國產(chǎn)QC-185燃氣輪機是沈陽黎明發(fā)動機公司基于國產(chǎn)“太行”渦輪風(fēng)扇發(fā)動機研制的一款航改燃氣輪機，采用三軸、后輸出、軸流式結(jié)構(gòu)，額定功率17.78MW，最大輸出功率18.5MW，熱效率37.2%。該型燃氣輪機熱效率及可靠性高、靈活性強，可廣泛應(yīng)用于常規(guī)發(fā)電、電力調(diào)峰、管道增壓及其它機械驅(qū)動領(lǐng)域。

國產(chǎn)QC-185型燃氣輪機

不妨對比一下QC-185和美國通用電氣公司(GE)于60年代研制的LM-2500燃氣輪機基本型的主要技術(shù)參數(shù)：

不難看出，從各方面來看，QC-185都和LM-2500很相似。LM-2500系列燃氣輪機是通用動力公司于20世紀(jì)60年代以TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機為基礎(chǔ)研制的一款航改式燃氣輪機。由于該型燃氣輪機性能優(yōu)秀，所以美國與很多其他國家海軍均采購LM2500燃氣輪機作為作戰(zhàn)艦艇的動力裝置。

從20世紀(jì)70年代初到現(xiàn)在，LM2500系列燃氣輪機已經(jīng)銷售了2000多臺(包括工業(yè)和艦船)，占據(jù)了世界艦船燃氣輪機的絕大部分份額，堪稱一代名機。認真研究一下LM-2500的發(fā)展軌跡，可以對QC-185未來的發(fā)展有所啟示。

要說LM-2500，得從它的原型TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機談起。TF39是通用電氣公司為滿足遠程重型運輸機C-5的要求而研制的一種大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。1959年，美國空軍提出“輕重量燃氣發(fā)生器”計劃，后改稱“先進渦輪燃氣發(fā)生器計劃”，第一次明確提出以核心機研制為牽引的航空發(fā)動機研制方針。1963年，在“先進渦輪燃氣發(fā)生器計劃”的支持下，通用電氣公司開發(fā)出第一臺“先進技術(shù)核心機”——GE1。在GE1的基礎(chǔ)上，又衍生出了三型驗證機——GE1/6、GE9和GE1/10。1965年4月，通用電氣公司以GE1/6驗證機贏得了C-5“銀河”戰(zhàn)略運輸機的動力裝置競標(biāo)。1965年12月，基于GE1/6驗證機的新型TF39發(fā)動機首次試車，1967年6月開始試飛，到了1968年10月，TF39發(fā)動機便開始了生產(chǎn)型交付。值得一提的是，以GE1的另一個衍生型號——GE9為基礎(chǔ)，通用電氣公司后來研制出了F101中等涵道比加力渦扇發(fā)動機(用于戰(zhàn)略轟炸機B-1，后來用于F-14/15/16的F110系列渦扇發(fā)動機就是它的發(fā)展型)和CFM56大涵道比民用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。

1968年4月，應(yīng)美國海軍的要求，通用電氣公司開始為美國海軍研制新型燃氣輪機動力裝置，這就是后來的LM-2500。在此之前，通用電氣公司曾以J79渦輪噴氣發(fā)動機為基礎(chǔ)，為美國海軍成功研制了最大功率11MW的LM-1500燃氣輪機。為了有效的提高新型燃氣輪機的性能，通用電氣公司決定采用剛剛研制成功的TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(這時TF39還未正式投產(chǎn))，作為研制LM-2500的基礎(chǔ)。

