第九十四章 燃气轮机舰艇
()“很好，很感谢大家那么配合，下面我们来谈一谈一些我们海军建设中的革命xìng新技术的发展方向。首先是动力方面，目前帝国的柴油机已经是世界最强的了，还可以继续深化下去，不过这个领域没什么革命xìng，我要说的是，我们应该在船用引擎领域引进一类完全不同的引擎，那就是燃气轮机。”
“燃气轮机？这不可能，维勒安先生，燃气轮机目前业内效率最高的才打到19%，几年前甚至是13%，而现在最好的蒸汽轮机已经被证实是可以接近25%的效率，单台功率出力也比燃气轮机大得多。”布罗姆福斯造船厂和西门子公司的技术总监纷纷开口质疑维勒安的建议。
要解释这个问题，首先需要知道燃气轮机和蒸汽轮机发展的技术瓶颈差异。
燃气轮机和蒸汽轮机都是使用透平叶轮在高热高压的工质气体吹动下带动转轴转动做功的热机，从最终的做功部分的原理来说，两者是很相似的。
它们的区别在于，蒸汽轮机是把燃料燃烧后的热能用于加热锅炉中的水，让高温水在蒸汽发生器中制造高压水蒸汽来作为驱动工质，因此需要笨重庞大的锅炉。而且多了一道锅炉加热的过程就多了一道热交换，众所周知每次热交换最起码要带来30%的能量损耗，在热能利用不发达的时代，这个数字甚至可以达到60%，而蒸汽轮机要进一步提高效率，现在的科学家也多半是在提高热交换上做文章。
到了燃气轮机这里，这一道热交换就直接省略了，庞大笨重的锅炉也不再需要，因为燃气轮机使用的工质，是燃料在燃烧腔（和内燃机的燃烧腔类似）内使用轴流式空气压缩机加压燃烧后（和内燃机的压然xìng质差不多）产生的高温高压废气本身直接冲向叶轮做功。从热交换效率和设备体积来说，因为不用水蒸气介质和锅炉，燃气轮机必然是未来船用动力取代蒸汽轮机的一个重要方向。
那么，燃气轮机的劣势或者说技术瓶颈在哪里呢？闲言休絮，最关键的一点在于燃烧废气要达到和水蒸气相同的做功压强及出力的话，工质气体的温度要高的多，众所周知使用水蒸气作为工质的时候，因为水是100℃就会沸腾的，当使用200300℃温度的高压水蒸气去冲击叶轮的时候，做功效果就已经不错了——这个温度指标对于20世纪的冶金水平来说毫无压力。
但是以压燃式的燃气轮机来算的话，因为要实现无点火直接压燃（例如：机油机就是点火，柴油机就是压燃），本身燃烧前气体的压强和温度已经较高，要达到出力效果并且带动轴流的压缩机的话，没有700800℃的燃气温度的话，效率根本不可能看。
也就是说，对于燃气轮机来说，工质废气做功时的压强和温度越高，燃气轮机的效率就越高，压缩机上损耗部分的功率占叶轮总输出功率的比例就越小——这就带来了燃气轮机发展地第一个也是最重要的一个瓶颈，也就是热机腔体和叶轮叶片材料在超高温超高压情况下的xìng能，纯铁在1500℃就会融化成铁水，超过1200℃就会开始软化，如果再考虑到为了加强其他机械和抗扭矩xìng能而在铁材里面参入其他金属制成合金，其耐高温xìng能就会进一步下降，这也就是为什么人类明知使用1300乃至1500℃的工质气体做功会让燃气轮机的效率比7800的时候提高数倍，但是直到80年代都没有人做到，实在是因为材料科学不允许。
后世人们在研发超高温燃气轮机的时候，终于发现了只用镍甚至是钴来作为燃气轮机叶片的基材，综合解决了叶轮材料的耐高温和机械xìng能。但是就20世纪3040年代的材料科学水平，且不说特种合金材料的技术积累根本做不到，就算做得到，以德国现有的自然资源布局，大批量把用作高档合金“添加剂”的镍甚至更稀有的钴当作基材主料来使用无疑是在放希特勒的血，就好比一个盐都吃不起的人你却让他把盐拿来当饭吃。
