就在2021年最后几天,中国公布了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。

中国最新公布的斯特林发动机为什么如此重要

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。

中国最新公布的斯特林发动机为什么如此重要