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LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)是美國通用動力公司于上世紀(jì)六十年代以TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)為藍(lán)本研制的航改 式燃?xì)廨啓C(jī)。該系列燃?xì)廨啓C(jī)有著非常廣泛的用途,，可應(yīng)用于船舶動力,，發(fā)電，石油開采等多種目的,。最為主要的用途是作為軍用艦艇的動力裝置,。由于該型燃?xì)廨啓C(jī)性能優(yōu)秀，所以美國與其他海軍均采購LM2500燃?xì)廨啓C(jī)作為作戰(zhàn)艦艇的動力裝置,。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(包括工業(yè)和艦船)，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,。 　　這一切都得益于LM2500的高性能,、高可靠性和高利用率，也得益于其不斷的升級改進(jìn),。從最初的25500馬力(18755千瓦)到G4的 47370馬力(34841千瓦),，LM2500連續(xù)跨越了兩個功率等級的臺階，從而充分滿足了客戶的需求,?？梢哉f,，LM2500是最優(yōu)秀、最成功的燃?xì)廨啓C(jī),。從目前世界燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的趨勢來看,，很再難出現(xiàn)一種可以挑戰(zhàn)甚至超越這座豐碑的新型燃?xì)廨啓C(jī)了。而且燃?xì)廨啓C(jī)屬于高技術(shù)產(chǎn)品,，研發(fā)必須具備雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)和長期不斷的投入,，目前世界上真正能設(shè)計、制造船用大功率燃?xì)廨啓C(jī)的廠商數(shù)量也很少

Rolls-Royce公司（以下簡稱羅?羅公司）主要業(yè)務(wù)范圍包括民用航空燃?xì)廨啓C(jī),、軍用航空燃?xì)廨啓C(jī),、船用燃?xì)廨啓C(jī)與船用設(shè)備、電站和油/氣四用燃?xì)廨啓C(jī)以及特種業(yè)務(wù)等,。1999年羅?羅公司收購了著名的Vickers公司組建了羅?羅公司船用部,，顯著地提高了它在船用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)能力，目前羅?羅公司船用部可為全球的客戶提供以下的服務(wù)：艦船和推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計,；供應(yīng)發(fā)動機(jī)（燃?xì)廨啓C(jī),、柴油機(jī)）、推進(jìn)設(shè)備（軸承,、定距/調(diào)距/導(dǎo)管螺旋槳,、吊艙式推進(jìn)器、噴水推進(jìn)器與反應(yīng)堆裝置）和甲板機(jī)械（錨機(jī),、舵和舵機(jī),、減搖裝置）等。因而,，羅?羅公司船用部業(yè)務(wù)范圍覆蓋全球,，居領(lǐng)先地位。 船用燃?xì)廨啓C(jī)以其功率大,、結(jié)構(gòu)緊湊,、重量輕、效率高,、便于操縱和實現(xiàn)自動化等突出特點,，已成為當(dāng)今世界包括炮艇、輕型護(hù)衛(wèi)艦,、護(hù)衛(wèi)艦,、驅(qū)逐艦、巡洋艦到輕型航母的主要推進(jìn)主機(jī)和發(fā)電機(jī)組的原動機(jī),，并且已正在進(jìn)入高速,、大功率、先進(jìn)的民用船舶市場。西方大功率船用燃?xì)廨啓C(jī)市場主要由美國通用電氣（General Electric-GE）公司和羅?羅公司公司所占有,。目前,，世界船用領(lǐng)域應(yīng)用的是簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。由Northrop Grumman公司,、羅?羅公司,、Allied Signal和CEA聯(lián)合組成的一個國際工業(yè)集團(tuán)所研制的WR-21型船用燃?xì)廨啓C(jī)是目前唯一的一型中冷－回?zé)崾綇?fù)雜循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)，它是根據(jù)美海軍合同并得到英國,、法國財務(wù)支持,，迄今耗資約4.8億美元，歷時超過8年所開發(fā)的新一代機(jī)型,，羅?羅公司稱WR-21是目前“世界最先進(jìn)的船用燃?xì)廨啓C(jī)”,。 