四海一心

侯　戈

1990年5月29日，江南造船厂为海军建造的第一艘导弹驱逐舰举行上船台仪式，海军副司令员张序三、船舶总公司副总经理黄平涛出席。

——《上海工业志·船舶工业》

1993年4月下旬，我和总政治部主任于永波，总后勤部政委刘安元等考察了正在建造中的第二代导弹驱逐舰。

第二代导弹驱逐舰是军委确定的“八五”计划重点工程之一，是海军更新换代的重大装备，也是我担任海军司令员时倡导研制的。与第一代相比，在机动性，防空，反潜、作战指挥与控制等方面都有较大的提高，达到了国际80年代先进水平。

1995年5月8日，我参加了第二代导弹驱逐舰首舰交船仪式。

——《刘华清回忆录》

这艘从建造伊始就受到众多高层领导重视的军舰，就是052型导弹驱逐舰的首舰——号称“中华第一舰”的“哈尔滨”号。该舰不但第一次在设计时就配置了防空导弹、舰载直升机系统、拖曳声呐和反潜鱼雷，还有一个支持其乘风破浪、征服大洋的最重要的第一次——装备了先进的燃气轮机动力装置。而这种先进的燃气轮机，就是来自于大洋彼岸的杰作——美国通用电气LM2500舰船燃气轮机。

研制背景

美国通用电气公司是美国、也是世界上最大的电器和电子设备制造公司之一，总部位于美国康涅狄格州的费尔菲尔德市。公司由多个多元化的基本业务集团组成，如果单独排名，有13个业务集团可名列《财富》杂志500强。除了生产消费电器、工业电器设备外，还是著名的军事装备制造商。

与同样著名的波音公司不同，通用电气公司的名称并非来源于创始人的名字，这在美国的百年老店里是非常罕见的。实际上，它来源于1876年著名的美国发明家托马斯·爱迪生创立的爱迪生电灯公司。1890年，爱迪生将各项业务重组，成立了爱迪生通用电气公司。1892年，在与汤姆森一休斯顿电气公司合并后，成立了通用电气公司(General Electric Company，GE)，当时的总部设在纽约。1896年，道琼斯工业指数榜设立，通用电气公司是当时榜上的12家公司之一。时至今日，它还是唯一一个保留在道琼斯30指数榜上的公司。

1960年，应美国海军的要求，通用电气公司开始为海军沿岸炮艇开发新型燃气轮机动力装置。为了提高新型发动机的研制速度，在空、海军战斗机上已经获得大量采用的J79涡轮喷气发动机被选中为改装的原型机。第一台LM1500——这是赋予新发动机的编号，意味着它可以提供15000马力(110325千瓦)等级的功率——从1961年10月开始装艇进行海试，这是美国海军舰艇第一次采用燃气轮机作为动力装置。

根据试验中暴露出来的问题(主要是海水、盐雾对发动机部件的腐蚀问题，以及使用含硫量更高、密度更大、杂质也更多的船用柴油导致的腐蚀和磨损问题)，通用电气公司在1963年获得了进一步的开发合同，小批量试生产LM1500燃气轮机来装备后续建造的炮艇，以扩大试验规模。到1966年，该型燃气轮机已经装备了17艘“阿沙维拉”级炮艇，采用两台柴油机(巡航)加一台燃气轮机(高速)的CODOG驱动方式。经过连续几年的装备试验后，LM1500终于在1969年正式定型，除用于海军舰艇之外，还广泛用作工业发电、油气泵站以及其他专用设备的动力。

鉴于LM1500燃气轮机的研制、试用成功，舰船燃气轮机动力装置得到了美国海军的认可，特别是在进行反潜作战时，装备燃气轮机动力装置的舰船加速性远高于装备蒸汽轮机动力装置的舰船，动力性、自噪音特性又远胜于装备柴油机动力装置的舰船(当时还缺少现代的浮筏减震技术)。这对于当时正困扰于红色狼群威胁的美国海军来说，的确是一种理想的解决方案。于是，美国海军也决定将燃气轮机化作为海军舰船动力发展的方向。不过与英国海军分别采用专门的小功率巡航燃气轮机和大功率加速燃气轮机的COGOG组合不同，美国海军走得更远，直接要求获得一种全工况燃气轮机，采用COGAG的推进组合方式。这样可以在主战舰船上装备同一个型号的燃气轮机，不仅能通过提高采购量来压低采购成本，还简化了对后勤支援的要求。

为了满足新一代大型驱逐舰超过30节的航速要求，其动力装置的总推进功率必须达到约10万马力(73550千瓦)；而为了保障动力装置的生命力，至少应设置两组相互独立的主机。这样，新舰应该设置4台同样的全工况燃气轮机作为动力，单机功率应该达到约2.5万马力(18387.5千瓦)。与之相比，苏联海军“卡辛”级驱逐舰的动力装置由8台1.1万马力(8090.5千瓦)燃气轮机组成，高下立见。

由于在开发LM1500燃气轮机的过程中已经积累了足够的研制经验，新型燃气轮机的发展合同毫无悬念地落到了通用电气公司手中。鉴于新型燃气轮机的功率等级比LM1500上了一个台阶，一般的航空喷气发动机已经难以满足要求。当时美国空军最大、最重的飞机是研制中的C-5“银河”重型运输机，其上将要装备的通用电气TF39涡轮风扇发动机是当时推力最大的发动机，该机当仁不让地成为改装新型燃气轮机的最优选择。

TF39涡轮风扇发动机的源头来自于1959年，当时美国空军提出“轻重量燃气发生器”计划，后改称“先进涡轮燃气发生器计划”。这是一个由美国军方牵头、军工界共同参与的先进航空技术预研计划。由于燃气发生器属于涡轮发动机的核心部分，其性能高低决定了发动机的总体水平，技术难度也最大。通过开展“先进涡轮燃气发生器计划”，可以对关键技术进行先期研究，同时对燃气发生器(核心机)进行装机环境下的试验验证，从而降低型号研制的技术风险、缩短周期、减少成本。