所以，维勒安的话一出口。就引起了在场的诸多专业人士的强烈反应，他们纷纷觉得这是不可能的。
“请问维勒安先生，您觉得如果要让燃气轮机的效率和输出功率足够和现有的战舰用蒸汽轮机相提并论，叶轮和腔体需要耐受多高的工作温度——我们暂且假设气压只有30倍大气压好了。”
“我认为，要显著超越蒸汽轮机的话，这个温度应该在900到1000℃，如果可以达到12001300℃的话，效率比蒸汽轮机倍增也不是不可能。”
一群人看着维勒安信口吹牛目瞪口呆，难不成这个刚才还挺严谨的维勒安长官一下子就专职成大忽悠了？1200℃？亏他敢提出来！“那……那……您难道已经有研发出了可以在这种温度下稳定做功的金属材料了么？”
“毫无疑问，没有”维勒安云淡风轻地回答。
节cāo碎了一地，难不成他是在消遣大家？连希特勒都快坐不住了，一开始的时候看着维勒安表现良好还非常欣慰，现在脸都黑了。
不过幸好维勒安没有让大家等太久，他马上就自圆其说了：“我们为什么要局限于使用金属材料呢？我们可以使用新型的耐火陶瓷，众所周知陶瓷类的材料在耐压、弹xìng模量和耐高温方面的xìng能都是远远高于金属材料的，尤其是耐高温，没有什么金属可以和陶瓷材料相提并论。我在法本化学主持了一项最新的研究，虽然还没有取得决定xìng的成果，但是我可以担保，我们新研发的碳化硅陶瓷在高温xìng能方面肯定可以胜任新的燃气轮机叶轮需要。”
“维勒安长官，也许说陶瓷材料我们不如法本化学专业，但是”莱茵金属公司的技术总监黑着脸站起来，“我想提醒你一点，任何热机叶轮都是高jīng密产品，尤其是当其功率很大时，一点点的外观和质量上的不平衡都会导致很严重的后果，轻则磨损加快数倍噪音巨大，重则直接机毁人亡——纵然你们的碳化硅陶瓷可以达到耐热需要，可是陶瓷材料质地太脆，无法承受任何机械jīng加工是不争的事实！”
果然是内行看门道！莱茵金属公司的总工程师立刻点出了问题的关键——金属可以拿到机床上切割修整，但是陶瓷不可以，如果一块陶瓷哪里有些瑕疵不平，你指望把它放在车床的车刀下面修一修，那么结果无疑就是陶瓷的整体碎裂，因为它丝毫不具备金属材料的延展xìng。而这个时代的模具直接锻压成型的金属叶轮都达不到那种直接一压到位无需jīng加工的jīng度水平，依靠模具烧结成型的陶瓷叶轮无疑更加不可能做到了。
jīng度达不到一次成型的要求，又不能进行机械jīng加工，似乎燃气轮机又陷入了一个无解的境地。但是维勒安还是笑吟吟地接受了对方善意的提醒。
“阁下说得很好，我也是这么觉得的，我们当然不能指望直接对陶瓷材料进行机械jīng加工——但是我们完全没必要这样做，我们现在有一项即将取得成果的新技术，那就是陶瓷颗粒的‘气相沉积法’热压烧结，你们可能听不懂，但是没关系——你们只要把它理解为可以非常均匀牢固地在基材上电镀一层厚厚的陶瓷外壳就可以了，就算内层基材的耐热强度不能达到要求，但是依靠碳化硅陶瓷在热传导方面的迟钝，我们可以保证最终内部基材的受热不会超过一千度。这样的话，那些基材就绝对不会软化，即使软化了也没有关系，因为它外部包结的陶瓷材料才是热机工作过程中的受力主体。”
莱茵金属的总监略一沉吟，很快明白了维勒安言中之意，“如此说来，你们是打算先用多种机械jīng加工手段对金属基材进行jīng密的外形加工后，在确保外观平衡的情况下用你所谓的‘气相沉积法’来制造镀层叶轮咯？维勒安先生，不是我经常喜欢打击你，不知您考虑过没有，燃气轮机的叶轮工作环境不是静态的，它需要承受的温度也许会从几百度到上千度不等。金属材料的热膨胀系数是远远高于非金属材料的，如果你使用的是高温平衡，那么当温度降低时，内层的金属收缩的快必然导致结合脱落，如果你使用的是低温平衡，那么当温度升高时，外层的陶瓷就会裂隙龟裂。”
