Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc hiện đang phát triển dòng tua-bin khí công suất lớn QC300 dựa trên nền tảng lõi động cơ WS-25A. Đây sẽ là "trái tim" cho các chiến hạm cỡ lớn của hải quân. Không chỉ dừng lại ở đó, một dòng tua-bin khí khác là QC150, được phát triển từ lõi động cơ WS-15, cũng đang trong quá trình nghiên cứu và sẽ trở thành hệ thống động lực cho các tàu chiến cỡ vừa và nhỏ.
Hai mẫu tua-bin khí này sở hữu tính năng kỹ thuật tiên tiến, vượt trội hơn hẳn so với dòng tua-bin khí GT25000 nội địa hóa trước đây.
Việc Trung Quốc có thể tự chủ thiết kế và chế tạo hai dòng tua-bin khí hạm dụng tiên tiến cùng lúc là một thành tựu độc nhất vô nhị trên thế giới. Bởi lẽ, số quốc gia có đủ năng lực độc lập thiết kế và sản xuất tua-bin khí công suất lớn cho tàu chiến chỉ đếm trên đầu ngón tay. Ngay cả những quốc gia có nền tảng chế tạo động cơ phản lực tiên tiến như Pháp cũng chưa có khả năng tự chủ hoàn toàn trong lĩnh vực này.
Tổng công trình sư Đường cảm thán: "Sự phát triển vượt bậc của động cơ hàng không không chỉ tạo đà cho ngành công nghiệp hàng không, mà còn thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển vũ khí trang bị cho lục quân và hải quân! Mặc dù chúng ta từng nhập khẩu tua-bin khí UGT25000 từ nước ngoài để trang bị cho các tàu khu trục lớp 052B và 052C, nhưng dòng động cơ này bộc lộ không ít vấn đề, đặc biệt là kích thước quá khổ - một đặc điểm cố hữu của các thiết kế cũ. Giờ đây, chúng ta đã có động cơ nội địa tiên tiến, không cần phải phụ thuộc vào công nghệ nước ngoài nữa!"
Lãnh đạo lực lượng không quân cười nói: "Đúng vậy, hiện nay các trang bị hàng không của chúng ta đã chuyển sang sử dụng hoàn toàn động cơ nội địa. Hy vọng các đồng chí hải quân cũng sớm thoát khỏi sự phụ thuộc vào động lực nước ngoài để sử dụng các dòng động cơ tiên tiến do chính chúng ta chế tạo!"
Lâm Bằng khẳng định: "Chắc chắn sẽ như vậy. Cả QC300 và QC150 đều là tua-bin khí thế hệ thứ tư với kỹ thuật tiên tiến và độ tin cậy cao. Tôi tin rằng dòng tua-bin khí hạng nặng QC300 trong tương lai sẽ tiếp tục được nâng cấp, thậm chí có khả năng vượt qua cả dòng MT30 của Rolls-Royce!"
Tổng công trình sư Đường nhận định: "Quả thực, tua-bin khí MT30 của Rolls-Royce hiện là dòng tiên tiến nhất thế giới với công suất đầu ra hơn 50.000 mã lực. Nó xứng danh là tua-bin khí quân dụng mạnh nhất thế giới. Những tàu sân bay khổng lồ như lớp Queen Elizabeth chỉ cần hai tổ máy là có thể đạt tốc độ 25 hải lý/giờ, quả thực rất ấn tượng!"
Lâm Bằng gật đầu: "Đúng vậy. Tàu khu trục 052B của chúng ta sử dụng hai tổ máy UGT25000, dù trọng tải chỉ khoảng 6.000 tấn nhưng tốc độ tối đa cũng chỉ đạt 30 hải lý/giờ. Cùng là hai tổ máy tua-bin khí, dù chênh lệch trọng tải gấp mười lần nhưng tốc độ lại không khác biệt quá lớn, đủ thấy hiệu năng của MT30 thực sự rất ưu việt."
Lãnh đạo không quân cười nói: "Với tua-bin khí hạm dụng công suất lớn, các đồng chí hải quân hoàn toàn có thể hiện thực hóa lộ trình phát triển hệ thống đẩy điện toàn phần. Hai tổ máy QC300 hạng nặng chắc chắn đủ sức giúp các tàu chiến vạn tấn của chúng ta lướt đi trên mặt biển!"
Lâm Bằng đáp: "Đúng là như vậy. Dòng QC150 cũng rất tiềm năng, có thể cung cấp động lực cho các tàu chiến cỡ vừa và nhỏ. Chỉ cần một tổ máy là đủ đáp ứng yêu cầu cho các chiến hạm tác chiến gần bờ tiên tiến."
"Không chỉ dừng lại ở đó, với hai dòng tua-bin khí tiên tiến này, hệ thống đẩy điện toàn phần (IEP) cho tàu chiến hải quân sẽ sớm được hoàn thiện. Hiện tại, kỹ thuật đẩy điện toàn phần của hải quân ta đã đạt trình độ tiên tiến nhất thế giới, không hề thua kém so với Hoa Kỳ," Lâm Bằng hào hứng nói.
