根据相关资料,美英联合研制的WR-21型中冷回热燃气轮机在最大功率的时候热效率已经达到43%以上,40%的时候仍旧有40%左右的热效率,高于简单循环燃气轮机最大功率时候的热效率,按照美国海军的评估,如果伯克级换装WR-21,那么该舰在正常航行的状态下可以节省30%的燃料,总燃料寿命可以降低21%,可以说效果还是比较显著的。
国内对于燃气轮机及复杂循环的研究起步较早,根据相关资料,上世纪70年代就开展了对燃气轮机回热方面的研究,80年代完成了系统的方案论证、相关系统的仿真及性能计算,90年代606所等单位就中冷回热系统的具体应用进行了进一步的研究和探索,不过从总体上来讲,当时国内燃气轮机的水平偏低,这些工作还停留在技术攻关阶段,国家和海军考虑到实际上需要,关注和投入的重点更多在大功率燃气轮机的引进和国产化方面,对于复杂循环燃气轮机以技术预研和攻关为主。英国45型驱逐舰所使用的就是WR-21燃气轮机
进入新世纪随着大功率燃气轮机的国产化,有关单位开始着手改进相关型号的性能,其中采用中冷回热技术成为一个热点,不过从相关资料来看,国内相关单位认为中冷回热技术对于机械、材料、工艺要求较高,而军用舰艇对于系统的体积和重量敏感,WR-21的回热器重量在10吨左右,虽然国产回热器已经研制成功,但是在体积和重量、可靠性等方面与国外仍旧有差距,加上海军对于大中型水面舰艇要求迫切,所以国产复杂循环燃气轮机采用分阶段、分步骤的发展方针。
燃气轮机cg图
一方面完成民用复杂循环燃气轮机的研制,掌握复杂循环相关技术,一方面军用舰艇动力系统先攻克带中冷系统的燃气轮机,来研究中冷回热燃气轮机,所以我们看到李孝堂同志完成的中冷燃气轮机(IC),而不是WR-21的中冷回热燃气轮机-ICR,它的技术要求比后者简单、重量也不大,效率相对要低一些,介于ICR和简单循环燃气轮机之间,所以我们看到李孝堂同志主持“大功率先进间冷热力循环船用燃机技术验证机,在ISO条件下,热效率达到42%左右”,高于普通燃气轮机,但是与WR-21的43%还有距离。因此对于国内燃气轮机的技术人员来讲,在中冷燃气轮机的基础上,还要进一步向前发展,尽快突破中冷回热技术,研制成功中冷回热燃气轮机,为国产新型水面舰艇的发展提供更加强大的动力系统。