“毫无疑问，感谢您的提醒，但是我并没有说我要用金属材料作为内层基材——我连基材都打算使用非金属材料，比如法本化学最新研发的‘合成树脂’。请问您还有什么疑问么？说实话我对于您的严谨真是越来越欣赏了，如果您愿意的话，您马上就可以担当这个项目的研发总监。”
“这个……暂时没有什么疑问了，暂时，毕竟我们对于您提出的‘气相沉积法’、‘热压烧结’、‘合成树脂’、‘碳化硅陶瓷’都一无所知。剩下的只能等你们拿出你们的产品才能继续验证了。”
嘴上说着没有疑问了，其实心中还是有些不屑的，所以对方选择了气定神闲地表达自己的无话可说。至于其他一些对于这些jīng密材料科学领域两眼一抹黑的家伙则完全和听天书一样茫然失措。
“威廉，我想问一下——不要误会，我不是怀疑，也不是质疑技术细节。”这一次开口的不是那些工程师和企业家，而是海军情报局的卡纳里斯少将，维勒安曾经的好搭档，“威廉，您刚才说的那些新材料技术都是法本化学的研究成果么？但是，法本化学就算在化工材料领域有着通天彻地之能，他们对于技术装备的研究应该是一无所知的吧，关于这些材料的应用心得你又是哪里得到的呢？”
糟糕！说漏嘴了！维勒安一直以来遇到需要向希特勒和其他军方高层推介逆天的新材料技术的时候，已经习惯了把这些研发成果假借上和法本化学合作的名头，毕竟法本化学在各种合成材料方面的技术是世界第一的，所以往往能蒙混过去，但是现在谈到的机械和设备加工肯定不是法本的工程师应该懂得东西。
维勒安心念电转，立刻想到了一个暂时可以搪塞的退路，“卡纳里斯将军，您说的很对——法本化学只是在材料技术领域研发能力强劲，但是这些材料的研发任务还是我之前下达给他们的，具体的应用方还是我当初起家的莫比亚斯集团，我们的工程师在工程装备领域的技术积累和经验也是有目共睹的……”
其实这还不是很说的通，因为莫比亚斯集团的业务一直集中在工程领域，和工业装备领域差距还是比较大的，但是幸好卡纳里斯这些情报官员对技术的分界不是非常明确，他能知道搞装备的和搞化学的不是同一家的就不错了，所以卡纳里斯想了一想就接受了这个说法。“威廉，看来你的公司里面各类研发奇才还真是不少啊”
“好了，这个问题就到此为止，威廉为了帝国的军工技术进步贡献了那么多新想法，难道我们不该尊重人家的商业秘密么？弗兰茨，这个问题到这里打住就可以了。”希特勒有点看不下去，更多是基于他对维勒安的完全信任，毕竟维勒安对帝国的付出，他是最清楚的，就算维勒安有所隐瞒，那也应该是基于一些自我保护而已，所以希特勒很大度地为维勒安解围了。
“元首，非常感谢您的信任，我认为，在舰队动力领域，目前我们能够做的就是这么多了。此外，目前克虏伯、斯柯达和蒂森钢铁在装甲钢领域的研究成果是世界最顶尖的，所以我对于装甲改良方面没有什么新的GMxìng建议。
既然关于海军现有舰炮、动力和装甲的研发方向大家都有了共识，那么如果大家没有疑问的话，我们就进入下一个议程，谈谈海军的造舰计划吧。”
“元首，关于造舰计划我们海军之前确实有反复推敲过，但是今天威廉说的这些信息量比较大，如果威廉说的这些诸如三联装大口径主炮、燃气轮机动力等新技术全部可以被使用上去的话，我们海军的实力必然发生很大结构变化，我想我们还是结合威廉的描述重新修订一份计划再来讨论吧。”
