燃氣輪機作為噴氣發動機的一種變形,有著體積小、重量輕、輸出功率大、結構簡單、可靠性高的優勢,所以被應用到很多領域。特別是90年代以后的軍艦動力系統出現全燃化熱潮后,全球各國新建的大部分水面軍艦都采用就燃氣輪機作為動力系統。
我國在軍艦的動力系統全燃化進程中,受限于國內技術上的空白,一直以來在軍艦動力系統上采用的都是燃氣輪機和柴油機搭配的柴燃動力系統,這種結構雖然兼具了燃氣輪機的大功率輸出和柴油機的經濟性,但是在整體動力水平上卻一直不如全燃動力。而且這些已經裝配到國產軍艦上的燃氣輪機雖然基本實現了國產化,但是從技術水平等方面來說和世界先進艦用燃氣輪機還有不少差距。
目前我國新建造的軍艦采用全燃動力的只有正在批量建造之中的055大型導彈驅逐艦,裝備了四臺國產QC-280燃氣輪機,而QC280作為目前我國最先進的艦用燃氣輪機,其只是烏克蘭GT25000的國產化版本,并不是我國自主獨立研制的艦用燃氣輪機。而且QC-280是在原型上大幅度改進而來的,主要是借鑒目前全球軍用燃氣輪機最成熟的LM2500的設計和技術。包括在系統完善性、適裝性、環境舒適性以及可維護等級強改進了不少。雖然現在QC280燃氣輪機已經實現了全面國產,并且在輸出功率和熱效率、經濟性等方面有了一定提升,但是和世界先進艦用燃氣輪機還是有不少差距的。
如果要論我國自主設計研發的軍用燃氣輪機,那可得追隨到上世紀60年代末,當時我國在國產渦噴8發動機基礎上衍生出了我國自主設計的第一款燃氣輪機,不過后來在英國奧林匹斯燃氣輪機的引進過程中,將這樣一款輸出功率不差于當時引進型號的燃氣輪機提前下馬,和當年的運10是一樣的命運。后續我國又在各種航空發動機基礎上衍生出了不同輸出功率的燃氣輪機,但是都因為其技術指標嚴重落后國際上同類其他型號所以也都下馬了。直到90年代末期,我國在國產太行發動機基礎上衍生而來的QC70燃氣輪機和QC185燃氣輪機,這兩款燃氣輪機的研制成功,也也代表了我國在艦用燃氣輪機技術上和先進技術差距已經很小了。特別是QC70燃氣輪機已經被應用到國產氣墊登陸艇上,后者QC185雖然目前還沒有裝機對象,但是國產下一代6000噸以下軍艦都可以選擇QC185燃氣輪機作為裝機動力。雖然QC70和QD185燃氣輪機已經在氣墊登陸艇和發電站裝機使用,但是這兩款燃氣輪機最大的缺點就是熱效率太低和目前可靠性不佳所以沒有裝機對象。
目前我國自主研制的艦用燃氣輪機最先進的還要屬中船重工研制的CGT-15燃氣輪機,該燃氣輪機雖然輸出功率較小,但是熱效率高達40%,和目前軍用燃氣輪機功率最大的羅羅的MT30一樣,不過輸出功率只有后者的40%。當然輸出功率不一樣很正常,畢竟使用場景不一樣,但是熱效率越高也就代表了經濟性越好。不過目前該機還處于試驗階段,而且從其15兆瓦的輸出功率來看,未來單臺可作為我國千噸級軍艦的動力系統,當然其后期經過ICR升級后也可作為現有QC185燃氣輪機的替代型號,作為5000噸級的軍艦主動力系統。
而且隨著國產太行發動機在可靠性上的提升,其衍生出來的QD-185燃氣輪機雖然只被用于工業發電,但是在QC185C基礎上增加零級并采用ICR間冷回熱技術是可以發展出40兆瓦級的QD400燃氣輪機的,雖然不能直接被應用在現有軍艦上,但是隨著軍艦用綜合電力系統的研制成功,改進后的QD400燃氣輪機在經過一些上艦改進后可以作為未來國產兩棲攻擊艦主動力,而且QC185本身37.2%的熱效率在增加間冷回熱等技術后,其熱效率有望達到40%左右。未來也可以作為國產現有QC-280燃氣輪機的備選型號裝備在現有052/055型導彈驅逐艦上。
總結一下就是我國早期受限于國內工業水平不高和艦用燃氣輪機的落后,在艦用燃氣輪機的技術上長期處于追趕局面。現在隨著我國在航空發動機領域的技術發展和進步,國內燃氣輪機的型號和輸出功率也越來越多越大。當然總體來說就算是中船重工自主研發的CGT-15燃氣輪機,雖然熱效率已經追趕上世界先進水平,但是這是以現有的裝機動力作為參考,和國外三大航發巨頭45%的艦用燃氣輪機相比差距還有,而且在低輸出功率下的熱效率指標、油耗經濟性、可靠性、增壓比、負荷比、體積、重量等當年還有不少差距。特別是在綜合電力系統已經被廣泛應用到軍艦上以后,對于燃氣輪機的基礎性能指標和負荷運行時間都提出了更高的要求。