朱國順
人類進入工業社會后,很多努力都可以歸結到一條主線,那就是機器動力的提高與發展。汽車越造越好,是因為發動機功率越來越大;艦船越造越大,是因為船載動力越來越強;飛機又大又先進,是因為航空發動機的單臺推(拉)力,從幾百公斤上升到了五六十噸。
在所有這些機器動力幾百年發展中,高端的是燃氣輪機技術,它是單位重量內功率最強的。2022年最后一天,中國首臺國產F級50兆瓦重型燃氣輪機首次點火成功,開啟了中國燃氣輪機發展新篇章。
從瓦特開始,人類對機器動力啟蒙于蒸汽機,相對于農業社會的人力與畜力,機器帶來的是令人震撼的革命性變化。但蒸汽機有兩大弱點,一是體積龐大,二是啟動較慢。柴油機等內燃機的出現,開辟了機器動力結構緊湊、效率較高新路,帶來了機器動力普及性應用。相比于內燃機,燃氣輪機更以連續流動氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,功率更大、啟動更快、熱效率更高,極大提升了動力性能。現代航空發動機是燃氣輪機的一種,一臺裝在最新波音777X上的GE9X發動機,那么小的個子可以發出超過50噸推力,效率與功率都令人嘆為觀止。
燃氣輪機是在100年前的1920年,德國人制造出第一臺實用性燃氣輪機而開創動力新時代的。那臺燃氣輪機只有370千瓦功率,但它創造了全新動力形式,正是在這樣的探索下,1939年德國人制造出了世界第一架噴氣式飛機,開辟了航空噴氣時代。
燃氣輪機基本工作過程分成三大部分。……