燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展及中國的困局

李孝堂

（中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽 110015）

0 引言

燃?xì)廨啓C(jī)是繼蒸汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)之后的新1代動(dòng)力裝置，是1個(gè)國家綜合實(shí)力的體現(xiàn)，對(duì)保護(hù)國防與能源安全、改善能源結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因其具有質(zhì)量輕、體積小、功率大、起動(dòng)快、污染小、熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)30年代成功制造以來，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展飛速，廣泛應(yīng)用于發(fā)電、分布式能源、天然氣管線動(dòng)力、艦船動(dòng)力、坦克戰(zhàn)車動(dòng)力等軍民領(lǐng)域，其產(chǎn)品譜系越來越全，應(yīng)用范圍越來越廣泛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來越大。

中國燃?xì)廨啓C(jī)的研制起步較早但進(jìn)展較慢，距離世界先進(jìn)水平還存在較大差距。因而，研究、總結(jié)和借鑒世界先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)研制的規(guī)律與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于制定符合中國國情的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展戰(zhàn)略具有非常重要的作用。

1 國外燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展代表著國家重大裝備制造業(yè)的總體水平，是國家高新技術(shù)與科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一。目前，世界上只有美、英、俄、德、法、日等少數(shù)國家具備獨(dú)立研制燃?xì)廨啓C(jī)的能力。這些國家借助技術(shù)優(yōu)勢和綜合國力，開發(fā)了從幾十千瓦到幾十萬千瓦的不同功率檔次的燃?xì)廨啓C(jī)，并將其廣泛應(yīng)用于軍民領(lǐng)域。

1.1 發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

由于與航空發(fā)動(dòng)機(jī)同樣具有質(zhì)量輕、功率大、污染小、起動(dòng)快、加速性好、可靠性高等相似的技術(shù)要求，以及隨著第2次世界大戰(zhàn)后航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)快速發(fā)展和產(chǎn)品不斷成熟，燃?xì)廨啓C(jī)主要采用“輕型燃?xì)廨啓C(jī)由成熟航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型研制，重型燃?xì)廨啓C(jī)移植航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研制”的發(fā)展途徑進(jìn)行大力開發(fā)和應(yīng)用。

為了滿足市場需求，世界知名航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司由航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型研制了3代輕型燃?xì)廨啓C(jī)（見表1），收到了投資少、周期短、見效快、效率高、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、使用維護(hù)方便的效果。第1代航改燃?xì)廨啓C(jī)包括工業(yè)Avon、工業(yè)Olympus、TF4等，于20世紀(jì)60年代初開始研制，在70年代推廣應(yīng)用于工業(yè)發(fā)電、艦船推進(jìn)、油/氣輸送等領(lǐng)域；第2代航改燃?xì)廨啓C(jī)包括LM2500、LM5000、工業(yè) RB211、工業(yè) Spey、FT8 等，于70～80年代先后由大型航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)CF6、TF39、RB211、Spey、JT8D等改型研制；第3代航改燃?xì)廨啓C(jī)包括工業(yè) Trent、501F、FT4000、V84-3A、工業(yè) GE90AD等，于80年代以后以大型航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)Trent、GE90、PW4000等為基礎(chǔ)，采用航空發(fā)動(dòng)機(jī)積累的各種新技術(shù)、新材料及新設(shè)計(jì)，吸取前期航改燃?xì)廨啓C(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)，取得了“可靠性更高、維修性更好、污染更低、功率范圍更寬廣、應(yīng)用前景更廣闊”的效果。

重型燃?xì)廨啓C(jī)是為了滿足城市公用電網(wǎng)需要，主要由三菱重工、GE動(dòng)力、西門子、阿爾斯通等公司開發(fā)，近年來發(fā)展迅速。

表1 典型航改燃?xì)廨啓C(jī)的性能參數(shù)

