98.第98章 涡喷甲系列化发展
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周至柔叹息道：“没想到航空工业会发展到这种地步，甚至可以造出船用的燃气轮机。这说明航空工业完全可以带动陆海空三军装备的发展呀。而且有些又可以应用到民品之中，寓军于民，互相促进发展。”
雷霆赞道：“周主任说得太正确了。其实航空工业有很多技术都可以用到民用品上，并且军用航空企业也可以涉足民用产品制造。比如说汽车制造、客运飞机制造、发动机制造，利用军用航空企业的先进技术，可以带动民用产品的技术进步。比如我们把涡轮增压技术应用到汽车发动机上，就可以大幅度提高汽车发动机功率，降低油耗。航空发动机制造中的一些先进技术，可以用来改造汽车发动机，比如全铝汽油发动机。”
周至柔点头道：“这些都是非常实用的想法，我认为我们应该好好利用涡喷甲发动机的技术，深度开发，将它的作用发挥到最大限度。雷顾问，我希望你能够好好规划一下。”
雷霆大声道：“好的！周主任请放心，涡喷甲的系列化发展是当前的一项重要工作。我计划让它发展为三千马力级涡桨发动机、五千马力级船用燃气轮机、小型发电站等系列产品。三千马力级涡桨发动机可用于远程轰炸机、运输机项目，并可用于研制民用客机，它的低油耗可是一个极大的优点。运用于海军舰艇则可以让军舰有更好的加速性能，小型发电站可满足战场指挥部等特殊条件下的电力需求，方便高效。”
王助叹道：“说到运输机，这是咱们空军的一个短板呀。我认为可以把轰炸机和运输机放在一起来发展，因为咱们都是用同样的动力系统，两者都属于大型飞机，只不过运输机要求机体空间更大，速度上要慢于轰炸机。如果同样用四台涡桨发动机，我们的运输机应该可以达到六十吨左右的起飞重量，载重可以达到十几二十吨，这可是一架大飞机啊。有了这种大型运输机，咱们就可以远程投送成建制的兵力，比如一次性就可以运送上百名士兵，相当于一个连了。如果有几十架运输机同时运送，甚至可以快速投送一个师的兵力，这对战争的胜负可以说会起到决定性作用。”
雷霆接着道：“王院长说得不错。战略空军是一个大国必须具备的，而要形成一支战略空军就离不开远程轰炸机和大型运输机，以及在这两种飞机平台上开发出来的特种飞机。比如说雷达预警机，这是种新概念特种飞机，它将地面上的雷达站搬到了飞机上，让空中的雷达站看得更远，同时可以通过无线电指挥我方的各种战机对敌方实施打击。当然，要让庞大的雷达站搬到天空中，并不是一件简单的事情。一方面要有大型飞机，另一方面需要将雷达小型化，同时又要看得远。这种飞机可以说是一个空中指挥所，空军的力量倍增器，有了它我们的空军才可以做到百战百胜。”
周至柔听到这个雷达预警机，顿时激动万分，连忙问道：“雷顾问，竟然还有这样的飞机。那是不是和你那架奇特的战斗机相似呢？我记得你那架战斗机机头上就装有探测雷达，可以发现几百公里外的目标。如果咱们能够多制造几架这种飞机，那简直就是天下无敌了。但是，这种雷达预警机在美国是否装备了呢？”
雷霆笑道：“周主任放心吧。现在各个大国虽然都在研究这种雷达预警机，但是还并没有哪个国家研制成功。因此我们跟那些航空强国相比，可以说又站在同一起跑线上，只要我们率先研制成功，那就相当于领先世界一步。”
周至柔一拍桌子，大声道：“好，太好了！我回去就向委员长汇报，一定要争取到足够的研制经费，想办法把这几件东西都搞出来。另外，你说咱们的涡喷甲发动机还能用到军舰上，你且说来看看。”
雷霆正色道：“早在1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13%、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率达85%的轴流式压气机。与此同时，涡轮效率也有了提高。在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。”
“与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较，燃气轮机的主要优点是小而轻。单位功率的质量，重型燃气轮机一般为2～5千克/千瓦，而航机一般低于0。2千克/千瓦。燃气轮机占地面积小，当用于车、船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。燃气轮机的主要缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高。”
“在军舰动力方案选择上，燃机轮机的主要竞争对手是舰用柴油机和舰用蒸汽轮机，但是由于燃气轮机先天优势与军舰动力系统性能要求更为吻合，燃气轮机第一个优势是功率密度极大。一般情况下，同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一，是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气轮机本身精巧的连续转动热力学循环结构造成的，体积小、功率大，非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。燃气轮机的第二个优势是启动速度快。虽然燃机的转速是三种动力系统中最高的，但是由于整个转子十分轻巧，在启动机帮助下在1-2分钟就可以达到最高转速。燃气轮机第三个优势是噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中，产生的噪声更多是高频啸声。”
“当然，研制舰用燃气轮机的难度是相当大的，燃烧室喷出的高温高压高速的燃气流只有通过冲击涡轮做功才能够将能量转化为燃气轮机能够利用的形式。与压气机相比，涡轮需要增加一条非常重要的性能，那就是耐高温。为了保证涡轮材料不被高温燃气所融化，涡轮必须要采取复杂的冷却手段，比如气膜冷却、冲击冷却和对流冷却。这些冷却手段都是通过空心涡轮内部释放出来的冷空气实现的。需要铸造出空心的复杂气动外形的涡轮叶片成为挑战航空工业的大难题。如果要装配在大型军舰上，以我们的涡喷甲发动机发展而来的燃气轮机显然功率不够，我估算了一下，它的功率大概可以达到3到4兆瓦，如果采用两台并联大概有7兆瓦，也就是10000马力左右，仅能够作为千吨以下军舰的动力。”