1963年，在“先进涡轮燃气发生器计划”的支持下，通用电气公司开发出第一台“先进技术核心机”——GE1。GE1核心机由14级轴流式高压压气机、环形燃烧室与2级冷却式高压涡轮组成，主要参数为：空气流量32公斤／秒，压比11，推力2272公斤，压气机前五级静子可调，直径0.61米，长度1.78米。在GE1的基础上，衍生出了三型值得注意的验证机——GE1／6、GE9和GE1／10。

1964年5月，美国空军针对新型远程重型运输机的需求，提出发动机和飞机机体招标，其中要求发动机达到18000公斤级的推力。1965年4月，通用电气公司以GE1／6验证机参与投标，战胜了竞争对手普拉特·惠特尼公司。1965年12月，新型TF39发动机首次试车，1967年6月开始试飞，到了1968年10月，TF39发动机便开始了生产型交付。在获得美国海军的新型燃气轮机开发合同之后，1968年4月(这时TF39

还未正式投产)，通用电气公司以TF39涡轮风扇发动机的核心机为基础，开始了新型LM2500燃气轮机的研制。

广泛应用

1969年，通用电气公司生产出第一台LM2500样机，次年，样机被安装到一艘滚装船上进行了海上试验。试验证明，LM2500的输出功率达到了25500马力(18755千瓦)，效率达到了35.5％，完全满足海军的要求。随后，通用电气公司开始新型燃气轮机的量产，第一般装备LM2500燃气轮机的是DDG963“斯普鲁恩斯”号导弹驱逐舰。该舰采用两组燃气轮机、每一组均由2台LM2500组合而成的COGAG推进方案，最大航速达到33节。美国海军共建造了31艘8040吨的“斯普鲁恩斯”级导弹驱逐舰。该级舰现已从美国海军中退役，其中至少19艘已经被作为靶舰击沉。

采用LM2500燃气轮机的第二个大用户是FFG7“佩里”级护卫舰。为了降低设计成本，该级舰直接采用了“斯普鲁恩斯”级驱逐舰的一组2台LM2500燃气轮机动力装置，驱动一具可调距螺旋桨。美国海军共建造了51艘“佩里”级护卫舰，澳大利亚、西班牙、中国台湾地区也引进和仿制此型舰，该级舰现已有一部分从美国海军中退役。

1970年代后期，伊朗海军订购了6艘对空型“斯普鲁恩斯”级导弹驱逐舰，后来因为资金问题减为4艘。巴列维王朝被推翻后，伊朗最后撤销了这些舰的订货。当时建造工程已经基本完成，为了减小船厂损失，美国海军接过了这4艘舰的合同，即DDG993“基德”级导弹驱逐舰，动力装置同样为两组共4台LM2500燃气轮机。由于战斗力偏低，该级舰已从美国海军中退役，并转售给中国台湾地区。

为了满足美国／北约近海防御的要求，波音公司为美国海军建造了6艘“飞马座”级导弹水翼艇，CODOG方式驱动，排水航行时使用两台柴油机，水翼航行时的动力为1台LM2500燃气轮机。

1970年代后期，美海军原计划设计一型装备“宙斯盾”系统的核动力巡洋舰，但因为成本问题最终撤销。取而代之的是设计一型“斯普鲁恩斯”级的派生舰，即9466吨的CG47“提康德罗加”级导弹巡洋舰。“提康特罗加”级巡洋舰的建造总数为27艘，也使用了两组共4台LM2500燃气轮机。之后装备MK41多用途导弹垂直发射系统和“宙斯盾”系统的新型驱逐舰的大量服役，该级舰第一批建造的5艘由于装备的是Mld6 Mod5型双臂式导弹发射装置，“宙斯盾”系统的威力难以完全发挥，已经提前退役，其中，CG50“福吉谷”号已经于2006年11月2日作为靶舰被击沉。

为了对抗未来的新威胁以及满足美国海军当时计划拥有600艘舰的要求，1981年，美国海军开始投资发展新一代的驱逐舰，即现在的DDG51“阿利·伯克”级导弹驱逐舰。该舰装备“宙斯盾”系统和MK41多用途导弹垂直发射系统，成本较“提康特罗加”巡洋舰要低，用于弥补后者不能大量建造而造成的防空火力空白。“阿利·伯克”级导弹驱逐舰建造数达到了52艘，同样使用4台LM2500燃气轮机。得益于新型材料、工艺的发展，以及长期运行的经验，LM2500的功率提高到了每台30600马力(22506千瓦)，效率达到了36.2％。

由于LM2500燃气轮机的优异性能，其他国家海军的舰艇也大量采用LM2500作为推进动力，而最为国人熟知的，就是号称“中华第一舰”的052型“哈尔滨”号及其姊妹舰“青岛”号导弹驱逐舰。到上世纪末，LM2500燃气轮机的总装机数已经超过1800台，近30个国家的海军共350多艘各类舰艇装备了870多台舰用LM2500，累计海上运行时间超过600万小时，总运行时间超过了1800万小时。

结构与系统

压气机是燃气轮机的主要部件之一，它的作用是提高流经空气的压力，向燃烧室供给符合要求的压缩空气。压气机性能的优劣直接影响燃气轮机的功率、油耗、工作稳定性和可靠性等主要性能。LM2500的压气机为16级、高压比、轴流单转子设计，主要由压气机前承力机匣、压气机转子、压气机静子(中机匣)和压气机后承力机匣等组成。压气机静子的前端由前承力机匣壳体支撑，后部由压气机后承力机匣支撑。而压气机转子的前端由滚柱轴承支撑，后端由滚珠轴承支撑。