“这样也好，帝国的资源不多，我们要把每一块钢材用在有价值的地方。”
于是希特勒宣布散会，雷德尔和邓尼茨回去继续修改他们的造舰计划，以备数rì后再行讨论。
“燃气轮机？这不可能，维勒安先生，燃气轮机目前业内效率最高的才打到19%，几年前甚至是13%，而现在最好的蒸汽轮机已经被证实是可以接近25%的效率，单台功率出力也比燃气轮机大得多。”布罗姆福斯造船厂和西门子公司的技术总监纷纷开口质疑维勒安的建议。
要解释这个问题，首先需要知道燃气轮机和蒸汽轮机发展的技术瓶颈差异。
燃气轮机和蒸汽轮机都是使用透平叶轮在高热高压的工质气体吹动下带动转轴转动做功的热机，从最终的做功部分的原理来说，两者是很相似的。
它们的区别在于，蒸汽轮机是把燃料燃烧后的热能用于加热锅炉中的水，让高温水在蒸汽发生器中制造高压水蒸汽来作为驱动工质，因此需要笨重庞大的锅炉。而且多了一道锅炉加热的过程就多了一道热交换，众所周知每次热交换最起码要带来30%的能量损耗，在热能利用不发达的时代，这个数字甚至可以达到60%，而蒸汽轮机要进一步提高效率，现在的科学家也多半是在提高热交换上做文章。
到了燃气轮机这里，这一道热交换就直接省略了，庞大笨重的锅炉也不再需要，因为燃气轮机使用的工质，是燃料在燃烧腔（和内燃机的燃烧腔类似）内使用轴流式空气压缩机加压燃烧后（和内燃机的压然xìng质差不多）产生的高温高压废气本身直接冲向叶轮做功。从热交换效率和设备体积来说，因为不用水蒸气介质和锅炉，燃气轮机必然是未来船用动力取代蒸汽轮机的一个重要方向。
那么，燃气轮机的劣势或者说技术瓶颈在哪里呢？闲言休絮，最关键的一点在于燃烧废气要达到和水蒸气相同的做功压强及出力的话，工质气体的温度要高的多，众所周知使用水蒸气作为工质的时候，因为水是100℃就会沸腾的，当使用200300℃温度的高压水蒸气去冲击叶轮的时候，做功效果就已经不错了——这个温度指标对于20世纪的冶金水平来说毫无压力。
但是以压燃式的燃气轮机来算的话，因为要实现无点火直接压燃（例如：机油机就是点火，柴油机就是压燃），本身燃烧前气体的压强和温度已经较高，要达到出力效果并且带动轴流的压缩机的话，没有700800℃的燃气温度的话，效率根本不可能看。
也就是说，对于燃气轮机来说，工质废气做功时的压强和温度越高，燃气轮机的效率就越高，压缩机上损耗部分的功率占叶轮总输出功率的比例就越小——这就带来了燃气轮机发展地第一个也是最重要的一个瓶颈，也就是热机腔体和叶轮叶片材料在超高温超高压情况下的xìng能，纯铁在1500℃就会融化成铁水，超过1200℃就会开始软化，如果再考虑到为了加强其他机械和抗扭矩xìng能而在铁材里面参入其他金属制成合金，其耐高温xìng能就会进一步下降，这也就是为什么人类明知使用1300乃至1500℃的工质气体做功会让燃气轮机的效率比7800的时候提高数倍，但是直到80年代都没有人做到，实在是因为材料科学不允许。
后世人们在研发超高温燃气轮机的时候，终于发现了只用镍甚至是钴来作为燃气轮机叶片的基材，综合解决了叶轮材料的耐高温和机械xìng能。但是就20世纪3040年代的材料科学水平，且不说特种合金材料的技术积累根本做不到，就算做得到，以德国现有的自然资源布局，大批量把用作高档合金“添加剂”的镍甚至更稀有的钴当作基材主料来使用无疑是在放希特勒的血，就好比一个盐都吃不起的人你却让他把盐拿来当饭吃。
所以，维勒安的话一出口。就引起了在场的诸多专业人士的强烈反应，他们纷纷觉得这是不可能的。