周至柔叹息道：“没想到航空工业会发展到这种地步，甚至可以造出船用的燃气轮机。这说明航空工业完全可以带动陆海空三军装备的发展呀。而且有些又可以应用到民品之中，寓军于民，互相促进发展。”
雷霆赞道：“周主任说得太正确了。其实航空工业有很多技术都可以用到民用品上，并且军用航空企业也可以涉足民用产品制造。比如说汽车制造、客运飞机制造、发动机制造，利用军用航空企业的先进技术，可以带动民用产品的技术进步。比如我们把涡轮增压技术应用到汽车发动机上，就可以大幅度提高汽车发动机功率，降低油耗。航空发动机制造中的一些先进技术，可以用来改造汽车发动机，比如全铝汽油发动机。”
周至柔点头道：“这些都是非常实用的想法，我认为我们应该好好利用涡喷甲发动机的技术，深度开发，将它的作用发挥到最大限度。雷顾问，我希望你能够好好规划一下。”
雷霆大声道：“好的！周主任请放心，涡喷甲的系列化发展是当前的一项重要工作。我计划让它发展为三千马力级涡桨发动机、五千马力级船用燃气轮机、小型发电站等系列产品。三千马力级涡桨发动机可用于远程轰炸机、运输机项目，并可用于研制民用客机，它的低油耗可是一个极大的优点。运用于海军舰艇则可以让军舰有更好的加速性能，小型发电站可满足战场指挥部等特殊条件下的电力需求，方便高效。”
王助叹道：“说到运输机，这是咱们空军的一个短板呀。我认为可以把轰炸机和运输机放在一起来发展，因为咱们都是用同样的动力系统，两者都属于大型飞机，只不过运输机要求机体空间更大，速度上要慢于轰炸机。如果同样用四台涡桨发动机，我们的运输机应该可以达到六十吨左右的起飞重量，载重可以达到十几二十吨，这可是一架大飞机啊。有了这种大型运输机，咱们就可以远程投送成建制的兵力，比如一次性就可以运送上百名士兵，相当于一个连了。如果有几十架运输机同时运送，甚至可以快速投送一个师的兵力，这对战争的胜负可以说会起到决定性作用。”
雷霆接着道：“王院长说得不错。战略空军是一个大国必须具备的，而要形成一支战略空军就离不开远程轰炸机和大型运输机，以及在这两种飞机平台上开发出来的特种飞机。比如说雷达预警机，这是种新概念特种飞机，它将地面上的雷达站搬到了飞机上，让空中的雷达站看得更远，同时可以通过无线电指挥我方的各种战机对敌方实施打击。当然，要让庞大的雷达站搬到天空中，并不是一件简单的事情。一方面要有大型飞机，另一方面需要将雷达小型化，同时又要看得远。这种飞机可以说是一个空中指挥所，空军的力量倍增器，有了它我们的空军才可以做到百战百胜。”
周至柔听到这个雷达预警机，顿时激动万分，连忙问道：“雷顾问，竟然还有这样的飞机。那是不是和你那架奇特的战斗机相似呢？我记得你那架战斗机机头上就装有探测雷达，可以发现几百公里外的目标。如果咱们能够多制造几架这种飞机，那简直就是天下无敌了。但是，这种雷达预警机在美国是否装备了呢？”
雷霆笑道：“周主任放心吧。现在各个大国虽然都在研究这种雷达预警机，但是还并没有哪个国家研制成功。因此我们跟那些航空强国相比，可以说又站在同一起跑线上，只要我们率先研制成功，那就相当于领先世界一步。”
周至柔一拍桌子，大声道：“好，太好了！我回去就向委员长汇报，一定要争取到足够的研制经费，想办法把这几件东西都搞出来。另外，你说咱们的涡喷甲发动机还能用到军舰上，你且说来看看。”
雷霆正色道：“早在1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13%、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率达85%的轴流式压气机。与此同时，涡轮效率也有了提高。在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。”
“与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较，燃气轮机的主要优点是小而轻。单位功率的质量，重型燃气轮机一般为2～5千克/千瓦，而航机一般低于0。2千克/千瓦。燃气轮机占地面积小，当用于车、船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。燃气轮机的主要缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高。”
“在军舰动力方案选择上，燃机轮机的主要竞争对手是舰用柴油机和舰用蒸汽轮机，但是由于燃气轮机先天优势与军舰动力系统性能要求更为吻合，燃气轮机第一个优势是功率密度极大。一般情况下，同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一，是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气轮机本身精巧的连续转动热力学循环结构造成的，体积小、功率大，非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。燃气轮机的第二个优势是启动速度快。虽然燃机的转速是三种动力系统中最高的，但是由于整个转子十分轻巧，在启动机帮助下在1-2分钟就可以达到最高转速。燃气轮机第三个优势是噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中，产生的噪声更多是高频啸声。”
“当然，研制舰用燃气轮机的难度是相当大的，燃烧室喷出的高温高压高速的燃气流只有通过冲击涡轮做功才能够将能量转化为燃气轮机能够利用的形式。与压气机相比，涡轮需要增加一条非常重要的性能，那就是耐高温。为了保证涡轮材料不被高温燃气所融化，涡轮必须要采取复杂的冷却手段，比如气膜冷却、冲击冷却和对流冷却。这些冷却手段都是通过空心涡轮内部释放出来的冷空气实现的。需要铸造出空心的复杂气动外形的涡轮叶片成为挑战航空工业的大难题。如果要装配在大型军舰上，以我们的涡喷甲发动机发展而来的燃气轮机显然功率不够，我估算了一下，它的功率大概可以达到3到4兆瓦，如果采用两台并联大概有7兆瓦，也就是10000马力左右，仅能够作为千吨以下军舰的动力。”