前承力机匣形成了压气机进口空气的流通通道，毂部与外壳之间用导流支板联接，支板为空心结构，内有回油池的滑油供油和回油管路。该机匣同时还支承着压气机前轴承、进气管、整流罩、压气机壳体的前端、进气导叶内支承、输入齿轮箱和回油池端盖。在机匣中还有密封压力和通风等的空气通道，以及监测压气机进口空气压力、温度等参数的传感器。

压气机转子是一个高速旋转、对吸入空气做功使其压力上升的部件，核心是一个带有圆周分布的燕尾榫槽的短鼓一轮盘混合结构，压气机叶片通过燕尾榫槽固定在其上。所有的法兰联接都采用过盈配合，以保证零件良好的定心和联接刚性。转子的短鼓一轮盘材料分别为：第1到10级为钛合金，其余部分使用Inconel718合金制造。第1到14级工作叶片的材料为钛合金，第15和16级工作叶片的材料为A286合金钢。由于第1级工作叶片相对比较狭长、刚性较差，为了减少振动，在叶片的中部有减振阻尼凸台，当所有的第1级叶片安装好之后，凸台共同组成了一个阻尼圈。

压气机静子是气流减速扩压的部件，也是燃气轮机的主要承力壳体构件之一，它与前承力机匣和后承力机匣构成了一个整体。各级整流器(静子叶片环)固定在静子机匣内，形成气流通道的静子部分。静子机匣由4部分组成，并用螺栓固定在一起。前两段对分式机匣用钛合金制造，而后两段对分式机匣用Inconel718合金制造。该压气机静子由一级进口导叶和16级静叶组成，进口导叶和第1到6级的静叶为可调叶片。进口导叶和第1、2级静叶的材料为钛合金，第3到16级静叶的材料为A289合金钢。

为了保证压气机工作的效率，要求工作叶片、静叶片与静子、转子之间的间隙尽可能小，以减少气流从叶尖逸漏的损失。但叶片又必须跟壁面保持足够的间隙，以方便安装，并防止工作时叶片受热膨胀与壁面碰撞，造成发动机损伤。为了解决这个矛盾，在工作叶片、静叶片顶部相对的静子、转子壁面上喷涂有可磨损的材料，叶片的叶尖也作成可以磨损的形式，这样，当发动机投入正常运行后，通过涂料跟叶尖之间的磨合，就能使间隙维持在一个合适的较小值，从而保证了压气机的高效运行。

压气机后承力机匣用lncone1718合金制造，由外壳体导流支板、毂以及回油池壳体组成，其外壳支撑着燃烧室、燃

油总管、燃油喷嘴(30个)、点火器(2个)以及第1级涡轮导向器支承。轴承的轴向和径向负荷以及第1级涡轮导向器负荷的一部分由毂承受，并通过10个径向导流支板穿至机匣外壳。毂与导流支板以及外壳体通过焊接连成一体。机匣外壳既是燃烧室外壳，又是压气机机匣与涡轮中机匣之间结构负荷的传递通路。

燃烧室是保证燃气轮机在各种工况下，顺利将燃料的化学能转换为热能、并用来加热工质的装置。来自压气机的高压空气进入燃烧室后，与喷油嘴喷入的燃料混合燃烧，变成具有较大作功能力的高温高压燃气，然后驱动涡轮作功。燃烧室是燃气轮机的重要部件，燃气轮机的性能和可靠性与其有着密切的关系。例如，燃烧室出口局部温度过高，会引起涡轮叶片的过热和烧毁；燃烧过程的不稳定会导致意外的熄火甚至停机；燃烧组织不好，会使燃烧过程的流动损失增加，降低燃烧效率、增大燃油消耗等等。因此，一个合适的燃烧室，是燃气轮机工作良好的关键。

LM2500的燃烧室为单环形燃烧室，由燃烧室外套、火焰筒内环、火焰筒外环、火焰筒头部、燃烧室内套、进口导流器、旋流器、双油路压力喷射式喷油嘴(30个)和半导体高能点火电嘴(2个)等零件构成。燃烧室内、外壁均采用气膜冷却，使得壁面温度不至于过高，从而保证燃烧室的工作可靠性和寿命。燃烧室外套通过位于燃烧室进口处的10个肋板，与燃烧室内套在前端联成一体，同时作为承力结构，支承压气机后轴承座。

燃气涡轮是燃气轮机的另一种主要部件，其主要作用是将来自燃烧室的高温、高压燃气中的部分热能和压力能转换成机械功，用以带动压气机、附件和船舶推进装置。涡轮的工作条件十分恶劣，要承受高温、高转速、频繁的热循环、热冲击、不均匀加热、由于转子不平衡和燃气压力脉动造成的不均衡负荷的作用，是燃气轮机中热负荷和动力负荷最大的部件。舰船燃气轮机多采用轴流式涡轮，其主要特点是功率大、转速高、燃气温度高、效率高，能有效满足船舶推进的动力要求。

在舰船燃气轮机中，用来带动压气机和附件的涡轮称为燃气发生器涡轮，用来带动减速器、螺旋桨等外负荷、进行功率输出的称为动力涡轮，二者在结构上大同小异，都是由转子跟静子两大部分组成。燃气发生器涡轮与动力涡轮间通常只存在气动上的联系，它们通常由中间扩压器(也称为中间机匣)联通起来。一般而言，动力涡轮的直径比燃气发生器涡轮大得多，所以中间机匣具有一定的扩散锥角，以利于将燃气发生器涡轮出口的燃气以最小的流动损失引入动力涡轮作功。