20世紀(jì)80年代后期以前，重型燃?xì)廨啓C(jī)功率增長迅速，但在技術(shù)上發(fā)展較慢。GE公司由MS3000系列，經(jīng)MS5000和MS7000系列，發(fā)展到MS9000系列重型燃?xì)廨啓C(jī)，功率由10 MW增大到123 MW，壓氣機(jī)由15級(jí)增加到17級(jí)，壓比由7.0增大到12.3，效率由25%提高到32%，聯(lián)合循環(huán)的功率和效率分別達(dá)到167 MW和47%。也就是說，在這一時(shí)期，重型燃?xì)廨啓C(jī)的簡單循環(huán)功率增大10多倍，效率較輕型燃?xì)廨啓C(jī)的低3～5個(gè)百分點(diǎn)；聯(lián)合循環(huán)的效率與輕型燃?xì)廨啓C(jī)的差距很小，但具有可以燃用像重油這樣的劣質(zhì)燃料的突出優(yōu)點(diǎn)。

20世紀(jì)80年代后期以來，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，特別是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)日益成熟和大量應(yīng)用，西屋、GE動(dòng)力、西門子、ABB等公司通過部分技術(shù)引入（如3維可控葉型、氣冷高溫渦輪、耐熱合金材料、耐磨且隔熱涂層等），采用比例放大和國際合作（RR公司與西屋及ABB公司合作、PW公司與西門子公司合作，GE公司則輕型、重型燃?xì)廨啓C(jī)2個(gè)部門合作）等方式大量移植航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，開發(fā)和應(yīng)用了MS9001F、V84-3A(采用PW公司的PW4000發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù))、501F(采用RR公司的Trent發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù))、MS9001G、MS9001H、501G、V94-3A 和 GT26 等重型燃?xì)廨啓C(jī)，功率和性能大幅度提高，市場份額迅速擴(kuò)大，見表2。例如：GE公司MS9001F型燃?xì)廨啓C(jī)借鑒大涵道比跨聲速風(fēng)扇葉片、耐熱合金的氣冷渦輪、定向結(jié)晶鑄造渦輪葉片、等離子噴涂熱障涂層等技術(shù)，性能較MS9001E的大幅提高，壓比由12.3增至15.0，渦輪進(jìn)口溫度由1124℃增至1288℃，功率由123.4 MW增至226.5 MW，效率由31.4%增至36%，聯(lián)合循環(huán)功率增至340 MW，效率達(dá)55.3%，超過輕型燃?xì)廨啓C(jī)的。在“F”技術(shù)取得成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，GE公司在美國能源部的支持下，參與先進(jìn)渦輪系統(tǒng)(ATS)計(jì)劃，集中其航空發(fā)動(dòng)機(jī)分部、電力分部(重型燃?xì)廨啓C(jī))和研究中心的技術(shù)力量，全面利用航空技術(shù)，開發(fā)面向21世紀(jì)的大功率先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)MS9001G型和H型，其18級(jí)壓氣機(jī)是CF6-80C2發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī) (與LM6000，LMS100共用)按3倍比例放大，再加4級(jí)，壓比增至23.0；4級(jí)渦輪均為航改型 (TIT高達(dá)1430℃)，第1級(jí)渦輪葉片為單晶精密鑄造，第2～4級(jí)為定向結(jié)晶鑄造，全部涂覆耐高溫涂層。G型采用空氣冷卻，功率增至280 MW，效率為39.5%。與先進(jìn)的輕型燃?xì)廨啓C(jī)的相當(dāng)，聯(lián)合循環(huán)則分別為420 MW和58%，高于輕型燃?xì)廨啓C(jī)的。H型采用蒸汽冷卻渦輪，只有聯(lián)合循環(huán)，功率增至480 MW，效率為60%。燃燒室的干低NOx系統(tǒng)排放在1×10-5以下。

為了繼續(xù)保持世界領(lǐng)先地位，世界先進(jìn)國家的政府和企業(yè)界制訂和實(shí)施了長期多層次的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)研究計(jì)劃（見表3），開發(fā)和驗(yàn)證先進(jìn)氣動(dòng)、新型結(jié)構(gòu)、清潔燃燒、新穎材料、先進(jìn)循環(huán)（濕空氣、間冷、濕空氣回?zé)?(WIWR)、超級(jí)蒸汽噴射循環(huán)）技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)“更高效率與更低排放”的目標(biāo)，推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1.2 發(fā)展趨勢

