从汽车发明到飞机、火箭升空 ， 燃烧的力量推动人类文明向前大步跨越 。 在工业文明时代 ， 如何提高发动机的燃烧效率 ， 如何高效征服和使用动力 ， 始终是工程师们不断探索的领域 。
中国首台 50 兆瓦重型燃气轮机点火试验成功
重型燃气轮机被誉为"工业制造皇冠上的明珠" ， 全世界只有极少数国家能够自主研制 。 经过十多年时间 ， 研发人员完成了中国首台 50兆瓦重型燃气轮机的研制 ， 并顺利完成了点火和空负荷试验 。
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接下来的带负荷试验 。 一旦通过测试 ， 将是中国装备制造业的又一项重大突破 。 在目前国内最大的重型燃气轮机整机试验台上 ， 科研人员严阵以待 。
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燃烧室点火 ， 相当于在 10级的飓风中点燃一根蜡烛 ， 并且要保持稳定的燃烧 ， 这就对燃烧室的设计和点火装置有着极高的要求 。
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随着温度和压力的提升 ， 负荷已经增加到预期的 90% ， 机器依然稳定运行 。 这一刻 ， 艾松和研发团队多年来的梦想 ， 终于实现 。
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精铸车间 ， 带着满负荷点火试验收集到的最新数据和分析结果 ， 艾松决定 ， 铸造一组新的高温叶片 ， 用作新一台重型燃气轮机的制造 。
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重型燃气轮机可分为 E 级、F 级和 H 级 ， 温度越高 ， 技术等级越高 。 F 级重型燃气轮机工作温度可达 1300摄氏度以上 ， 要保障高温透平叶片在金属熔点以上安全稳定工作是一项研发难题 。
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为了解决这个难题 ， 高温透平叶片被设计成空心结构 ， 当叶片高速旋转时 ， 空气进入叶片内部 ， 可以形成对流冷却 。 其关键工艺部件陶瓷型芯是由特殊陶瓷材料制成 ， 耐受温度超过2000 摄氏度 ， 又可以在特殊的碱性溶液里溶解 。
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重型燃气轮机的透平叶片 ， 每隔八到十年就需要更换 ， 更换和服务费用相当于购买一台新的燃气轮机 。 长期以来 ， 这些高温部件只能花费大量资金从国外购买 。 今天 ， 中国已经具备了从制芯到浇铸成型的一整套核心技术 。
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不仅如此 ， 以 50兆瓦重型燃气轮机为起点 ， 中国已经基本具备重型燃气轮机的自主研发能力 ， 对于中国工业制造来说 ， 坚持自主化的道路 ， 才是未来发展的保障 。
红旗礼宾轿车搭载最强动力发动机 ， 都是中国造
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△央视财经《经济半小时》栏目视频
吉林长春 ， 环形试车跑道上 ， 代表着中国汽车工业制造的最高水平的红旗 L5 礼宾轿车正在测试发动机在整车上的表现 。
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连续三次测试 ， 这辆车的百公里加速都保持在 9 秒以内——对于重量超过四吨的大型轿车来说 ， 这已经是一个惊人的数字 。
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这辆红旗车搭载的 ， 是世界上动力最强悍的汽车引擎之一—— V 型 12 缸发动机 。 呈 60 度夹角排列的 12个气缸 ， 每一个都可以产生超过七吨的强大推力 ， 能承受高达 130 个大气压的燃烧压力 。
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极致的燃烧 ， 为整台发动机带来超过 300 千瓦功率和 550牛米扭矩的超级动力输出 ， 这样的动力 ， 足以驱动一辆重型卡车 。
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作为从业超过 30 年的汽车发动机工程师 ， 李金成希望 ， 在保证节能高效的同时 ， 把 V12 发动机的动力性能再提升15% 。 然而 ， 这样的目标极具挑战 。 因为强大的动力来自高效的燃烧 ， 仅仅是提高 1%的热效率 ， 就需要对进气、喷油、燃烧室形状等一系列设计进行精细优化与创新 。
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汽车发动机属于往复活塞式内燃机 ， 空气与汽油以一定的比例混合 ， 经点火燃烧而产生热能 ， 对外输出动力 。 在这个过程里 ， 气道就像发动机的咽喉 ， 控制着进气气缸内气流的大小、方向和运动强度 ， 是影响发动机动力、油耗、排放的重要组件 。