LM2500燃气轮机的燃气发生器涡轮是典型的单转子、2级轴流式涡轮，由涡轮转子、第1和第2级涡轮导向器以及涡轮中间机匣等组成。涡轮导向器负责将从燃烧室出来的高温、高压燃气以要求的角度和速度直接导向涡轮转子的叶片，装在压气机后机匣里，并由后者支承。燃气发生器涡轮与压气机转子是机械联接的，从燃气中获取能量后可以直接驱动压气机旋转。涡轮转子的前支承在压气机转子后轴上，由径向止推球轴承承力，转子后端由涡轮中间机匣内的径向轴承支承。涡轮中间机匣除了支承燃气发生器涡轮转子之外，也支承动力涡轮转子。中间机匣包括过渡段，燃气流从燃气发生器涡轮经过过渡段进入动力涡轮。

燃气发生器涡轮转子由一个锥形前轴、两个带叶片和护圈的涡轮盘、一个圆锥形转子隔板、一个热屏蔽和一个后轴组成，两级涡轮叶片均为长叶柄、内冷却式结构，叶根为枞树形。长叶柄叶片不但为冷却空气提供了通路，而且因为较高的阻尼作用减小了振动，轮盘外缘的温度也降低了。叶片成对地钎焊在一起，材料为Rene80钴基合金，表面渗有抗腐蚀、抗氧化的钴铬铝钇保护层。

涡轮转子和两级涡轮叶片均由压气机排出的空气进行冷却。气流通过第1级导向器支承和涡轮轴前的孔引入。空气首先冷却转子内部和两个盘端，然后经过成对叶榫间的通路进入叶片。第1级涡轮转子叶片由内部对流和外部冷却气膜进行冷却，第2级叶片只使用对流方式进行冷却，所有冷却空气最后都由叶尖排出。燃气发生器涡轮转子的前轴、隔板、热屏蔽、后轴、轮盘等部件通过短螺栓联接，形成刚性很好的可拆卸转子结构。

LM2500燃气轮机的动力涡轮来自于TF39涡轮风扇发动机带动风扇的低压涡轮，在进行舰用化改装时，动力涡轮的进口温度明显下降，是一种典型的低负荷设计，级数达到了6级，以获得较高的效率(设计工况效率达92.5％)和良好的变工况特性。为适应高效率要求，在结构上使用了带冠工作叶片。静子机匣内壁采用了具有蜂窝结构可容损材料制成的衬里，减小了泄漏。因为级数多，采用了两端支承结构，设置了两个专门的承力支承部件——前支架和后支架。

前支架又称为涡轮中机匣，前安装边与燃气发生器的后安装边联接，后安装边则与动力涡轮的静子机匣相连接。前支架主要由内座圈、外壳体和联接二者的整流支板组成，是一个整体传力元件。涡轮第1级导向器叶片环固定于其内，内座圈处安装前轴承组合体。后支架又称为涡轮后机匣，前安装边与动力涡轮静子机匣相联接，后安装边与排气涡壳联接。后支架也是整体传力元件，主要由内座圈、外壳体和联接二者的整流支板组成，内座圈处安装后轴承组合件。

动力涡轮静子为水平剖分式结构，第2到第6级导向器叶片环固定在静子机匣的环槽中。在各级静子叶片环之前，机匣的内壁面处以及叶片环内环壁面处，均嵌装蜂窝结构可容损材料制成的密封装置，以减少动力涡轮工作叶片与机匣之间的径向减小，以及减小叶片环内环壁面与转子之间的级间密封间隙，从而提高了动力涡轮的效率。

动力涡轮转子为短螺栓联接、盘鼓混合式结构。锥形前鼓轴固定在第3级轮盘之前，锥形后鼓轴固定在第6级轮盘之前，使得转子支点间距大大缩短，结构紧凑，增强了转子的抗弯刚性。这种由短螺栓联接的多级盘鼓式结构的优点是简单、重量轻、联接刚性好，而且布局灵活，拆装、更换损坏的元件也比较方便。动力涡轮的6级工作叶片全部为带冠结构，抗振性能好，效率高，用耐腐蚀材料Rene77合金制造，前3级工作叶片表面还涂有防腐蚀涂层。导向器叶片的前3级也是用Rene77合金制造，后3级则改为用Rene41合金制造。

附件传动装置在舰船燃气轮机上有许多需要由燃气发生器转子带动的附属系统以及设备的附件，如滑油泵、燃油泵、燃油自动调节器等。而另外一些附属系统以及设备的附件，又用来带动燃气轮机转子转动，如起动机、盘车装置等。为了实现燃气轮机转子和这些附件间的传动，需要设置专门的传动装置，即附件传动装置。

附属系统和设备中的附件一般都装在附件传动机构的机匣上，其中装有

若干组齿轮组以及离合器等。只要燃气轮机转动这个附件的传动机构，被带动的附件即可投入运转，燃气轮机的各个附属系统和设备就能进入正常工作。同样，起动机、盘车装置等附件工作时，也可以拖动燃气轮机转子转动。附属系统、设备的工作可靠性直接影响燃气轮机的性能和工作可靠性，因此，一方面要求附属系统和设备具有较高的性能，另一方面也要求附件传动装置结构可靠，能在各种工况下保证所有附件的转速、转向、功率传递等方面的技术要求。同时，还要求附件传动装置尺寸、重量小，使用、维护和更换都要比较方便。

LM2500燃气轮机的附件传动装置位于压气机前机匣处，主要由输入齿轮箱、径向传动轴和传动齿轮箱等部件组成。输入齿轮箱装置由铸铝壳体、轴、一对圆锥齿轮、轴承以及滑油喷嘴等构成。径向传动轴是空心轴，轴的两端用花键分别与输入齿轮箱以及转换齿轮箱内的圆锥齿轮相联接，其作用是将功率由输入齿轮箱传至转换齿轮箱的前部。

转换齿轮箱则由两个铝制壳体、一个油气分离器、齿轮、轴承、密封件、滑油喷嘴以及附件联系器等部分组成。壳体底部有个入口盖，为径向传动轴的安装提供了方便。在后面部分的所有附件联接器和惰轮，均采用“插入式”齿轮的设计思想，这样在进行齿轮、轴承、密封件、联接器组件等进行拆卸或更换时，就不用对齿轮箱进行分解。安装在转换齿轮箱上的附件有：燃气轮机起动机、滑油供油泵和回油泵、燃油泵以及主燃油控制器。油气分离器安装在转换齿轮箱前部，并作为齿轮箱的一部分而存在。

