美國(guó)通用LM2500艦用燃?xì)廨啓C(jī)

研制背景

美國(guó)通用電氣公司是美國(guó)、也是世界上最大的電子設(shè)備制造公司之一，總部位于美國(guó)康涅狄格州的費(fèi)爾菲爾德市。公司由多個(gè)多元化的基本業(yè)務(wù)集團(tuán)組成，如果單獨(dú)排名，有13個(gè)業(yè)務(wù)集團(tuán)可名列《財(cái)富》雜志500強(qiáng)。除了生產(chǎn)消費(fèi)電器、工業(yè)電器設(shè)備外，還是著名的軍事裝備制造商。

與同樣著名的波音公司不同，通用電氣公司的名稱并非來(lái)源于創(chuàng)始人的名字，這在美國(guó)的百年老店里是非常罕見(jiàn)的。實(shí)際上，它來(lái)源于1876年著名的美國(guó)發(fā)明家托馬斯·愛(ài)迪生創(chuàng)立的愛(ài)迪生電燈公司。1890年，愛(ài)迪生將各項(xiàng)業(yè)務(wù)重組，成立了愛(ài)迪生通用電氣公司。1892年，在與湯姆森-休斯頓電氣公司合并后，成立了通用電氣公司（General Electric Company，GE)，當(dāng)時(shí)的總部設(shè)在紐約。1896年，道瓊斯工業(yè)指數(shù)榜設(shè)立，通用電氣公司是當(dāng)時(shí)榜上的12家公司之一。時(shí)至今日，它還是唯一一個(gè)保留在道瓊斯30指數(shù)榜上的公司。

1960年，應(yīng)美國(guó)海軍的要求，通用電氣公司開(kāi)始為海軍沿岸炮艇開(kāi)發(fā)新型燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置。為了提高新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制速度，在空、海軍戰(zhàn)斗機(jī)上已經(jīng)獲得大量采用的J79渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)被選中為改裝的原型機(jī)。第一臺(tái)LM1500——這是賦予新發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)，意味著它可以提供15000馬力（110325千瓦）等級(jí)的功率——從1961年10月開(kāi)始裝艇進(jìn)行海試，這是美國(guó)海軍艦艇第一次采用燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力裝置。

根據(jù)試驗(yàn)中暴露出來(lái)的問(wèn)題（主要是海水、鹽霧對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的腐蝕問(wèn)題，以及使用含硫量更高、密度更大、雜質(zhì)也更多的船用柴油導(dǎo)致的腐蝕和磨損問(wèn)題），通用電氣公司在1963年獲得了進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)合同，小批量試生產(chǎn)LM1500燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)裝備后續(xù)建造的炮艇，以擴(kuò)大試驗(yàn)規(guī)模。到1966年，該型燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)裝備了17艘“阿沙維拉”級(jí)炮艇，采用兩臺(tái)柴油機(jī)（巡航）加一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)（高速）的CODOG驅(qū)動(dòng)方式。經(jīng)過(guò)連續(xù)幾年的裝備試驗(yàn)后，LM1500終于在1969年正式定型，除用于海軍艦艇之外，還廣泛用作工業(yè)發(fā)電、油氣泵站以及其他專用設(shè)備的動(dòng)力。

鑒于LM1500燃?xì)廨啓C(jī)的研制、試用成功，艦船燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置得到了美國(guó)海軍的認(rèn)可，特別是在進(jìn)行反潛作戰(zhàn)時(shí)，裝備燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的艦船加速性遠(yuǎn)高于裝備蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的艦船，動(dòng)力性、自噪音特性又遠(yuǎn)勝于裝備柴油機(jī)動(dòng)力裝置的艦船（當(dāng)時(shí)還缺少現(xiàn)代的浮筏減震技術(shù)）。這對(duì)于當(dāng)時(shí)正困擾于紅色狼群威脅的美國(guó)海軍來(lái)說(shuō)，的確是一種理想的解決方案。于是，美國(guó)海軍也決定將燃?xì)廨啓C(jī)化作為海軍艦船動(dòng)力發(fā)展的方向。不過(guò)與英國(guó)海軍分別采用專門的小功率巡航燃?xì)廨啓C(jī)和大功率加速燃?xì)廨啓C(jī)的COGOG組合不同，美國(guó)海軍走得更遠(yuǎn)，直接要求獲得一種全工況燃?xì)廨啓C(jī)，采用COGAG的推進(jìn)組合方式。這樣可以在主戰(zhàn)艦船上裝備同一個(gè)型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)，不僅能通過(guò)提高采購(gòu)量來(lái)壓低采購(gòu)成本，還簡(jiǎn)化了對(duì)后勤支援的要求。

為了滿足新一代大型驅(qū)逐艦超過(guò)30節(jié)的航速要求，其動(dòng)力裝置的總推進(jìn)功率必須達(dá)到約10萬(wàn)馬力（73550千瓦）；而為了保障動(dòng)力裝置的生命力，至少應(yīng)設(shè)置兩組獨(dú)立的主機(jī)。這樣，新艦應(yīng)該設(shè)置4臺(tái)同樣的全工況燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力，單機(jī)功率應(yīng)該達(dá)到約2.5萬(wàn)馬力（18387.54千瓦）。與之相比，蘇聯(lián)海軍“卡辛”級(jí)驅(qū)逐艦的動(dòng)力裝置由8臺(tái)1.1萬(wàn)馬力（8090.5千瓦）燃?xì)廨啓C(jī)組成，高下立見(jiàn)。

由于開(kāi)發(fā)LM1500燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程中已積累了足夠的研制經(jīng)驗(yàn)，新型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展合同毫無(wú)懸念地落到了通用電氣公司手中。鑒于新型燃?xì)廨啓C(jī)的功率等級(jí)比LM1500上了一個(gè)臺(tái)階，一般班的航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)難以滿足要求。當(dāng)時(shí)美國(guó)空軍最大、最重的飛機(jī)是研制中的C-5“銀河”重型運(yùn)輸機(jī)，其上將要裝備的通用電氣TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)時(shí)推力最大的發(fā)動(dòng)機(jī)，該機(jī)當(dāng)仁不讓地成為改裝新型燃?xì)廨啓C(jī)的最優(yōu)選擇。

TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的源頭來(lái)自于1959年，當(dāng)時(shí)美國(guó)空軍提出“輕重量燃?xì)獍l(fā)生器”計(jì)劃，后改稱“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計(jì)劃”。這是一個(gè)由美國(guó)軍方牽頭、軍工界共同參與的先進(jìn)航空技術(shù)預(yù)研計(jì)劃。由于燃?xì)獍l(fā)生器屬于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分，其性能高低決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的總體水平，技術(shù)難度也最大。通過(guò)開(kāi)展“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計(jì)劃”，可以對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行先期研究，同時(shí)對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器（核心機(jī)）進(jìn)行裝機(jī)環(huán)境下的試驗(yàn)驗(yàn)證，從而降低型號(hào)研制的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、縮短周期、減少成本。

1963年，在“先進(jìn)渦輪燃?xì)獍l(fā)生器計(jì)劃”的支持下，通用電氣公司開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)“先進(jìn)技術(shù)核心機(jī)”——GEI。GEI核心機(jī)由14級(jí)軸流式高壓壓氣機(jī)、環(huán)形燃燒室與2級(jí)冷卻式高壓渦輪組成，主要參數(shù)為：空氣流量32公斤／秒，壓比11，推力2272公斤，壓氣機(jī)前五級(jí)靜子可調(diào)，直徑0.61米，長(zhǎng)度1.78米。在GEI的基礎(chǔ)上，