气轮机。由于装备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Mk26 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日被作为靶舰击沉。
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艘舰的兵力的数字要求,1981年,美国海军开始投资发展新一代的驱逐舰,即现在的DDG51“伯克”级导弹驱逐舰,装备“宙斯盾”系统和MK41多用途导弹垂直发射系统,成本较“宙斯盾”巡洋舰要低,用于弥补“提康特罗加”级不能大量建造而造成的防空火力空白。“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,但得益于新型材料、工艺的发展,以及LM2500长期运行的经验,功率提高到了每台30600马力,效率达到了36.2%。
由于LM2500燃气轮机的优异性能,其他国家海军舰艇也大量采用了LM2500作为推进动力,而最为国人熟知的,就是本文开头已经提到过的、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。
LM2500燃气轮机的结构与系统(图14)
一、 燃气轮机主体结构(图15) 1) 压气机
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(图16)。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-轮盘混合结构,压气机叶片通过燕尾榫槽固定在其上(图17)。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-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的小,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,而叶片的