起动系统燃气轮机不能依靠自身投入工作，需要外界能源来帮助起动，经过一个预先设定的起动过程，才能使主机进入稳定的工作状态。通常把提供能量、拖动燃气轮机旋转的辅助机械称为起动机，使燃气轮机从静止状态起动加速到慢车工况的过程称为起动过程，而用于完成燃气轮机起动过程的各个工作部分，如起动机、起动燃油供给系统、点火系统、自动控制装置等在内的一整套装置、系统称为燃气轮机起动系统。在燃气轮机起动系统中，起动机用于拖动燃气发生器转子转动，使之加速到一定转速，从而使进入燃烧室的空气具有足够压力，保证燃烧室内混合气可靠点火燃烧，使燃气轮机进入自主运行状态，是起动系统中的核心部件。现代燃气轮机常用的起动机有电起动机、燃气涡轮起动机和空气涡轮起动机等三类，不管哪种，都要求有足够的功率来拖动主机转动。

LM2500燃气轮机采用了同时具有液压油马达起动机和空气涡轮起动机的双重动力源起动系统，但由于舰船上的高压空气获取比较方便，一般以空气涡轮起动机为主用起动机。该机由进气装置、涡轮装置、减速齿轮、切断开关、超速离合器以及花键输出轴组成。其中涡轮为单级轴流式涡轮，减速齿轮为带有一个转动齿环的复合式行星齿轮系统，超速离合器为棘爪一棘轮式，在起动期间可以保证可靠接合，而主机起动后，能保证起动机的顺利脱开。

燃油系统这是燃气轮机各系统中最复杂的部分，其功用是保证向燃气轮机的燃烧室可靠地供给一定压力和流量的燃油，依靠燃油系统中自动调节器的调节作用，按照一定规律控制、调节燃气轮机的供油量，使燃气轮机在任何运行工况下，都能够高效、安全可靠地工作。燃油系统可以分为供油和调节两大部分，通常由燃油箱、燃油过滤器、低压燃油泵、燃油加温器(有时兼作滑油冷却器)、高压燃油泵、燃油自动调节器、燃油分配器、燃油总管、燃油喷嘴等组成。在管理中，也经常以高压油泵为界，将燃油系统划分为低压燃油部分和高压燃油部分。

在LM2500燃气轮机的燃油系统中，通过调节和分配喷射到燃烧室中的燃油数量，可以控制燃气发生器的转速。动力涡轮的转速是无法直接控制的，但可以根据燃气发生器产生的燃气流能量大小来确定。为了防止动力涡轮超速，由安装在电子控制箱里的电子超速开关来保护，当动力涡轮转速偏高时，自动减小燃烧室供油量，以保证动力涡轮的安全。

来自舰船油舱的燃油，流经燃气轮机底座处的燃油进口接头，进入主燃油泵增压部分进行初步加压，然后再进入燃油泵的高压部分。高压燃油流经燃油过滤器，然后进入燃油控制器。如果燃油过滤器堵塞，可以使用过滤器旁通阀使燃油绕过过滤器。舰船燃气轮机通常只使用高质量的轻柴油，燃油中细小杂质的含量相对较少，只用过滤器就可以满足燃油清洁的要求。为了保障燃气轮机的正常运行，必须保证供给充足的燃油，所有燃油泵的流量要高于燃气轮机的最大燃油消耗率，燃油在燃油控制器里被分为计量(供油)流量和旁通(回油)流量，超出需要的部分燃油通过旁通阀回流到燃油泵高压部分的进口。

安装在燃油控制器出口处的增压阀可以保持一定的背压，保证有足够的燃油压力，使燃油控制器可以正常工作。串联布置的两个电控燃油停车阀，保证了燃油供应的可靠切断。当停车阀开启时，燃油从燃油控制器流出，经过增压阀、燃油停车阀、燃油总管输送到燃油喷嘴，30个燃油喷嘴经压气机后机匣伸进燃烧室，将燃油雾化喷出，维持正常的燃烧。当停车阀关闭时，燃油停止向燃油总管供应，旁通回流到燃油泵进口。此时，停车阀的残油泄放口开启，将燃油总管、支管和喷嘴中的残油泄出，防止因为刚停机时部件的高温导致残余燃油结焦，堵塞油路。

燃油和转速调节系统可以控制可转叶片(进口导叶和前6级静叶可以转动)，以保证在整个运行工况的范围内，使压气机保持良好的工作性能，防止燃气轮机出现喘振。

滑油系统其就是保证燃气轮机各支承和传动元件润滑、冷却的滑油储存、供油和回油系统。其功用是向轴承、齿轮等摩擦部件的工作表面供应滑油，起到液体润滑的作用，减少这些工作表面的磨损和摩擦损失，同时带走摩擦表面的热量，维持轴承、齿轮等工作温度的正常。由此可见，燃气轮机的工作可靠性，很大程度上取决于滑油系统的工作可靠性。

舰船燃气轮机的滑油系统通常设计为两个独立的系统：燃气发生器部分的前滑油系统，以及动力涡轮、推进系统主传动装置部分的后滑油系统。但也可以将前、后滑油系统合并为一个系统，特别是在燃气发生器和动力涡轮都使用滚动轴承支承的情况下，这种统一的滑油系统比较简单、可靠，实用性强。

LM2500燃气轮机的滑油系统，就是燃气发生器和动力涡轮一体化的润滑、冷却系统。该系统包括了滑油供油、滑油回油以及回油池通风等三个分系统。滑油从储油箱里靠重力供给安装在主机上的滑油供油一回油泵，滑油泵的供油部分将流入的滑油加压，输送到要求润滑、冷却的部件和区域。滑油供油的过滤是由安装在箱装体内的双联式滑油过滤器来保证的。供油管路末端的滑油喷嘴直接将滑油喷进轴承、齿轮和花键等