1.2.1 技術(shù)向高效率和低污染方向發(fā)展

通過采取提高壓比、渦輪進(jìn)口溫度和部件效率等措施，輕型航改燃?xì)廨啓C(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率都在不斷提高。對(duì)于輕型航改燃?xì)廨啓C(jī)，第1代的壓比為14.0，TIT為1050℃，效率為30%；第2代的壓比達(dá)20.0，效率達(dá)36%～39%；第3代的壓比達(dá)25.0，效率達(dá)40%～42%，TIT達(dá)l450℃左右；預(yù)研第4代的效率預(yù)計(jì)達(dá)45%左右。復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)主要包括間冷、回?zé)帷㈤g冷回?zé)?ICR)、蒸汽回注、化學(xué)回?zé)帷窨諝鉁u輪(HAT)等燃?xì)廨啓C(jī)，通過改進(jìn)熱力循環(huán)來提高熱效率。英國RR公司與美國西屋公司以RB211發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)聯(lián)合研制的WR-21艦船燃?xì)廨啓C(jī)，采用間冷回?zé)峒夹g(shù)，降低了壓氣機(jī)的功耗，增加了渦輪的有用功，使其熱效率提高到42%以上，油耗降低到0.200 kg/kW·h。特別是其油耗曲線特別平坦，在30%工況時(shí)，效率可達(dá)41.16%，耗油率達(dá)0.204 kg/kW·h，接近中、高速柴油機(jī)的水平，可以單獨(dú)取代柴燃聯(lián)合動(dòng)力裝置，大大節(jié)省了空間、顯著減輕了質(zhì)量，明顯改善了維修性和可靠性，降低了全壽命費(fèi)用。MS9001FA、MS9001H、M501J重型燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)的熱效率分別達(dá)到57%、60%和61%左右。

表2 典型的先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)的性能參數(shù)

表3 世界燃?xì)廨啓C(jī)研究計(jì)劃的目標(biāo)和研究內(nèi)容

隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和國際燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，燃?xì)廨啓C(jī)的排放早已得到世界各國的高度重視。燃?xì)廨啓C(jī)主要通過采用貧油直接噴射燃燒(LDI)、貧油預(yù)混氣化燃燒 (LPW/PY)、富油-猝熄-貧油燃燒(RQL)、非絕熱燃燒以及內(nèi)置催化穩(wěn)定燃燒 (可提供NOx排放低于1×10-6的水平)等干低排放燃燒技術(shù)，即在不對(duì)燃燒穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響的情況下，降低燃燒區(qū)火焰溫度，從而降低NOx、CO和UHC等的排放量，并且已經(jīng)取得明顯效果。典型的先進(jìn)燃燒技術(shù)降低排放效果見表4。

1.2.2 產(chǎn)品向系列化、譜系化發(fā)展

以基準(zhǔn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)與制造商改型研制不同類型和不同功率的燃?xì)廨啓C(jī)，充分體現(xiàn)出“一機(jī)為本、衍生多型、滿足多用、形成譜系”的特點(diǎn)，不僅賦予航空發(fā)動(dòng)機(jī)頑強(qiáng)的生命力，達(dá)成更新?lián)Q代的良性發(fā)展態(tài)勢，也保證了燃?xì)廨啓C(jī)的可靠性、先進(jìn)性、周期短、風(fēng)險(xiǎn)和成本低。例如：GE公司以CF6航空發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，改型研制了 LM2500、LM6000、LMS100和MS9001G等燃?xì)廨啓C(jī)，如圖1所示。

