大道小說網 第九十四章 燃氣輪機艦艇 文 / 無財者無能言財

    「很好，很感謝大家那麼配合，下面我們來談一談一些我們海軍建設中的革命性新技術的發展方向。首先是動力方面，目前帝國的柴油機已經是世界最強的了，還可以繼續深化下去，不過這個領域沒什麼革命性，我要說的是，我們應該在船用引擎領域引進一類完全不同的引擎，那就是燃氣輪機。」

    「燃氣輪機？這不可能，維勒安先生，燃氣輪機目前業內效率最高的才打到19%，幾年前甚至是13%，而現在最好的蒸汽輪機已經被證實是可以接近25%的效率，單台功率出力也比燃氣輪機大得多。」布羅姆福斯造船廠和西門子公司的技術總監紛紛開口質疑維勒安的建議。

    要解釋這個問題，首先需要知道燃氣輪機和蒸汽輪機發展的技術瓶頸差異。

    燃氣輪機和蒸汽輪機都是使用透平葉輪在高熱高壓的工質氣體吹動下帶動轉軸轉動做功的熱機，從最終的做功部分的原理來說，兩者是很相似的。

    它們的區別在於，蒸汽輪機是把燃料燃燒後的熱能用於加熱鍋爐中的水，讓高溫水在蒸汽發生器中製造高壓水蒸汽來作為驅動工質，因此需要笨重龐大的鍋爐。而且多了一道鍋爐加熱的過程就多了一道熱交換，眾所周知每次熱交換最起碼要帶來30%的能量損耗，在熱能利用不發達的時代，這個數字甚至可以達到60%，而蒸汽輪機要進一步提高效率，現在的科學家也多半是在提高熱交換上做文章。

    到了燃氣輪機這裡，這一道熱交換就直接省略了，龐大笨重的鍋爐也不再需要，因為燃氣輪機使用的工質，是燃料在燃燒腔（和內燃機的燃燒腔類似）內使用軸流式空氣壓縮機加壓燃燒後（和內燃機的壓然性質差不多）產生的高溫高壓廢氣本身直接衝向葉輪做功。從熱交換效率和設備體積來說，因為不用水蒸氣介質和鍋爐，燃氣輪機必然是未來船用動力取代蒸汽輪機的一個重要方向。

    那麼，燃氣輪機的劣勢或者說技術瓶頸在哪裡呢？閒言休絮，最關鍵的一點在於燃燒廢氣要達到和水蒸氣相同的做功壓強及出力的話，工質氣體的溫度要高的多，眾所周知使用水蒸氣作為工質的時候，因為水是100c就會沸騰的，當使用200~300c溫度的高壓水蒸氣去衝擊葉輪的時候，做功效果就已經不錯了——這個溫度指標對於20世紀的冶金水平來說毫無壓力。

    但是以壓燃式的燃氣輪機來算的話，因為要實現無點火直接壓燃（例如：機油機就是點火，柴油機就是壓燃），本身燃燒前氣體的壓強和溫度已經較高，要達到出力效果並且帶動軸流的壓縮機的話，沒有700~800c的燃氣溫度的話，效率根本不可能看。

    也就是說，對於燃氣輪機來說，工質廢氣做功時的壓強和溫度越高，燃氣輪機的效率就越高，壓縮機上損耗部分的功率占葉輪總輸出功率的比例就越小——這就帶來了燃氣輪機發展地第一個也是最重要的一個瓶頸，也就是熱機腔體和葉輪葉片材料在超高溫超高壓情況下的性能，純鐵在1500c就會融化成鐵水，超過1200c就會開始軟化，如果再考慮到為了加強其他機械和抗扭矩性能而在鐵材裡面參入其他金屬製成合金，其耐高溫性能就會進一步下降，這也就是為什麼人類明知使用1300乃至1500c的工質氣體做功會讓燃氣輪機的效率比7~800的時候提高數倍，但是直到80年代都沒有人做到，實在是因為材料科學不允許。

    後世人們在研發超高溫燃氣輪機的時候，終於發現了只用鎳甚至是鈷來作為燃氣輪機葉片的基材，綜合解決了葉輪材料的耐高溫和機械性能。但是就20世紀30~40年代的材料科學水平，且不說特種合金材料的技術積累根本做不到，就算做得到，以德國現有的自然資源佈局，大批量把用作高檔合金「添加劑」的鎳甚至更稀有的鈷當作基材主料來使用無疑是在放希特勒的血，就好比一個鹽都吃不起的人你卻讓他把鹽拿來當飯吃。