中冷－回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī) 從圖1可見，WR－21這種帶中間冷卻－加熱（ICR－Intercooled Recuperated Cycle）的復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)比目前普遍采用的簡單循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)多了一個中間冷卻器和一個回?zé)崞?。研究表明：中,、高壓比的中間冷卻－回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，具有提高壓比,、提高熱效率,、增加輸出功率的特點。WR-21研制證明：WR-21的杰出性能得益于其三項獨有的特點： 位于低壓壓氣機(jī)和高壓壓氣機(jī)之間的中間冷卻器,，對進(jìn)入高壓壓氣機(jī)的空氣進(jìn)行冷卻,，減少了高壓壓氣機(jī)所需的功率，改進(jìn)高壓軸的效率并增加約25%的發(fā)動機(jī)輸出功率,。 回?zé)崞鲗⑴艢庥酂嵊枰曰厥绽?，對進(jìn)入燃燒室的燃?xì)膺M(jìn)行預(yù)熱，明顯地降低了燃油消耗率,。實際運行表明：尺寸相同的高壓透平進(jìn)口處的燃?xì)鉁囟热绻嗤捎没責(zé)崞鞯腤R-21燃?xì)廨啓C(jī)的燃油消耗率明顯小于常規(guī)的船用燃?xì)廨啓C(jī),。 第一級高壓透平采用可變幾何導(dǎo)葉（VAN）葉輪,，隨著負(fù)荷的減少，通過透平的質(zhì)量流量減少,，可變幾何導(dǎo)葉逐漸關(guān)小,，保持了恒定的透平入口處燃?xì)鉁囟龋瑥亩岣吡瞬糠重?fù)荷工況時回?zé)崞鞯男?，其結(jié)果是在整個運行范圍里提高了發(fā)動機(jī)的效率,，特別是在低負(fù)荷時取得令人注目的效果。實船運行表明：WR-21的回?zé)崞骷涌勺儙缀螌?dǎo)葉的節(jié)油效果可達(dá)30～40%,。 WR－21主要特點 由表1可見,，在ISO條件（15℃，無損失）下，WR-21輸出功率為25.2兆瓦,，足以滿足護(hù)衛(wèi)艦,、驅(qū)逐艦和輕型航母以及大型高速民船的功率需求。 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) WR-21是目前效率最高的船用燃?xì)廨啓C(jī)――具有柴油機(jī)的燃油耗油率指標(biāo),。 由表1可見,，WR-21最大功率（ISO條件下，25.2兆瓦）時的燃油耗油率僅為184克/千瓦?小時（135克/馬力?時）,。從表2的比較可見,，WR-21是迄今效率最高的船用燃?xì)廨啓C(jī)，這樣的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)足以與大功率低速船用柴油機(jī)相媲美,。 變負(fù)荷工況和低負(fù)荷工況時的經(jīng)濟(jì)性從耗油率－功率曲線（圖2）可見,，在部分工況時，WR-21比典型的簡單循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)也具有較高的推進(jìn)效率,。這樣,，在使用最為頻繁的21節(jié)和17節(jié)航速（假設(shè)艦的最大航速為30節(jié)）時，與簡單循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)相比,，WR-21可節(jié)約燃油分別為27%和30%,。即使在約11節(jié)航速的低負(fù)荷時，WR-21節(jié)油竟可高達(dá)40%,。對于要求在這種航速游弋或在更低航速的拖曳聲吶工作狀態(tài)下的運行,，則意味著有可觀的節(jié)油效果。 由圖2還可發(fā)現(xiàn),，在11～25.2兆瓦（即自其44%到最大工況）運行范圍里,，其燃油耗油率指標(biāo)近乎相同。對于發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動的推進(jìn)方式,，提供了在很寬的運行范圍里的運行經(jīng)濟(jì)性,。羅?羅公司稱，這是WR-21所特有的運行圖譜,，與簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)相比,，WR-21用于發(fā)電機(jī)組的原動機(jī)時，其平坦的燃油耗油率特別適合于綜合電力推進(jìn)（IFEP或IPS）系統(tǒng),。 艦船推進(jìn)系統(tǒng)配置新理念 WR-21具有巡航機(jī)與加速機(jī)的特點,，結(jié)合到典型的艦船功率－效率圖譜，就有望取代原來所必須的4到8兆瓦左右的巡航柴油機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī),。取消巡航發(fā)動機(jī)不僅帶來推進(jìn)系統(tǒng)的初始投資方面的節(jié)省,，而且無疑將騰出寶貴的有效艙容。