部位进行润滑、冷却。经过使用的滑油流到4个回油池和转换齿轮箱底部，分别被回油泵抽出，返回滑油储存、调节油箱，并进行冷却。回油的过滤是由安装在滑油箱上的双联式滑油过滤器来保证的。

滑油系统中的滑油在运行过程中会发生损耗，主要包括了滑油自身的分解、滑油蒸汽经密封装置渗漏到气流中以及经通气管逸出到外界大气中。燃气轮机的滑油消耗量普遍不大，LM2500燃气轮机的最大滑油消耗率约0.9公斤／时，平均滑油消耗率仅有约0.09公斤／时，与柴油机相比要小一个数量级。但由于燃气轮机工作转速高，对滑油的质量要求要远远高于柴油机。

箱装体早期的舰船燃气轮机跟蒸汽轮机、柴油机一样，也是呈“裸机”状态布置于机舱内，虽然便于监测和接近、维护，但是燃气轮机运行时的高温和噪音等问题，对机舱环境影响很大，特别是高频噪音的强度过大，严重影响机舱人员的正常工作。也许是受已经坍塌的“红色帝国”长久以来片面拔高人的主观能动性、忽视人员舒适性的习惯思维影响，乌克兰在上世纪90年代设计的DA80燃气轮机依然采用“裸机”状态，仅燃烧室及其后部分包裹了隔热、隔音效果很差的简单金属罩。

为了避免这些不利影响，同时利于实现自动化和远距离控制、充分发挥燃气轮机的技术性能，出现了将燃气轮机整体组件化的解决方案，即将燃气发生器、动力涡轮、进气室、排气涡壳以及燃气轮机附件、相关电气设备等组装在一个带有防震底座的箱体里，构成一个完整的箱装体(也称为燃气轮机模件)。燃气轮机模件可以在工厂中装配、调试好，而后装舰使用，这样可以大大减少在舰上的装配工作量、降低装配难度，同时保证模件工作的可靠性。箱装体结构有利于隔热、隔音和防震，内部布置有照明、加热、灭火、通风等设备，极大改善了机舱工作条件。通常，燃气轮机箱装体为钢制的密封罩壳，外观一般为长方体。整台燃气轮机安装在底座上之后，用箱体罩起，然后和单独装箱的其他设备组成一个有机的整体，方便进行操纵、监测和维护。

LM2500燃气轮机是最早采用箱装体结构的舰船燃气轮机之一，其箱装体长约8米，宽约2.7米，高约3.1米。其中，底座是燃气轮机和箱装体的支承基础，通过32个抗冲击支承安装到舰体机座结构上，底座上设置有燃气轮机支承、涡壳支承、箱体以及间壁。底座上还设置有密封的贯穿孔，用以安装抽气管、燃油管、滑油管、控制电缆、仪表电缆、清洗水管、动力电缆、起动空气管、灭火剂输送管，以及残油、残水的泄放管。此外，还有燃油溢流阀、滑油过滤器及各种接头、插座等附件。

箱装体顶部布置由空气进口、通风冷却空气口以及排气口，各通过一个挠性接头与船体结构相连。在空气进口处有一组永久性的导轨，通过另外一组临时安装的导轨，可以将从底座脱开的燃气轮机移动到进气口的导轨处，此时移动到进气口处的起吊装置将协助把发动机从导轨拉出，从而吊出船外。箱体上有检修门、天窗等开口。箱体本身为带夹层和填料的多层隔音结构，从箱体内传出的气动和机械噪音都很低，当燃气轮机工作时，在箱体外可进行正常交谈。

改进改型

上世纪90年代初，通用电气公司虽然将LM2500燃气轮机的功率提高到3万马力(22065千瓦)级别，但是随着各国海军对于水面舰只主动力装置的功率要求不断提高，已不能满足日益增长的对于大功率舰船燃气轮机的要求。如今，LM2500的功率再次提升到33600马力(24713千瓦，此时效率37.2％)，但一些新研制的舰船燃气轮机已经达到甚至超过4万马力(29420千瓦)的功率级别。为此，通用电气公司决定在LM2500的基础上开发一型功率增强型LM2500，以满足4万马力级别市场的需求。新的LM2500+型燃气轮机在1998年进行试车，功率达到了40500马力(29788千瓦)，效率达到39.1％，成功捍卫了通用电气公司在船舶推进燃气轮机市场中的地位。美国海军的LHD1“黄蜂”级大型两栖攻击舰的动力装置本来采用两台共7万马力(51485千瓦)的蒸汽轮机，从第8艘“马金岛”号(LHD8)起，已经改为使用两台LM2500+燃气轮机推进。

为了实现输出功率的大幅度提高，与LM2500燃气轮机相比，新型的LM2500+主要作了以下的一些改进：

增加零级压气机在原压气机前加上装有新型宽弦叶片的零级压气机，形成新的17级轴流压气机。零级采用不。锈钢整体轮盘，结实可靠，由于取消了枞树型叶根，消除了一个主要的磨损区域，从而增加了使用寿命。采用了新设计的可调进口导叶，与随后的7级可调静叶相配合，能保证良好的部分负荷性能，并降低了压气机喘振的可能。

修改压气机第1级动叶被重新设计成基于CF6-80C2叶型的更高效、更结实的宽弦叶片，去除了常规LM2500第1级动叶中部的阻尼突肩。第2、3级压气机动叶也采用了CF6-80C2／LM6000的叶型设计。新设计了零级静叶，从零到第6级静叶都是可调的，零到第11级静叶还采用了CF6-80C2／LM6000的叶型设计。