    所以，維勒安的話一出口。就引起了在場的諸多專業人士的強烈反應，他們紛紛覺得這是不可能的。

    「請問維勒安先生，您覺得如果要讓燃氣輪機的效率和輸出功率足夠和現有的戰艦用蒸汽輪機相提並論，葉輪和腔體需要耐受多高的工作溫度——我們暫且假設氣壓只有30倍大氣壓好了。」

    「我認為，要顯著超越蒸汽輪機的話，這個溫度應該在900到1000c，如果可以達到1200~1300c的話，效率比蒸汽輪機倍增也不是不可能。」

    一群人看著維勒安信口吹牛目瞪口呆，難不成這個剛才還挺嚴謹的維勒安長官一下子就專職成大忽悠了？1200c？虧他敢提出來！「那……那……您難道已經有研發出了可以在這種溫度下穩定做功的金屬材料了麼？」

    「毫無疑問，沒有」維勒安雲淡風輕地回答。

    節操碎了一地，難不成他是在消遣大家？連希特勒都快坐不住了，一開始的時候看著維勒安表現良好還非常欣慰，現在臉都黑了。

    不過幸好維勒安沒有讓大家等太久，他馬上就自圓其說了：「我們為什麼要局限於使用金屬材料呢？我們可以使用新型的耐火陶瓷，眾所周知陶瓷類的材料在耐壓、彈性模量和耐高溫方面的性能都是遠遠高於金屬材料的，尤其是耐高溫，沒有什麼金屬可以和陶瓷材料相提並論。我在法本化學主持了一項最新的研究，雖然還沒有取得決定性的成果，但是我可以擔保，我們新研發的碳化硅陶瓷在高溫性能方面肯定可以勝任新的燃氣輪機葉輪需要。」

    「維勒安長官，也許說陶瓷材料我們不如法本化學專業，但是」萊茵金屬公司的技術總監黑著臉站起來，「我想提醒你一點，任何熱機葉輪都是高精密產品，尤其是當其功率很大時，一點點的外觀和質量上的不平衡都會導致很嚴重的後果，輕則磨損加快數倍噪音巨大，重則直接機毀人亡——縱然你們的碳化硅陶瓷可以達到耐熱需要，可是陶瓷材料質地太脆，無法承受任何機械精加工是不爭的事實！」

    果然是內行看門道！萊茵金屬公司的總工程師立刻點出了問題的關鍵——金屬可以拿到機床上切割修整，但是陶瓷不可以，如果一塊陶瓷哪裡有些瑕疵不平，你指望把它放在車床的車刀下面修一修，那麼結果無疑就是陶瓷的整體碎裂，因為它絲毫不具備金屬材料的延展性。而這個時代的模具直接鍛壓成型的金屬葉輪都達不到那種直接一壓到位無需精加工的精度水平，依靠模具燒結成型的陶瓷葉輪無疑更加不可能做到了。

    精度達不到一次成型的要求，又不能進行機械精加工，似乎燃氣輪機又陷入了一個無解的境地。但是維勒安還是笑吟吟地接受了對方善意的提醒。

    「閣下說得很好，我也是這麼覺得的，我們當然不能指望直接對陶瓷材料進行機械精加工——但是我們完全沒必要這樣做，我們現在有一項即將取得成果的新技術，那就是陶瓷顆粒的『氣相沉積法』熱壓燒結，你們可能聽不懂，但是沒關係——你們只要把它理解為可以非常均勻牢固地在基材上電鍍一層厚厚的陶瓷外殼就可以了，就算內層基材的耐熱強度不能達到要求，但是依靠碳化硅陶瓷在熱傳導方面的遲鈍，我們可以保證最終內部基材的受熱不會超過一千度。這樣的話，那些基材就絕對不會軟化，即使軟化了也沒有關係，因為它外部包結的陶瓷材料才是熱機工作過程中的受力主體。」

    萊茵金屬的總監略一沉吟，很快明白了維勒安言中之意，「如此說來，你們是打算先用多種機械精加工手段對金屬基材進行精密的外形加工後，在確保外觀平衡的情況下用你所謂的『氣相沉積法』來製造鍍層葉輪咯？維勒安先生，不是我經常喜歡打擊你，不知您考慮過沒有，燃氣輪機的葉輪工作環境不是靜態的，它需要承受的溫度也許會從幾百度到上千度不等。金屬材料的熱膨脹係數是遠遠高於非金屬材料的，如果你使用的是高溫平衡，那麼當溫度降低時，內層的金屬收縮的快必然導致結合脫落，如果你使用的是低溫平衡，那麼當溫度升高時，外層的陶瓷就會裂隙龜裂。」