不論對艦只還是民用船舶,，都將帶來巨大的好處,，無疑將對簡化機(jī)艙設(shè)備和系統(tǒng),、改善機(jī)艙布置和艦船的總體設(shè)計帶來創(chuàng)新的局面，從而增加艦的有效載荷和全面提升民用船舶的潛在收益,。 數(shù)字控制器/傳感器 WR-21配置了目前最新的數(shù)字控制器/傳感器,，它具有以下特點： ●由雙以太網(wǎng)通道提供WR-21和艦船之間通訊靈活性。 ●包括一整套運行監(jiān)測與發(fā)動機(jī)趨勢傳感器,，提供工程技術(shù)人員用以分析性能,、研究趨勢和按計劃之維護(hù)所必須的資料。數(shù)字控制器的任務(wù)是在故障發(fā)生之前能通過預(yù)測故障來減少停機(jī),。在正常運行期間,，該系統(tǒng)自動地監(jiān)測數(shù)百個系統(tǒng)參數(shù)，其中12個參數(shù)是評價發(fā)動機(jī)安全運行的關(guān)鍵參數(shù),。 ●遙控設(shè)施采用虛擬機(jī)械環(huán)境（VME）的結(jié)構(gòu),，主機(jī)為目前所流行的以奔騰為基礎(chǔ)的CPU的商用機(jī)。使用中,，經(jīng)一個與能用以太網(wǎng)接口相聯(lián)的筆記本計算機(jī)能實現(xiàn)對主機(jī)進(jìn)行機(jī)旁操縱和隨機(jī)診斷,。通過控制系統(tǒng)中的遙控插頭，該數(shù)字控制器適合于全船計算機(jī)環(huán)境并且可以在船上的任何地方實施故障診斷,。 筆者認(rèn)為,，有了這樣的VME將是WR-21及其周邊環(huán)境的監(jiān)控和故障診斷的能力的保障，也是虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality,，簡稱VR）在艦船推進(jìn)領(lǐng)域里的第一次應(yīng)用,，是值得關(guān)注的。 結(jié)構(gòu)緊湊 鑒于WR-21有其獨有的中間冷卻器,、回?zé)崞骷捌涔芟?、附件，勢必要比簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)增加更多的空間與重量,。但WR-21的設(shè)計布局巧妙,、結(jié)構(gòu)緊湊。題圖可反映出其緊湊的外形,。特別值得一提的是,，它的獨特的中間冷卻器和燃燒室的設(shè)計。中間冷卻器由10個扇形體的銅－鎳鰭片的板式空氣/淡水（系淡水和乙二醇1:1配比）熱交換器所組成,。通過緊湊的設(shè)計和氣流良好的組織，將這10個扇形體呈環(huán)形布置在燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子的外圈的360度環(huán)形空間內(nèi),。燃燒室則由9個經(jīng)流式火焰筒燃燒器所組成,。它們在高壓壓氣機(jī)的外圈的360度空間內(nèi)呈輻射狀布置。上述這二個設(shè)計有效地縮短了ICR換件的軸向尺寸,。WR-21有著與LM2500模件完全相同的長度,、寬度，其最大高度處僅比LM2500模件高出1.74米。應(yīng)該說,，為了獲得回?zé)崴鶐淼木薮笫找?，這些付出是值得的。通過適當(dāng)?shù)目傮w設(shè)計,，即使是排水量在3000噸以上的護(hù)衛(wèi)艦,，也是可望解決其布置問題的。一般來說,，民用船舶就不會存在無法布置的局面,。排放指標(biāo) 進(jìn)一步降低發(fā)動機(jī)的排放指標(biāo)是柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)研制中必須面臨的問題,。羅?羅公司稱在WR-21燃?xì)廨啓C(jī)上已經(jīng)采用了其處于領(lǐng)先地位的清潔燃燒技術(shù),。WR-21則在保持杰出性能的同時還滿足了當(dāng)前和預(yù)見的關(guān)于NOx和CO排放的標(biāo)準(zhǔn)。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)由TF-39航空渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)改裝而成,技術(shù)先進(jìn),性能可靠,。大修時間長達(dá)15000小時,。LM2500燃所輪機(jī)為單循環(huán)，雙軸旋轉(zhuǎn)式燃?xì)廨啓C(jī),。它由1臺燃?xì)獍l(fā)生器及1個動力渦輪構(gòu)成,。電液壓啟動系統(tǒng)可在60秒鐘內(nèi)使渦輪由冷車狀態(tài)運行至空載轉(zhuǎn)速。LM2500燃所輪機(jī)放在一個隔聲/熱罩內(nèi),，該罩可使燃?xì)廨啓C(jī)運行時機(jī)艙噪音得以減弱,，并可阻止燃?xì)廨啓C(jī)與外部環(huán)境之間的熱交換。罩上安裝有通風(fēng)管以利于燃?xì)廨啓C(jī)散熱,。LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的總輸出功率為17兆瓦.