由于之前研制LM-1500已經(jīng)積累了相關(guān)經(jīng)驗，LM-2500的研制十分順利。

TF39渦輪風(fēng)扇發(fā)動機采用1級風(fēng)扇、16級高壓壓氣機、整體機匣、環(huán)形燃燒室、2級高壓渦輪和6級低壓渦輪，與TF39相比，LM-2500的主要改動，就是將原TF39的風(fēng)扇去掉，將原先用于驅(qū)動風(fēng)扇的低壓渦輪改為動力渦輪，其它沒有大的變化。1969年，通用電氣公司生產(chǎn)出第一臺LM2500樣機。次年的海試證明，LM-2500的輸出功率達到17.9MW，熱效率達到35.5%，完全滿足美國海軍的要求。隨后，通用電氣公司開始了LM-2500的量產(chǎn)。到70年代末，經(jīng)過技術(shù)改進，LM-2500的最大輸出功率已經(jīng)達到了23.3MW。

一代名機LM-2500

20世紀(jì)90年代初，美國海軍提出了將其“黃蜂”級兩棲攻擊艦的動力裝置從蒸汽輪機改為燃氣輪機的要求。黃蜂級原由兩臺總功率7萬馬力(51485千瓦)的蒸汽輪機推動，如果要改為燃氣輪機，就要求燃氣輪機的單機最大功率達到35MW以上。為滿足這個要求，通用電氣公司在LM-2500的壓氣機前增加了一個零級壓氣機，大幅提高了空氣流量，從而提高了熱效率和輸出功率——輸出功率達到29.8MW，熱效率達到了38%。通用電氣公司將這個功率增強型LM-2500命名為LM-2500+。

2005年，通用電氣公司在LM-2500+的基礎(chǔ)上再次進行改進，通過對壓氣機葉片進行修形，進一步提高空氣流量，同時壓氣機和渦輪葉片換用新型材料，以承受更高的溫度。通過這些改進措施，通用電氣公司將LM-2500的最大輸出功率提高到了33MW。通用電氣公司將這個“終極版”的功率增強型LM-2500命名為LM-2500+G4。

值得一提的是，1992年，通用電氣公司還在CF6渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(TF39的民用版)核心機的基礎(chǔ)上，加上了5級低壓壓氣機，再配上5級動力渦輪，從而獲得了最大輸出功率43MW的LM-6000燃氣輪機，熱效率41%，是這一功率等級最先進的燃氣輪機。

LM-6000型燃氣輪機結(jié)構(gòu)圖?？梢郧宄目吹?，它的高壓壓氣機部分和LM-2500是一樣的

縱觀LM-2500的發(fā)展史，我們可以看到，通用電氣以TF39的核心機為基礎(chǔ)，通過漸改，讓LM-2500的功率從17.9MW起步，連續(xù)邁上了23.3MW、30MW、33MW三個臺階。這個漸改過程，對于QC-185來說，具有重要的參考意義。具體的說，QC-185未來的發(fā)展，可以參考LM-2500和LM-6000的發(fā)展史，分這樣兩步走：

第一步，在現(xiàn)有QC-185的基礎(chǔ)上，參考從LM-2500到LM-2500+的做法，在壓氣機前增加一個零級壓氣機，提高進氣流量，再配上FT-8燃氣輪機的動力渦輪，從而將最大輸出功率提高到24MW。增加零級壓氣機可以采用太行發(fā)動機的風(fēng)扇頂切，也可以重新設(shè)計，中國80年代在進行斯貝發(fā)動機改燃機工作時對這兩種方式都做過研究，有技術(shù)積累。FT-8燃氣輪機的最大輸出功率就是24MW，其動力渦輪由我國成都發(fā)動機公司研制，不存在任何技術(shù)困難。這樣的一款燃氣輪機，可以成為海軍目前使用的GT-25燃氣輪機的備份，也可以用于出口型軍艦。

第二步，參考LM-6000的做法，對QC-185的低壓壓氣機和低壓渦輪進行重新設(shè)計，用新設(shè)計的低壓渦輪既驅(qū)動低壓壓氣機，又帶動負載，輸出功率沖40MW。這樣的一款燃氣輪機既能用于未來的萬噸級大型驅(qū)逐艦、兩棲攻擊艦等大型軍艦，也可以用于燃氣電站，用途十分廣泛。