新增加的零级和修改的压气机设计，使空气流量增加了23％，达到85.8公斤／秒，压比从19.3增加到22.2，效率提高了0.5％。

修改燃气发生器涡轮修改二级涡轮的动叶叶型以适应更大的流量，第1级动叶和静叶都采用单晶叶片。除第2级动叶外，其他叶片都升级为性能更好的材料。修改了热力密封设计，使用CF6-80E的密封装置。

修改动力涡轮加强动力涡轮机匣，增加输出传动轴的抗扭能力。进入动力涡轮的流通面积加大约11％，以适应更大的流量；加强了6级动力涡轮，以输出更大的扭矩；修改了第1级动叶和静叶的叶型，以适应流量的增大；修改了第6级叶片的叶型，以便更顺畅地导出废气。

新型LM2500+燃气轮机的升级策略，是保留并利用原有的先进设计、结构、高性能的材料和涂层，基于可靠性和高利用率，尽可能使用现有技术，采用保守、低风险的设计途径来提高功率。事实证明，通用电气公司用最小的代价达成了目标。之后，通用电气公司并没有满足于在LM2500+上获得的成功，为了最大限度的榨取LM2500这个“年近四句老翁”的潜力，在2005年开始对新一代LM2500+G4进行试验，最大功率达到了47370马力(34841千瓦)，效率进一步提高到39.3％。LM2500+G4燃气轮机现已正式投放市场，为通用电气公司逐鹿世界燃气轮机市场尽最后一份努力。

发展趋势

从上世纪70年代初正式投入使用以来，LM2500系列燃气轮机已经销售了

2000多台(包括工业和舰船)，占据了世界舰船燃气轮机的绝大部分份额。目前，用于舰船推进的LM2500和LM2500+燃气轮机的总运行时数已经超过惊人的5千万小时，这是其他任何一种舰船燃气轮机都难以企及的高度。

这一切都得益于LM2500的高性能、高可靠性和高利用率，也得益于其不断的升级改进。从最初的25500马力(18755千瓦)到G4的47370马力(34841千瓦)，LM2500连续跨越了两个功率等级的台阶，从而充分满足了客户的需求。可以说，LM2500是最优秀、最成功的燃气轮机。从目前世界燃气轮机发展的趋势来看，很再难出现一种可以挑战甚至超越这座丰碑的新型燃气轮机了。而且燃气轮机属于高技术产品，研发必须具备雄厚的工业基础和长期不断的投入，目前世界上真正能设计、制造船用大功率燃气轮机的厂商数量也很少。

由于日益复杂、昂贵的作战系统推动了舰船大型化，从1990年代以来，大功率燃气轮机已经成为各国海军舰船动力需求的主流。新一代大功率燃气轮机的输出功率普遍超过了3万马力(22065千瓦)，最大功率已经达到约5万马力(22065千瓦)，效率也大大提高了，简单循环效率达到约40％，复杂循环效率达到42％，如果引入废气锅炉组成燃一蒸循环，效率可以达到50％甚至更高。根据大功率船用燃气轮机的发展趋势可以推断，未来10～15年内，4万到5万马力(29420千瓦～22065千瓦)功率等级的燃气轮机足以满足各国海军对于大中型水面舰艇主动力装置的要求。

资料链接1：燃气轮机的历史和舰用燃气轮机的发展

燃气轮机是一种连续回转的内部燃烧、叶轮机械式的新型热机。其构造主要由压：气机、燃烧室和涡轮三大部分组成。在正常工作时，燃气轮机的压气机从外界吸入新鲜空气，并对空气进行压缩。经过压缩的空气进入燃烧室，与燃油喷嘴喷入的雾化燃油混合，在点火器的作用下发火燃烧(正常工作时靠火焰维持燃烧)，形成高温、高压的燃气。燃气被导入涡轮，膨胀做功，同时推动涡轮旋转，使得与涡轮直接相连的压气机和外负荷转子也一起高速旋转。

由此可见，燃气轮机与常见的往复式活塞内燃机的最大区别，就是能够利用连续流动的工质进行持续做功。通常情况下，涡轮发出的机械功率有2／3左右用来驱动压气机，以维持燃气轮机的持续工作，其余1／3左右的功率可以通过输出轴和传动装置驱动外负荷。与现代舰船上常用的蒸汽轮机动力装置和柴油机动力装置相比，燃气轮机的热效率要明显优于蒸汽轮机动力装置，比柴油机动力装置稍显逊色。

人类对燃气轮机原理的认识可以追溯到上千年。中国北宋年间出现的走马灯，就是利用燃烧产生的高温气体来驱动叶轮转动的，这可以说是燃气轮机原理的雏形。1550年左右，著名的画家列奥纳多·达·芬奇也曾经设计了一个自动烤炉，利用烤炉烟道的高温烟气驱动一个叶轮旋转，然后通过轴、圆锥齿轮和皮带轮带动烤叉旋转，这个装置在机构设计上比走马灯更加接近实用化。大约在18世纪末，欧洲有人提出现代燃气轮机的热力循环原理。但由于当时的冶金工业不能提供适应高温、高速工作条件的涡轮叶片材料，对空气动力学的认识接近空白，无法设计效率较高的压气机，当时的工艺水平也不能满足高速工作机械要求的较高制造精度。最重要的是，在石油工业大发展之前还缺乏合适的燃料。这些不利因素综合起来，使得在20世纪之前不存在设计、制造实用的燃气轮机的可能性。

进入20世纪之后，随着科学技术和工业水平的大幅发展和提高，燃气轮机才逐步从绘图板走向了现实。1939年，瑞士BBC公司制成功率为4000千瓦、效率为18％的发电用工业燃气轮机。同年，德国亨克尔公司制造出了第一台涡轮喷气发动机——亨克尔S3B。1940年，BBC公司又制成了燃气轮机机车，功率达2200千瓦，效率为16％。由于第二次世界大战的影响，各大国在燃气涡轮发动机研究方面优先保障了航空涡轮喷气发动机的研制。虽然只有德国、英国的喷气式飞机在战争中投入了实际应用，但是，新型发动机的结构紧凑、重量轻、功率大的优点已经引起了广泛的关注。