由于研制和生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的難度大，以成功燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)不斷升級(jí)改進(jìn)，提高性能和降低排放，是燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品系列化發(fā)展的另一途徑。其中以LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)最為典型。1998年，在LM2500燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上，GE公司采用了LM2500和LM6000燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，借鑒了F414航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整體葉盤技術(shù)、CF6-80C2發(fā)動(dòng)機(jī)的無凸肩寬弦葉片技術(shù)、CF6-80E發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)密封技術(shù)等改進(jìn)了LM2500＋燃?xì)廨啓C(jī)；2005年，以LM2500＋燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)，GE公司采用戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和LM6000燃?xì)廨啓C(jī)的先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)壓氣機(jī)、高壓渦輪與動(dòng)力渦輪、先進(jìn)的材料與涂層，改進(jìn)研制了LM2500＋G4燃?xì)廨啓C(jī)。LM6000燃?xì)廨啓C(jī)和GE重型燃?xì)廨啓C(jī)也走了同樣的道路。LM2500和LM6000燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展情況分別如圖2、3所示。

表4 典型的先進(jìn)燃燒技術(shù)降低排放效果

1.3 產(chǎn)業(yè)向規(guī)模性發(fā)展

燃?xì)廨啓C(jī)從20世紀(jì)50年代開始取代了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)；從60年代開始應(yīng)用軍用水面艦船和城市發(fā)電；70代年末期開始應(yīng)用于美國主戰(zhàn)坦克；80年代以來開始應(yīng)用于高速客輪、高速船、石油、石化、化工等領(lǐng)域。在發(fā)電行業(yè)，基本負(fù)荷發(fā)電以大功率重型燃?xì)廨啓C(jī)為主，調(diào)峰發(fā)電以航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)為主。燃?xì)廨啓C(jī)在美國、西歐等發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用已十分廣泛，相關(guān)資料顯示，在2007年新建電站中，美國比例高達(dá)82.6%，西歐高達(dá)78.5%，亞洲為36%，南美地區(qū)較低，為18.4%。中國目前火電、水電較多，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電以調(diào)峰為主，只占4%。在水面艦船領(lǐng)域，燃?xì)廨啓C(jī)是現(xiàn)代大、中型水面艦艇和高性能艦船的主要?jiǎng)恿ρb置。據(jù)1981～2008年國外艦船動(dòng)力裝置統(tǒng)計(jì)，3/4的水面艦船采用了燃?xì)廨啓C(jī)（含柴-燃聯(lián)合）。在天然氣管輸領(lǐng)域，燃?xì)廨啓C(jī)（一般為采用高速動(dòng)力渦輪的航改燃?xì)廨啓C(jī)）幾乎無一例外被采用。在戰(zhàn)車動(dòng)力裝置上，燃?xì)廨啓C(jī)由于功率密度大、機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)勢，在美國和俄羅斯等國家作為特種動(dòng)力裝置得到大量使用。目前，美、俄裝備坦克燃?xì)廨啓C(jī)的總數(shù)已達(dá)14600多臺(tái)，占第2、3代坦克總量的49%。

2 中國燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及困局

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

中國燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀是：起步不晚，進(jìn)展不快；性能不高，拐棍難扔；投入不大，搖擺不定；機(jī)型不少，所占市場份額不大。綜觀燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展史，中國始終沒有確立堅(jiān)定地走自主研制的發(fā)展道路。

20世紀(jì)50年代以來，中國燃?xì)廨啓C(jī)從測繪仿制燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組起步，已自行設(shè)計(jì)制造了多種機(jī)型。中國航空工業(yè)以國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)（如WP6G、WJ5G、WJ6G等）為基礎(chǔ)，派生研制了6種10多型燃?xì)廨啓C(jī)，但這些燃?xì)廨啓C(jī)熱效率低、功率小，未能占領(lǐng)國內(nèi)市場。以南京汽輪機(jī)廠和成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司為代表的一些企業(yè)，與外商合作開發(fā)或生產(chǎn)了了一些型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)（如FT-8輕型燃?xì)廨啓C(jī)、MS6001重型燃?xì)廨啓C(jī)），但均無自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，受制于人。