    「毫無疑問，感謝您的提醒，但是我並沒有說我要用金屬材料作為內層基材——我連基材都打算使用非金屬材料，比如法本化學最新研發的『合成樹脂』。請問您還有什麼疑問麼？說實話我對於您的嚴謹真是越來越欣賞了，如果您願意的話，您馬上就可以擔當這個項目的研發總監。」

    「這個……暫時沒有什麼疑問了，暫時，畢竟我們對於您提出的『氣相沉積法』、『熱壓燒結』、『合成樹脂』、『碳化硅陶瓷』都一無所知。剩下的只能等你們拿出你們的產品才能繼續驗證了。」

    嘴上說著沒有疑問了，其實心中還是有些不屑的，所以對方選擇了氣定神閒地表達自己的無話可說。至於其他一些對於這些精密材料科學領域兩眼一抹黑的傢伙則完全和聽天書一樣茫然失措。

    「威廉，我想問一下——不要誤會，我不是懷疑，也不是質疑技術細節。」這一次開口的不是那些工程師和企業家，而是海軍情報局的卡納裡斯少將，維勒安曾經的好搭檔，「威廉，您剛才說的那些新材料技術都是法本化學的研究成果麼？但是，法本化學就算在化工材料領域有著通天徹地之能，他們對於技術裝備的研究應該是一無所知的吧，關於這些材料的應用心得你又是哪裡得到的呢？」

    糟糕！說漏嘴了！維勒安一直以來遇到需要向希特勒和其他軍方高層推介逆天的新材料技術的時候，已經習慣了把這些研發成果假借上和法本化學合作的名頭，畢竟法本化學在各種合成材料方面的技術是世界第一的，所以往往能矇混過去，但是現在談到的機械和設備加工肯定不是法本的工程師應該懂得東西。

    維勒安心念電轉，立刻想到了一個暫時可以搪塞的退路，「卡納裡斯將軍，您說的很對——法本化學只是在材料技術領域研發能力強勁，但是這些材料的研發任務還是我之前下達給他們的，具體的應用方還是我當初起家的莫比亞斯集團，我們的工程師在工程裝備領域的技術積累和經驗也是有目共睹的……」

    其實這還不是很說的通，因為莫比亞斯集團的業務一直集中在工程領域，和工業裝備領域差距還是比較大的，但是幸好卡納裡斯這些情報官員對技術的分界不是非常明確，他能知道搞裝備的和搞化學的不是同一家的就不錯了，所以卡納裡斯想了一想就接受了這個說法。「威廉，看來你的公司裡面各類研發奇才還真是不少啊」

    「好了，這個問題就到此為止，威廉為了帝國的軍工技術進步貢獻了那麼多新想法，難道我們不該尊重人家的商業秘密麼？弗蘭茨，這個問題到這裡打住就可以了。」希特勒有點看不下去，更多是基於他對維勒安的完全信任，畢竟維勒安對帝國的付出，他是最清楚的，就算維勒安有所隱瞞，那也應該是基於一些自我保護而已，所以希特勒很大度地為維勒安解圍了。

    「元首，非常感謝您的信任，我認為，在艦隊動力領域，目前我們能夠做的就是這麼多了。此外，目前克虜伯、斯柯達和蒂森鋼鐵在裝甲鋼領域的研究成果是世界最頂尖的，所以我對於裝甲改良方面沒有什麼新的gm性建議。

    既然關於海軍現有艦炮、動力和裝甲的研發方向大家都有了共識，那麼如果大家沒有疑問的話，我們就進入下一個議程，談談海軍的造艦計劃吧。」

    「元首，關於造艦計劃我們海軍之前確實有反覆推敲過，但是今天威廉說的這些信息量比較大，如果威廉說的這些諸如三聯裝大口徑主炮、燃氣輪機動力等新技術全部可以被使用上去的話，我們海軍的實力必然發生很大結構變化，我想我們還是結合威廉的描述重新修訂一份計劃再來討論吧。」

    「這樣也好，帝國的資源不多，我們要把每一塊鋼材用在有價值的地方。」

    於是希特勒宣佈散會，雷德爾和鄧尼茨回去繼續修改他們的造艦計劃，以備數日後再行討論。