“请问维勒安先生，您觉得如果要让燃气轮机的效率和输出功率足够和现有的战舰用蒸汽轮机相提并论，叶轮和腔体需要耐受多高的工作温度——我们暂且假设气压只有30倍大气压好了。”
“我认为，要显著超越蒸汽轮机的话，这个温度应该在900到1000℃，如果可以达到12001300℃的话，效率比蒸汽轮机倍增也不是不可能。”
一群人看着维勒安信口吹牛目瞪口呆，难不成这个刚才还挺严谨的维勒安长官一下子就专职成大忽悠了？1200℃？亏他敢提出来！“那……那……您难道已经有研发出了可以在这种温度下稳定做功的金属材料了么？”
“毫无疑问，没有”维勒安云淡风轻地回答。
节cāo碎了一地，难不成他是在消遣大家？连希特勒都快坐不住了，一开始的时候看着维勒安表现良好还非常欣慰，现在脸都黑了。
不过幸好维勒安没有让大家等太久，他马上就自圆其说了：“我们为什么要局限于使用金属材料呢？我们可以使用新型的耐火陶瓷，众所周知陶瓷类的材料在耐压、弹xìng模量和耐高温方面的xìng能都是远远高于金属材料的，尤其是耐高温，没有什么金属可以和陶瓷材料相提并论。我在法本化学主持了一项最新的研究，虽然还没有取得决定xìng的成果，但是我可以担保，我们新研发的碳化硅陶瓷在高温xìng能方面肯定可以胜任新的燃气轮机叶轮需要。”
“维勒安长官，也许说陶瓷材料我们不如法本化学专业，但是”莱茵金属公司的技术总监黑着脸站起来，“我想提醒你一点，任何热机叶轮都是高jīng密产品，尤其是当其功率很大时，一点点的外观和质量上的不平衡都会导致很严重的后果，轻则磨损加快数倍噪音巨大，重则直接机毁人亡——纵然你们的碳化硅陶瓷可以达到耐热需要，可是陶瓷材料质地太脆，无法承受任何机械jīng加工是不争的事实！”
果然是内行看门道！莱茵金属公司的总工程师立刻点出了问题的关键——金属可以拿到机床上切割修整，但是陶瓷不可以，如果一块陶瓷哪里有些瑕疵不平，你指望把它放在车床的车刀下面修一修，那么结果无疑就是陶瓷的整体碎裂，因为它丝毫不具备金属材料的延展xìng。而这个时代的模具直接锻压成型的金属叶轮都达不到那种直接一压到位无需jīng加工的jīng度水平，依靠模具烧结成型的陶瓷叶轮无疑更加不可能做到了。
jīng度达不到一次成型的要求，又不能进行机械jīng加工，似乎燃气轮机又陷入了一个无解的境地。但是维勒安还是笑吟吟地接受了对方善意的提醒。
“阁下说得很好，我也是这么觉得的，我们当然不能指望直接对陶瓷材料进行机械jīng加工——但是我们完全没必要这样做，我们现在有一项即将取得成果的新技术，那就是陶瓷颗粒的‘气相沉积法’热压烧结，你们可能听不懂，但是没关系——你们只要把它理解为可以非常均匀牢固地在基材上电镀一层厚厚的陶瓷外壳就可以了，就算内层基材的耐热强度不能达到要求，但是依靠碳化硅陶瓷在热传导方面的迟钝，我们可以保证最终内部基材的受热不会超过一千度。这样的话，那些基材就绝对不会软化，即使软化了也没有关系，因为它外部包结的陶瓷材料才是热机工作过程中的受力主体。”
莱茵金属的总监略一沉吟，很快明白了维勒安言中之意，“如此说来，你们是打算先用多种机械jīng加工手段对金属基材进行jīng密的外形加工后，在确保外观平衡的情况下用你所谓的‘气相沉积法’来制造镀层叶轮咯？维勒安先生，不是我经常喜欢打击你，不知您考虑过没有，燃气轮机的叶轮工作环境不是静态的，它需要承受的温度也许会从几百度到上千度不等。金属材料的热膨胀系数是远远高于非金属材料的，如果你使用的是高温平衡，那么当温度降低时，内层的金属收缩的快必然导致结合脱落，如果你使用的是低温平衡，那么当温度升高时，外层的陶瓷就会裂隙龟裂。”