1985年，中國從美國引進(jìn)了LM2500艦船燃?xì)廨啓C(jī)，并以柴燃聯(lián)合動(dòng)力（CODOG）方式裝備某驅(qū)逐艦，積累了一些使用和維護(hù)保養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)。但以美國為首的西方國家，長期奉行遏制中國的戰(zhàn)略，禁止向中國轉(zhuǎn)讓艦船燃?xì)廨啓C(jī)高技術(shù)和生產(chǎn)許可證。

從1993年開始，中國與烏克蘭“機(jī)械設(shè)計(jì)科研生產(chǎn)聯(lián)合體”簽訂購買、引進(jìn)新研制的UGT25000艦船燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)及生產(chǎn)制造技術(shù)許可的合同，初步解決了中國大檔功率燃?xì)廨啓C(jī)的有無問題。

2001年，為發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)和配合能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，國家發(fā)改委發(fā)布了《燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)工作實(shí)施意見》，擬以市場換取部分制造技術(shù)的方式，走出1條“技術(shù)引進(jìn)、打捆招標(biāo)”的道路，上汽、哈汽、東汽與國外企業(yè)合作生產(chǎn)“FA”級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)。然而，以中國市場需求為導(dǎo)向而進(jìn)行的部分制造技術(shù)引進(jìn)，只能對(duì)電力需求市場起到緩解作用，而不能從根本上解決中國燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展和受制于人的關(guān)鍵問題。

按照國際發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)的成功經(jīng)驗(yàn)，中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所以昆侖和太行發(fā)動(dòng)機(jī)為母型機(jī)，系列化派生發(fā)展艦船和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品。某小檔功率艦船燃?xì)廨啓C(jī)已完成技術(shù)鑒定，具備裝艦?zāi)芰Γ恢袡n功率工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)QD128已經(jīng)在中原油田和大慶油田并網(wǎng)發(fā)電，累計(jì)運(yùn)行超過15000 h，并于2010年5月通過了遼寧省經(jīng)濟(jì)委員會(huì)組織的新產(chǎn)品鑒定；小檔功率工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)QD70已經(jīng)在中原油田發(fā)電，累計(jì)運(yùn)行超過3000 h；中檔功率工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)QD185于2010年年底完成調(diào)試，并且已經(jīng)具備發(fā)電能力；采用先進(jìn)間冷循環(huán)的某大檔功率燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)完成方案論證工作，正在進(jìn)行設(shè)計(jì)；110 MW級(jí)R0110重型燃?xì)廨啓C(jī)在國家863計(jì)劃的支持下已經(jīng)通過國家全速空載驗(yàn)收試驗(yàn)，因無試驗(yàn)考核電站進(jìn)行運(yùn)行考核，尚未進(jìn)入市場；一些應(yīng)急移動(dòng)電源已經(jīng)小批進(jìn)入市場；用于整體煤氣化工程（IGCC）的中低熱值重型燃?xì)廨啓C(jī)（E+、FA級(jí)）、用于分布式能源的兆瓦級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)正在研制中。中國研制的部分燃?xì)廨啓C(jī)的性能和應(yīng)用見表5。

2.2 中國燃?xì)廨啓C(jī)的困局

2.2.1 困局類型

綜觀中國燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)存在以下難以跳出的困局。

（1）市場與產(chǎn)品的矛盾。市場處于低谷時(shí)不投入、不發(fā)展，市場大發(fā)展時(shí)無產(chǎn)品可用。燃?xì)廨啓C(jī)是技術(shù)難度大、投資強(qiáng)度大、研制周期長的高技術(shù)產(chǎn)品，需要長期堅(jiān)持不懈的積累、研發(fā)和考核，才能研制出好用的產(chǎn)品，等市場來了再開始研發(fā)不可能來得及，從而失去市場機(jī)會(huì)。

（2）產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用的矛盾。市場需要的是成熟產(chǎn)品，而剛研發(fā)出來的產(chǎn)品未經(jīng)考核不成熟。國外燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)公司都有自己的新產(chǎn)品考核電站，而中國沒有對(duì)這種考核電站提供良好配套政策和環(huán)境，致使新研產(chǎn)品無處考核，無法進(jìn)入市場應(yīng)用。