1947年，英国海军在一艘只有100吨的摩托炮艇MGB-2009号上安装了一台燃气轮机，这也是有史以来第一台舰船用燃气轮机。试验取得了极大的成功，英国海军随即决定大力发展燃气轮机作为舰船动力，以美国、苏联为首的其他工业大国紧随其后，纷纷推出了自己的新型舰船燃气轮机。1958年，鉴于常规蒸汽动力装置已经不能满足现代舰船对动力的要求，苏联提出大力发展舰用燃气轮机和核动力装置的计划。1962年，世界上第一型全燃气轮机动力主战舰艇——苏联的“卡辛”级驱逐舰投入使用。1968年，英国海军决定在新建造的大中型水面舰艇上全部采用燃气轮机作为动力装置。时至今日，经过_个甲子的发展，燃气轮机在海洋特殊环境下使用的技术已经比较成熟，积垢、腐蚀、冲击振动、倒车等问题都取得了很大进展。随着新世纪的到来，在以美国为首的先进工业国家中，舰船燃气轮机动力装置已经跨越了“大批量装舰使用”的阶段，出现了新型的燃气轮机——电力综合动力系纺，进入了全燃化推进的新时期。

资料链接2：航空喷气式发动机改装舰用燃气轮机

在开发新型舰船燃气轮机时，通用电气公司选择用J79涡轮喷气发动机来进行改装，并不是偶然的。英国在上世纪50年代曾研制过采用重型结构的专用船舶燃气轮机，装舰运行的实践证明，虽然从重型工业燃气轮机继承来的长寿是一个优点，但由于其体积庞大、结构笨重、布局分散、操纵不便，使其并不能很好的满足研制者的初衷，再加上重型结构燃气轮机的部件热膨胀、热应力的问题在舰上不好解决，低负荷的效率偏低，使得这类利用重型工业燃气轮机技术发展的舰船燃气轮机迅速被淘汰了。而航空喷气发动机经过战后十多年的高速发展，不仅保持了结构紧凑、重量轻的优点，推力、热效率也得到了很大的提高，寿命从初期的一百小时左右增加到数千甚至上万小时，完全具备了作为舰船动力的基础。因此，各航空工业大国都纷纷走上了利用成熟的航空喷气发动机改装舰船燃气轮机的道路。

显然，航空喷气发动机是按照飞机的使用条件来设计制造的，其运行环境、状态等都跟舰船有着很大的区别。所以，必须根据船舶、海洋环境的特殊要求，对航空喷气发动机进行适应性改造，才能获得堪用的舰船燃气轮机。一般来说，主要应进行以下几个方面的改动：

降低工作参数一般而言，航空喷气发动机都采用了比较高的工作参数，其中最直观的表征参数就是燃气初温，即涡轮前温度，但是运行工况变化范围较小，一般在70％到100％的负荷范围内工作，其中高负荷工作时间一般每次只有10分钟左右，这跟船舶发动机的要求有很大差异。一般船舶发动机工况变动频繁，在高负荷下持续使用时间长，最大功率的持续运行时间一般要求不小于12小时，工作条件远比航空发动机恶劣。为此，在将航空喷气发动机改装为舰船燃气轮机时，最有效的方法就是降低燃气初温，同时降低转速。这样虽然会降低燃气轮机的效率和功率，但可以使得压气机、涡轮等主要部件的工作应力及热负荷大大降低，并且改善了轴承的工作条件，使得可靠性大大增加，同时有效延长了翻修寿命。

修改压气机和涡轮由于舰船燃气轮机在海平面高度工作，空气密度大、压强高，压气机的气动负荷也大，原先航空发动机适应高空大气状态的压气机必须进行适当修改，涡轮也要进行一定改动。如果用来改装的是涡轮风扇发动机，通常要去掉风扇，低压压气机和低压涡轮都要作较大的改动，必要时甚至需要重新设计才能满足正常工作的要求。

改装燃烧系统航空喷气发动机一般都使用高质量航空煤油作为燃料，而舰船的燃料通常为柴油，密度比航空煤油高，具有较大的粘性，汽化速度慢，使得燃烧过程的组织能力下降。因此，必须对燃烧系统进行改装，例如采用调整油泵压力、改善燃油雾化等措施，以保证柴油的稳定燃烧，同时还要加强火焰筒结构，以满足燃烧室的长寿命要求。

加配动力涡轮和排气涡壳由于舰船燃气轮机必须以轴功率的方式输出动力，在使用航空喷气发动机改装时，要去掉加力燃烧室、尾喷管和反推力装置等部件，在压气机涡轮后方配置符合性能要求的动力涡轮。同时，为了保证轴功率的输出有合理的布局和条件，尽可能减少排气损失，还必须设置性能良好的排气涡壳，通常最终的排气方向要垂直于燃气轮机的轴线。

改进结构材料航空喷气发动机大部分时间都在高空洁净的大气条件下工作，部件受大气污染物影响的问题不突出。而舰船燃气轮机吸入的空气中，通常含有大量的盐分，柴油中的杂质含量也比较多，会造成危害发动机工作的腐蚀和磨损问题。因此，在进行航空喷气发动机的舰船化改装时，必须增强零部件的抗污染腐蚀的能力，某些不耐腐蚀的部件(譬如铝合金部件)，要尽可能更换为钛合金或不锈钢材质，不能更换的也要视情况进行表面涂层处理，以提高部件的工作可靠性和寿命。

为了适应舰船、海洋环境的工作特点，舰用化改装还包含了更多丰富而具体的内容，例如在进、排气装置、进气滤清装置、发动机箱装体等其他方面的设计，都有更多的体现。

(编辑／弓鸣)