“毫无疑问，感谢您的提醒，但是我并没有说我要用金属材料作为内层基材——我连基材都打算使用非金属材料，比如法本化学最新研发的‘合成树脂’。请问您还有什么疑问么？说实话我对于您的严谨真是越来越欣赏了，如果您愿意的话，您马上就可以担当这个项目的研发总监。”
“这个……暂时没有什么疑问了，暂时，毕竟我们对于您提出的‘气相沉积法’、‘热压烧结’、‘合成树脂’、‘碳化硅陶瓷’都一无所知。剩下的只能等你们拿出你们的产品才能继续验证了。”
嘴上说着没有疑问了，其实心中还是有些不屑的，所以对方选择了气定神闲地表达自己的无话可说。至于其他一些对于这些jīng密材料科学领域两眼一抹黑的家伙则完全和听天书一样茫然失措。
“威廉，我想问一下——不要误会，我不是怀疑，也不是质疑技术细节。”这一次开口的不是那些工程师和企业家，而是海军情报局的卡纳里斯少将，维勒安曾经的好搭档，“威廉，您刚才说的那些新材料技术都是法本化学的研究成果么？但是，法本化学就算在化工材料领域有着通天彻地之能，他们对于技术装备的研究应该是一无所知的吧，关于这些材料的应用心得你又是哪里得到的呢？”
糟糕！说漏嘴了！维勒安一直以来遇到需要向希特勒和其他军方高层推介逆天的新材料技术的时候，已经习惯了把这些研发成果假借上和法本化学合作的名头，毕竟法本化学在各种合成材料方面的技术是世界第一的，所以往往能蒙混过去，但是现在谈到的机械和设备加工肯定不是法本的工程师应该懂得东西。
维勒安心念电转，立刻想到了一个暂时可以搪塞的退路，“卡纳里斯将军，您说的很对——法本化学只是在材料技术领域研发能力强劲，但是这些材料的研发任务还是我之前下达给他们的，具体的应用方还是我当初起家的莫比亚斯集团，我们的工程师在工程装备领域的技术积累和经验也是有目共睹的……”
其实这还不是很说的通，因为莫比亚斯集团的业务一直集中在工程领域，和工业装备领域差距还是比较大的，但是幸好卡纳里斯这些情报官员对技术的分界不是非常明确，他能知道搞装备的和搞化学的不是同一家的就不错了，所以卡纳里斯想了一想就接受了这个说法。“威廉，看来你的公司里面各类研发奇才还真是不少啊”
“好了，这个问题就到此为止，威廉为了帝国的军工技术进步贡献了那么多新想法，难道我们不该尊重人家的商业秘密么？弗兰茨，这个问题到这里打住就可以了。”希特勒有点看不下去，更多是基于他对维勒安的完全信任，毕竟维勒安对帝国的付出，他是最清楚的，就算维勒安有所隐瞒，那也应该是基于一些自我保护而已，所以希特勒很大度地为维勒安解围了。
“元首，非常感谢您的信任，我认为，在舰队动力领域，目前我们能够做的就是这么多了。此外，目前克虏伯、斯柯达和蒂森钢铁在装甲钢领域的研究成果是世界最顶尖的，所以我对于装甲改良方面没有什么新的GMxìng建议。
既然关于海军现有舰炮、动力和装甲的研发方向大家都有了共识，那么如果大家没有疑问的话，我们就进入下一个议程，谈谈海军的造舰计划吧。”
“元首，关于造舰计划我们海军之前确实有反复推敲过，但是今天威廉说的这些信息量比较大，如果威廉说的这些诸如三联装大口径主炮、燃气轮机动力等新技术全部可以被使用上去的话，我们海军的实力必然发生很大结构变化，我想我们还是结合威廉的描述重新修订一份计划再来讨论吧。”
“这样也好，帝国的资源不多，我们要把每一块钢材用在有价值的地方。”
于是希特勒宣布散会，雷德尔和邓尼茨回去继续修改他们的造舰计划，以备数rì后再行讨论。