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在研发人员的努力下 ， 改进后的进气道可以实现发动机动力性提升 15%、热效率提升 10% 的开发目标 。
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300 多种零部件 ， 3000 多个装配步骤 ， V 型 12缸发动机代表了汽车发动机制造的最高水平 。 由于工艺的特殊性 ， 全世界所有的 V12 发动机都是手工打造 。
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改进后的 V12 发动机 ， 可以在 5000 转以上的高转速以及 40 度的翻转角度下正常运行 ， 这相当于在时速 100公里以上的极速行驶状态下 ， 紧急制动并转弯 ， 发动机的燃烧和润滑系统 ， 仍然可以保持稳定 。
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不仅如此 ， 即使在最容易产生抖动的怠速工况下 ， 一枚 1 元硬币 ， 可以稳稳立于运转的发动机上 。
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凭借于稳定的燃烧 ， V12 发动机整车噪声控制十分优异 。 在时速 60 公里的车速下 ， 车内语音清晰度高达 98% 以上 。
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依托于对 V 型 12 缸发动机的研发 ， 许多新的技术 ， 被用在 4 缸和 6 缸发动机的开发上 。 红旗第三代发动机热效率可以做到39% ， 这带来了更低的排放和油耗 。
中国 500 吨级液氧煤油发动机全工况半系统试车成功 ， 护航登月计划
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△央视财经《经济半小时》栏目视频
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4 台助推器—— 8 台 120 吨级液氧煤油发动机 ， 再加上芯一级两台 50吨级氢氧发动机 ， 构成了中国运载火箭的最强动力 。 长征五号火箭的地面推力超过 1000 吨 ， 近地轨道运载能力达到 25吨——能够将一辆重型卡车轻松送入太空 。
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2030 年前后 ， 中国将实现首次航天员登月 ， 并开始建立月球基地 。 这就需要运载能力更强的重型火箭 。
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500 吨级液氧煤油发动机的最大推力 ， 是现役 120吨级发动机的四倍还要多 。 这将是世界上推力最大的双喷管液氧煤油发动机 。
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这台发动机采用双推力室设计 ， 涡轮泵转速可以达到每分钟 16000 转 ， 形成 75 兆帕的强大压力 ， 每秒钟输送的燃料就多达1.6 吨 。 仅用三秒钟 ， 就可以形成最大推力 。
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500吨级火箭发动机无论是涡轮泵的功率 ， 还是发动机的体积 ， 都相应地增加 。 在不影响推力和运载能力的情况下 ， 减轻火箭发动机自身的重量 ， 就显得十分重要 。
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航天科技集团六院重型火箭发动机的研发副总师陈晖 ， 带领团队 ， 大量运用了数字拓扑技术 ， 使得 500吨级重型火箭发动机的自身重量 ， 减少了 30% ， 在推力和载荷之间找到了平衡 。
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500 吨级发动机涡轮泵输出功率高达 12万千瓦 ， 相当于一个小型水电站的功率 。 重型运载火箭发动机 ， 代表着世界航天动力的最高水平 。
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2021 年 3 月 5 日 ， 中国自主研制的 500 吨级液氧煤油火箭发动机 ， 全工况半系统试车 ， 取得圆满成功 。
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中国航天科技集团六院党委书记 刘志让
半小时观察：
装备强国 ， 动力先行 。 今天的中国 ， 有足够的信心和实力 ， 向着更远的太空探索 。 从能源到交通 ， 从工厂到城市 ， 从空天到海洋 ， 这些性能强悍的动力巨兽 ， 驱动着这个国家一路向前 。 迈向装备强国 ， 中国正发动引擎 ， 全速前进 。
【中国|国之重器！500吨级的它来了！护航登月计划】来源：央视财经《经济半小时》
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