Quả thực, hệ thống đẩy điện toàn phần là con đường tất yếu trong tương lai của tàu chiến hải quân. Khái niệm này được hải quân Hoa Kỳ đề xuất từ những năm 90. Trong hệ thống này, điện năng từ các máy phát chính được quản lý thông qua hệ thống biến áp để phân phối linh hoạt cho mọi phụ tải, thay vì cách truyền tải cơ học đơn thuần như trước đây.
Trong các thiết kế tàu chiến truyền thống, động cơ chính không phát điện mà truyền động trực tiếp qua hệ thống trục để quay chân vịt. Tuy nhiên, trên các tàu chiến sử dụng hệ thống đẩy điện toàn phần, động cơ chính tập trung vào việc phát điện. Toàn bộ công suất được chuyển hóa thành điện năng để cung cấp cho mọi hệ thống trên tàu, bao gồm cả động cơ điện điều khiển chân vịt, loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào hộp số và hệ thống trục truyền động cơ học.
Hơn thế nữa, các loại vũ khí năng lượng cao như laser, pháo điện từ, cùng các thiết bị điều khiển hiện đại đều được cấp nguồn từ hệ thống điện toàn phần này. Điều đó đòi hỏi một hệ thống quản lý điện năng tiên tiến. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và máy tính, hệ thống này ngày càng hoàn thiện, mở ra khả năng tích hợp các loại vũ khí tiêu thụ năng lượng lớn như pháo điện từ hay máy phóng điện từ lên tàu chiến.
Chính vì vậy, các tàu sân bay lớp Ford của Mỹ, hay tàu khu trục lớp Zumwalt, đều được trang bị hệ thống đẩy tích hợp điện năng tiên tiến. Tương tự, các tàu khu trục Type 45 của Anh và tàu sân bay lớp Queen Elizabeth cũng áp dụng công nghệ này.
Để vận hành hệ thống đẩy tích hợp điện năng, tàu chiến đòi hỏi phải có máy phát điện với hiệu suất cực cao nhằm cung cấp nguồn điện dồi dào cho toàn bộ hệ thống trên tàu. Do đó, tuabin khí công suất lớn là lựa chọn tối ưu, trong khi động cơ diesel truyền thống rất khó đáp ứng được yêu cầu này.
Bên cạnh đó, các động cơ điện đẩy công suất lớn cũng là thành phần không thể thiếu. Đơn cử như tàu lớp Zumwalt sử dụng hai động cơ điện đẩy, với công suất mỗi máy lên tới 39 megawatt.
Tàu sân bay Queen Elizabeth, mẫu hàng không mẫu hạm chạy hoàn toàn bằng điện đầu tiên trên thế giới, đã chính thức hạ thủy trong năm nay. Đây là nền tảng mà Hải quân Trung Quốc rất mong muốn sở hữu, bởi triết lý thiết kế của nó vô cùng tiên tiến, đặc biệt là hệ thống đẩy toàn điện.
Tàu Queen Elizabeth sở hữu bốn động cơ điện cảm ứng tiên tiến với tổng công suất đạt 80 megawatt, cho phép con tàu đạt tốc độ tối đa 27 hải lý/giờ. Đối với một tàu sân bay hạng trung có lượng giãn nước hơn 60.000 tấn, đây là một thông số kỹ thuật rất ấn tượng.
Đây là một trong những ưu điểm của hệ thống đẩy điện. Một lợi thế khác chính là khả năng giảm thiểu tiếng ồn đáng kể và cho phép điều phối động lực một cách linh hoạt.
Đối với tàu sân bay, hệ thống đẩy tích hợp điện năng đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Lý do là khi thực hiện thao tác cất cánh cho máy bay, tàu cần duy trì tốc độ ổn định ở mức cao; hệ thống đẩy điện giúp tối ưu hóa việc thực hiện nhiệm vụ này.
Một ưu điểm khác là hệ thống đẩy tích hợp điện năng chiếm rất ít không gian, điều này cực kỳ có lợi cho việc tối ưu hóa diện tích bên trong tàu vốn đã rất hạn chế. Các phương thức truyền động truyền thống đòi hỏi hệ thống tuabin hơi nước cồng kềnh, bộ truyền động bánh răng và trục chân vịt phức tạp. Dù là động cơ hạt nhân hay tuabin khí, các loại nồi hơi và thiết bị động lực này đều phải được bố trí trên một trục thẳng ở tầng đáy, chiếm dụng lượng lớn không gian và trọng lượng của tàu.
Khi chuyển sang sử dụng hệ thống đẩy tích hợp điện năng, các hệ thống truyền động cơ khí phức tạp được loại bỏ, thay vào đó là động cơ điện trực tiếp dẫn động chân vịt. Nhờ đó, trọng lượng và không gian chiếm dụng được giảm thiểu đáng kể, đồng thời cho phép bố trí các thiết bị một cách linh hoạt hơn.
Vì vậy, việc phát triển tuabin khí hạng nặng và hệ thống đẩy tích hợp điện năng là yếu tố then chốt đối với sự phát triển của Hải quân Trung Quốc trong tương lai.