驱逐舰的建造工作遇阻,中国转而跟乌克兰进行合作,购买10台UGT-25000燃气轮机并引进全套技术资料。

目前GT25000燃气轮机的国产化率已经超过95%,加上借鉴参考一些LM2500型燃气轮机的设计后,它的各项性能较UGT-25000燃气轮机已经有不少提升,工作功率提升到30000千瓦。在国产GT25000燃气轮机性能稳定,开始批量生产后,中国海军开启了新型驱逐舰的造舰狂潮。

055大型驱逐舰采用的是先进的燃燃联合动力(COGAG)设计,一共装备有四台GT25000燃气轮机,两两并联。在高速航行时,四台GT25000燃气轮机同时工作,低速航行时,只需要开启1~2台GT25000燃气轮机,使用非常灵活。外界预计四台GT25000燃气轮机的总功率超过15万马力,能够让万吨级的055驱逐舰拥有澎湃动力。

055大型驱逐舰的动力系统不仅没有黑烟,而且总体设计非常注重隐身设计。它采用完全内埋的烟囱设计,保持军舰外部的连续整洁性,以往国产驱逐的烟囱都是独立的,没有任何修型设计。

它的排气口和进气口同样考虑到隐身化的需要,排气口设置有百叶窗,可以将排气和冷空气混合后再排放,以降低红外特征,顶部的排气口更是设置了盖板,对应的GT25000燃气轮机不工作时可以将它盖上,进一步减少雷达发射面积,进气口则设置了格栅结构,可以作为雷达反射屏障,总体来看,055大型驱逐舰外部的动力系统非常注意隐身设计,足以见得其性能追求之高。

055驱逐舰用的什么发动机,为何航行的时候看不到一点黑烟?

055也会冒黑烟,只不过比使用蒸汽轮的舰艇黑烟少一些,055航行时看不到任何黑烟,那是因为055在红外隐身方面处理地非常好!

核动力舰艇当然不会冒黑烟,因为核动力舰艇的燃料是核物质,核物质在分解的过程中不会产生黑烟,理论上只要是使用燃油作为动力系统燃料的舰艇,都会有烟气产生,区别只是大小多少而已,常规舰艇会不会产生黑烟的多少与动力系统性质、燃料以及保养状况都有关系。

舰艇冒黑烟,最经典的当属俄罗斯海军库兹涅佐夫号航空母舰,这艘航母在最后一次进入船厂进行大修之前,曾经部署到叙利亚附近海域,不过当时库舰在海面上经常出现浓烟滚滚的现象,导致这艘航空母舰一度成为美军调侃的对象,称这是库兹涅佐夫号航空母舰发明了“黑烟隐身”技术。

调侃归调侃,库兹涅佐夫号航空母舰冒出大量黑烟,当然不是为了什么隐身,而是动力系统老化的缘故。库舰燃烧的主要是重油,这种油的品质本身就比较差,燃烧时会产生大量烟气,再加上库兹涅佐夫号航空母舰服役接近30年,舰艇动力系统存在严重老化问题,冒出滚滚浓烟也正常。

我国辽宁号航空母舰的动力系统与库兹涅佐夫号航空母舰属于同一类,燃烧的也是重油,因此辽宁舰在航行时也会有黑烟产生,不过相比库舰辽宁舰的黑烟就要少的多,这正是因为辽宁舰动力系统崭新的缘故,这就好比汽车,很多年久失修的汽车行驶中会冒出大量黑烟,但新汽车很少会出现这样的问题。

舰艇冒黑烟与行驶状态也有关系,一般舰艇在启动或加速过程中烟量会比较大,这是因为启动或加速时进入燃烧系统的燃油会加大,产生燃烧不充分的现象后自然会冒出大量黑烟,因此库兹涅佐夫号航空母舰部署叙利亚附近海域时之所以冒出惊人的黑烟,就是燃烧重油、动力系统老化以及处于启动或加速状态这三个原因导致。

驱逐舰护卫舰同样会冒黑烟,我国054A护卫舰采用的是柴柴联合动力系统,其主要做功方式是燃烧柴油加热锅炉内的淡水产生蒸汽推动汽轮机转动,因此054A在行驶过程中也会冒出黑烟,细心的网友会注意到054A的桅杆部位涂黑了,这是因为即便涂成白色也会被烟气熏黑,干脆涂成黑色简单省事。

052D使用的则是柴燃联合动力系统,这种系统指的是低速航行时以柴油机组运行,高速航行时以燃气机组或柴燃共同运行,由于同样有柴油机组存在,因此052D同样会冒出黑烟,只不过无论是052D还是054A,都进行了红外隐身处理,因此看起来冒出的黑烟要少一些。

055驱逐舰使用的是燃气轮机,没有柴油机组。燃气轮机的做功方式是将燃料以雾状喷洒到吸入的空气中,这种油气混合物质在燃烧室中燃烧,这种做功方式本身就会燃烧充分,产生的黑烟自然就少,而且055使用的是轻质柴油,这种柴油产生的烟气本来就少,再加上055驱逐舰考虑到隐身需求对烟气就行的过滤和冷却处理,因此在航行状态下看不到任何黑烟。

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