（3）引進(jìn)與被制約的矛盾。由于國內(nèi)沒有成熟的產(chǎn)品，面對(duì)節(jié)能減排的壓力和強(qiáng)大的電力市場需求，不得不引進(jìn)國外產(chǎn)品，結(jié)果在發(fā)電市場一輪又一輪的“打捆招標(biāo)”，而輸氣管線是清一色的引進(jìn)航改機(jī)組。由于打捆招標(biāo)沒能引進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)和關(guān)鍵的制造技術(shù)，中國的燃?xì)廨啓C(jī)能源動(dòng)力命脈掌握在外國人手里，形成現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)和潛在能源安全風(fēng)險(xiǎn)。

（4）艦船與動(dòng)力裝置不協(xié)調(diào)。目前，中國艦船在設(shè)計(jì)選型時(shí)要選成熟的動(dòng)力裝置，而動(dòng)力裝置的立項(xiàng)研制需要有艦船的應(yīng)用背景，而且燃?xì)廨啓C(jī)的研制周期是艦船的2倍以上，結(jié)果形成了新設(shè)計(jì)艦船永遠(yuǎn)無成熟動(dòng)力裝置可選的“死循環(huán)”。

2.2.2 困局形成原因

形成上述困局的主要原因包括以下方面。

（1）缺少國家層面的統(tǒng)一規(guī)劃。

燃?xì)廨啓C(jī)屬技術(shù)、資金、人才密集領(lǐng)域，是研發(fā)周期長、生命周期長的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。目前中國缺少可持續(xù)的統(tǒng)一規(guī)劃，并且投資力度小。

西方發(fā)達(dá)國家為保持其燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)優(yōu)勢，并在市場競爭中始終處于領(lǐng)先，制定了一系列研究計(jì)劃。如美國能源部的先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)計(jì)劃(ATS)、美國與歐洲聯(lián)合的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型燃?xì)廨啓C(jī)計(jì)劃(CAGT)，日本也制定了相應(yīng)的計(jì)劃。這些計(jì)劃的實(shí)施，極大推動(dòng)了燃?xì)廨啓C(jī)先進(jìn)技術(shù)的研究和應(yīng)用，為新型燃?xì)廨啓C(jī)的研制儲(chǔ)備了技術(shù)，對(duì)其保持世界領(lǐng)先的地位和優(yōu)勢起到了決定性作用。

目前，中國尚缺乏按照國家能源及動(dòng)力裝備近期、中期及遠(yuǎn)期的需求而制定的統(tǒng)籌部署的、按階段自主發(fā)展的發(fā)展規(guī)劃。相應(yīng)地，對(duì)軍民燃?xì)廨啓C(jī)的投入、特別是預(yù)先研究階段的投入非常少。在“十五”、“十一五”期間，中國通過打捆招標(biāo)模式同時(shí)引進(jìn)了世界3大動(dòng)力集團(tuán)（GE、西門子、三菱）的FA級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)，意在通過市場換技術(shù)的方式解決已落后幾十年的重型燃?xì)廨啓C(jī)研制問題，而結(jié)果是市場被這些公司的產(chǎn)品占領(lǐng)，但關(guān)鍵技術(shù)卻沒有引入。目前，能源裝備遵循市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律，市場需要成熟產(chǎn)品，而新研產(chǎn)品需要成熟。在這種情況下，如果沒有國家的政策支持，以純粹市場模式與資金雄厚、先于中國發(fā)展幾十年的國外大公司同臺(tái)競爭，中國的自主品牌成長為有競爭力的產(chǎn)品的艱難性和周期是可想而知的。

