9千吨级的通用驱逐舰和055驱逐舰的改进型号都需要新一代的动力系统。当水面舰艇的排水量提高到9千吨以上时,采用全柴动力的配置就不够用了,因为适合军用的中高速柴油机功率都不大,目前国产的这类柴油机功率都不超过10个兆瓦。随着水面舰艇吨位的增加,不可避免地要采用功率更大的燃气轮机作为动力。而且也只有采用燃气轮机才能满足反潜需要的快速机动能力。目前在我国海军水面舰艇上服役的燃气轮机主要是CGT25M燃气轮机。我国也研究成功了功率更大的40兆瓦级燃气轮机,包括QC400和CGT40两个型号。这就意味着我们可以灵活地选择全燃动力或者柴燃联合动力作为新一代水面舰艇的动力。
作为新一代的水面舰艇作战平台,9千吨级的通用驱逐舰和055驱逐舰的改进型号必然采用新一代的动力系统,那就是全电推进系统。目前发达国家的海军已经开始装备这种类型的动力系统。我国在这方面也有深厚的技术积累。我国的076两栖攻击舰上就已经采用了全电推进系统。因此9千吨级的通驱和055改采用全电推进系统并没有技术障碍。采用全电推进系统会带来一系列的好处。比如可以去掉传动系统中长长的轴距。取而代之的是使用电缆传输动力。也方便采用无轴泵推这样的先进推进装置。这样发动机就不需要限制在特定的位置上,可以更加灵活地布置。动力也可以方便地在推进系统、舰载设备以及能量武器之间灵活调度。发动机的配置也可以更加灵活,数量也不一定非要采用偶数。需要几台就装几台,哪怕是奇数也没有关系。
作为新一代的水面舰艇作战平台,提高动力系统的工作效率必然也是题中应有之义。目前适合上舰的燃气轮机既有简单循环燃气轮机也有复杂循环的燃气轮机。比如CGT25M燃气轮机就是简单循环燃气轮机,QC400和CGT40燃气轮机就是间冷的复杂循环燃机。如果想进一步提高燃气轮机的工作效率,需要引入热能回收技术。目前比较合适的是超临界二氧化碳涡轮机发电技术。 江增重工研制成功的6兆瓦超临界二氧化碳涡轮机组 前几年中船系统的江增重工已经研制成功6兆瓦的超临界二氧化碳涡轮机组。2025年3月,在甘肃戈壁滩之上,全球首座百兆瓦级超临界二氧化碳循环光热发电示范工程正式开始投入运营。因此给我国新一代的水面舰艇配套超临界二氧化碳涡轮机热能回收系统的技术条件已经成熟。
超临界二氧化碳涡轮机的技术优点非常多。首先是效率高,热效率能达到50%甚至更高。而且设备体积非常小,只有传统蒸汽轮机的三十分之一,功率密度很高,非常适合在水面舰艇上使用。如果给CGT25M燃气轮机和CGT40燃气轮机配套超临界二氧化碳涡轮机作为余热回收装置,就可以拥有两种新一代的水面舰艇动力。
CGT25M燃气轮机热效率是36.2%,功率是26兆瓦。增加超临界二氧化碳涡轮机作为余热回收装置后机组功率可以提高到45兆瓦,热效率可以超过62%。CGT40燃气轮机热效率是39.5%,功率是42兆瓦。增加超临界二氧化碳涡轮机作为余热回收装置后机组功率可以提高到70兆瓦,热效率可以接近65.5%。热效率的提高就意味着可以大大提高续航能力。也可以节省空间和重量用于装备更多的武器和电子设备。9千吨级的通用驱逐舰可以装备两台带余热回收的CGT25M燃气轮机发电机组。总功率90兆瓦,足以推动9千吨级的通用驱逐舰达到31节以上的航速。然后再增加两台CS270柴油发电机组作为应急电站,整个动力系统的功率就足够用了。
对于055改进型号,也只需要装备两套带余热回收的CGT40燃气轮机发电机组就够用了。两套总功率是140兆瓦,足以将055改进型号的满载排水量提高到2万吨以上。如果需要提高到2.5万吨以上,还可以继续增加一台燃气轮机发电机组。这样的动力配置是非常宽裕的,足以支持大功率的能量武器上舰。当采用全电推进方式时,燃气轮机机组的数量完全可以灵活搭配,两台可以三台也没有问题,甚至不同型号都可以。也可以再增加两台CS270柴油发电机组作为应急电站。有了强大高效的动力系统,九千吨级通驱和055改就可以携带更多的弹药和燃料。
九千吨级通驱的通用垂发数量可以提高到96个模块。而055改的垂发数量可以提高到188个模块,其中144个850毫米口径的通用垂发,44个更大口径的垂发。垂发口径可以提高到2-2.4米,深度可以提高到12米。在大口径垂发里可以装载32枚射程6000公里以上的多弹头动能拦截弹,以执行海上中段反导任务。还可以装备12枚射程6000-8000公里的乘波体弹头高超音速导弹,可用于反舰作战或者用于对陆打击。九千吨级通驱和055改的作战能力相比我国现有的水面舰艇将提升一个巨大的台阶。这样就可以将我国海防的防御纵深外推6千到8千公里,只有这样有效保护我国海岸线的安全。只有这样才能有效支持我国海上力量前出到印度洋及中东地区,保护我国的海上贸易和能源通道安全。