raybet雷竞技
24小时服务热线:0755-1919666
当前位置: 首页 技术指导 正文

斯特林发动机汽车(斯特林发动机应用在哪里)

发布于:2022年05月08日 作者:axin001 阅读:22

就在2021年最后几天,中国公布了raybet雷竞技入口首页一款非常重要的动力系统,这就是中国船舶711所研制的大缸径斯特林发动机。新闻中这款发动机额定功率达到320Kw,效率达到40%。是目前功率最大的斯特林发动机。

斯特林发动机汽车

​​

提到斯特林发动机,大家第一反应肯定是aip潜艇的动力。斯特林发动机是一种外燃机,也就是发动机本身不参与燃烧,它只是将冷端和热端之间的温度差转化为动能的机械装置。至于热端的热源是什么,它并不关心。由于它特殊的设计,其热效率就是按卡诺循环计算。也就是说,如果进一步提高热端温度,其效率将不止新闻中提的40%。当然,热端的温度也要考虑潜艇受不受得了,一般不会超过800度。所以物理好的网友,也可以倒推一下冷端温度是多少。将斯特林发动机应用于潜艇有很多好处。第一是燃料简单,常见的潜艇斯特林就是烧柴油和液氧。而其他几种形式的aip动力,比如闭循环柴油机,还要加入惰性气体氩气。燃料电池更是需要存储危险的氢气。不论是柴油还是液氧,在任何港口添加都很方便。而燃料电池的储氢模块则需要在专用船厂进行拆卸更换,后勤保障非常麻烦。第二,噪声小,斯特林发动机是连续燃烧,不像柴油机,在气缸里发生爆燃。因此缸内压力变化平稳,​震动​和噪声都很小。因此,自从瑞典将斯特林发动机应用在常规潜艇后,这种形式的aip就大行其道。中国和日本都引进了瑞典的技术,仿制出第一代斯特林潜艇发动机,分别应用在各自的039和苍龙潜艇上。但这款发动机有个问题,额定功率只有65kw,最大功率才75kw,而我们现在的2.0T的家用轿车,功率都能到150kw以上。而日本的苍龙排水量达到4200吨,靠四台这种发动机推动,速度可想而知,也就能维持不到3节的航速,跟人走路速度差不多。但一次下潜可以呆两个星期,这个诱惑太大了,尤其是对于没有核潜艇的日本。因此,速度这种事也就只能忍忍了。中国的039其实也没好到哪里去,3000多吨的排水量,四台斯特林,水下也是龟速。因此,提升斯特林的功率就成为当务之急,但要在潜艇狭小的空间​限​制下,实现高效率大功率的斯特林发动机谈何容易。大直径气缸的润滑,密封,回热器的结构和材料等等都需要精心地设计。

​​

斯特林发动机汽车

​​

而就为区区几十艘潜艇,百十来台发动机进行如此高科技的发动机研发,成本会亏死的。瑞典其实也得益于60年代石油危机时,为了避开用油改用其他燃料而进行的斯特林发动机研究的老底子,才历经20年开发出了这一款75kw的斯特林。而中国蓬勃发展的新能源技术,为我们的斯特林发动机研究提供了有力的市场支撑。一种是垃圾发电,因为斯特林不限制热源形式,因此燃烧垃圾的热量可以用来推动斯特林发电。还有一种是太阳能加热斯特林。就是用大量的镜子集中太阳光,加热斯特林发动机的热端。虽然这些斯特林发动机的结构形式跟潜艇的需求还有差异,但蓬勃发展的绿色能源市场,还是给斯特林的研究带来的大量的资金和人才。这才使得我们可以研发出这款320kw的斯特林发动机。这一台比苍龙级四台加一起功率还高,如果039潜艇装上四台这款发动机,保守估计可以把水下航速推高到10节以上,在与苍龙的对决中,牢牢占据机动性优势。更令人震惊的是,711所的新闻还透露,未来还将研制兆瓦级的斯特林发动机。如果研制成功,它将量变导致质变。成为改变常规潜艇动力形式的一款神器。从二战到现在,常规潜艇的主动力一直是柴油机+蓄电池的组合。即使现在加入了aip系统,也只是作为一种辅助动力。如果斯特林能达到兆瓦级,那么多台并联后,可以直接取消柴油机,以斯特林为主动力。这样将大大简化机械结构,缩小动力舱体积,为有效载荷提供更多的空间。而711所的新闻里还说,这款发动机可以与小型核堆结合,因为不用烧开水,直接用堆芯加热斯特林发动机。因此避免了笨重的蒸汽回路和汽轮机,核潜艇的体积和噪音将大大缩小。

​​

斯特林发动机汽车

​​

我们的题目中说可上九天揽月,可下五洋捉鳖。下五洋捉鳖就是指潜艇。上九天揽月是什么呢?就是我们未来的太空核动力推进装置。现在的化学能火箭现在已经达到了瓶颈,提升的空间有限。未来想要实现深空航行,核动力航天器势在必行。其中最有希望的一种形式就是采用核反应堆推动斯特林发电,然后用霍尔电力推进器推进。目前最优秀的氢氧发动机比冲不过300多秒,而霍尔发动机轻松可以到3000秒以上。这么高的比冲,消耗很​少​燃料就能达到很高的速度。美国正在研制的kilopower,采用8台斯特林,总电功率也不过10kw,但这点电功率产生的推力太小。而想要在太阳系内飞行,功率上兆瓦那是必须的。比如2019年上海空间推进研究所发表的一篇论文中,对我国的未来核电推进霍尔发动机做了计算。消耗1MW电功率,5台200kw霍尔发动机。系统总重2.7吨,从低地球轨道到火星,只需要消耗3.9吨推进剂。想达到这1mw的电功率,用几十台千瓦级的斯特林发动机并联发电系统就太复杂了,我们这一台就达到mw级将大大减少系统复杂度和重量,是我们星辰大海理想的坚强后盾。

综上所述,这款斯特林发动机,在未来的水下和太空中将扮演举足轻重的角色,其意义怎么说都不为过。而且由于军民融合,技术互通,它的发展速度将远远超过其他国家。我们的未来是星辰大海,这款发动机,就是通向星辰大海的钥匙。

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。