表5 中國航改燃?xì)廨啓C(jī)的性能及應(yīng)用

（2）基礎(chǔ)技術(shù)薄弱。

西方國家燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)積累了豐富的研制、使用和管理經(jīng)驗(yàn)。先進(jìn)技術(shù)的預(yù)先研究無疑是燃?xì)廨啓C(jī)提高性能與可靠性和縮短研制周期的保證。比如，干低排放燃燒技術(shù)，在美歐等國家30～40年前就開始研究，現(xiàn)在已經(jīng)成熟應(yīng)用，NOx排放水平已達(dá)到（25～9）×10-6，對(duì)其他國家的燃?xì)廨啓C(jī)幾乎已形成技術(shù)壁壘，而中國在這方面的研究幾乎沒有；在長壽命材料、先進(jìn)循環(huán)（間冷回?zé)嵫h(huán)、濕壓縮、蒸汽冷卻）技術(shù)等方面，中國與國外相比同樣存在很大差距，如501J重型燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪進(jìn)口溫度已達(dá)到1873 K。這些明顯制約了中國燃?xì)廨啓C(jī)的快速發(fā)展。

（3）民用燃?xì)廨啓C(jī)考核力度不夠或無法實(shí)現(xiàn)考核。

一型新燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)入市場，必須經(jīng)過試驗(yàn)電站的長期考核運(yùn)行。為此，世界各大燃?xì)廨啓C(jī)公司都建有自己的考核電站；而中國科技部通過863計(jì)劃，在“十五”期間研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的E+級(jí)R0110重型燃?xì)廨啓C(jī)，已完成廠內(nèi)空載全轉(zhuǎn)速試驗(yàn)2年多，但試驗(yàn)電站問題至今未能落實(shí)；R0110A燃?xì)廨啓C(jī)IGCC的試驗(yàn)電站，立項(xiàng)時(shí)計(jì)劃要建設(shè)，現(xiàn)在卻無法實(shí)現(xiàn)；QD128、QD70A燃?xì)廨啓C(jī)在中原油田的試驗(yàn)電站，因中斷供氣而倒閉；QD128燃?xì)廨啓C(jī)大慶北壓試驗(yàn)電站，也因氣電價(jià)格差太大和供氣問題暫停運(yùn)行。如此下去，中國將無法完成市場可接受的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品的研制和應(yīng)用。

3 結(jié)束語

燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)是高投入、高產(chǎn)出、高效益的高科技產(chǎn)品，憑其固有的技術(shù)優(yōu)勢，在國防、能源、交通等工業(yè)部門發(fā)揮越來越重要的作用。“航空發(fā)動(dòng)機(jī)是燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)，燃?xì)廨啓C(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的繼續(xù)”，這已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)經(jīng)過近60多年的努力，才發(fā)展到當(dāng)前龐大的產(chǎn)業(yè)群體。中國燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)的基礎(chǔ)薄弱，應(yīng)該吸取國外燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，盡快走出中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)的發(fā)展困局。

（1）在國家統(tǒng)一規(guī)劃、組織領(lǐng)導(dǎo)下，制定政府主導(dǎo)的近期、中期、遠(yuǎn)期相結(jié)合的技術(shù)研究計(jì)劃或重大專項(xiàng)計(jì)劃，加大投入，集中航空、機(jī)電、船舶等工業(yè)部門和大專院校、科研院所的高科技力量，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，在關(guān)鍵技術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)、考核、應(yīng)用等方面統(tǒng)籌考慮；制定自主研發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)在考核、應(yīng)用方面的優(yōu)惠和激勵(lì)政策，加快中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展。

（2）在輕型艦船及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展方面，中國應(yīng)堅(jiān)持走國際上成功的航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型的技術(shù)路線，充分發(fā)揮航空發(fā)動(dòng)機(jī)在人才、技術(shù)、制造、試驗(yàn)等方面的資源優(yōu)勢；在重型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展方面，中國應(yīng)在已有基礎(chǔ)上利用航空技術(shù)和條件加快步伐。

（3）對(duì)于艦船燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展，中國要制定完整的型譜，加大關(guān)鍵技術(shù)研究力度，按型譜提前立項(xiàng)研制，真正做到動(dòng)力先行，形成貨架產(chǎn)品供艦船選用。

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