砍掉核心部件，效率竟然暴涨30%？燃气轮机迎来百年最大革命！|压缩机|发动机|核心部件|燃料|燃气轮机|燃烧室

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拆开一台燃气轮机，把压缩机给它砍掉，然后重新点火运行。

恭喜你，你发明了一台效率更高的燃气轮机！

它就是——无压缩机燃气轮机。

01 传统燃气轮机的难言之隐

要知道这事儿有多颠覆，咱们得先看看传统燃气轮机是怎么干活的。

传统的燃气轮机工作遵循一个看似雷打不动的流程：吸气→压缩→燃烧→做功。当空气被吸入后，第一步并非直接燃烧，而是必须先通过庞大的多级压缩机。压缩机高速旋转，像一个不知疲倦的壮汉，硬生生把空气压力提高十几倍甚至几十倍，然后再把这些高压空气送进燃烧室与燃料混合点火。

燃烧产生的高温高压气体，像脱缰的野马冲向后方的涡轮，推动涡轮叶片飞速旋转，从而输出动力。

但问题就出在这个压缩过程上。 天下没有免费的午餐，压缩空气需要消耗巨大的能量。在传统的燃气轮机中，涡轮辛苦产生的总功率，通常有一半以上，甚至三分之二，都要回过头来反哺给前面的压缩机，仅仅为了维持系统自身的运转。

这就好比你辛辛苦苦赚了100块钱，结果为了维持赚钱这个行为本身，就得先花掉60块作为成本。这就是传统燃气轮机效率提升遭遇天花板的核心原因之一——最大的内耗，来自于它自己。

02 换条赛道：用“爆炸”代替“燃烧”

既然压缩机是个“能量吸血鬼”，那为什么非得要它呢？

这是因为普通的燃烧（学名叫“爆燃”），是一个缓慢的火焰传播过程，它基本属于“等压燃烧”。也就是说，燃烧前后气体的压力基本不变。普通燃烧只是把气体加热膨胀，如果不借助压缩机提前增压，气体就没有足够的压力去有效推动后面的涡轮干活。

无压缩机燃气轮机的核心突破，就在于它彻底改变了“燃烧”的方式。

它抛弃了传统的缓慢燃烧，转而利用一种极端剧烈的形式——爆震燃烧（Detonation）。

想象一下，普通燃烧像是在缓慢烧荒，而爆震燃烧则像是一连串密集的精确爆破。爆震波的传播速度能达到每秒上千米，属于超音速范畴。在爆震发生的那个极短瞬间，气体不仅温度急剧飙升，压力也会同步剧烈升高。

重点来了：燃烧本身，就直接完成了压缩空气这一步。

如此一来，那个庞大臃肿的机械压缩机就可以光荣下岗了。空气进入发动机后，直接参与爆震，原地生成高温高压气体，然后去推动涡轮。由于原本由压缩机完成的功能被燃烧过程本身取代了，这种发动机在学术上有一个更精确的名字——压力增益燃烧涡轮（Pressure Gain Combustion Turbine）。

03 扔掉包袱，两大优势立竿见影

砍掉压缩机，带来的好处是肉眼可见的：

第一，效率史诗级提升。 既然不再需要拿出大半的能量去伺候压缩机，那么更多的能量就可以转化为实际的对外输出。理论分析表明，基于爆震循环的燃气轮机热效率，有望比传统燃气轮机提高10%到30%。对于一个已经发展了上百年、效率提升哪怕0.1%都要绞尽脑汁的成熟技术来说，30%的理论提升简直是天文数字。
第二，结构极度简化。 压缩机通常是燃气轮机中体积最大、叶片最多、制造工艺最复杂的部分。去掉它，整个系统瞬间清爽。部件数量大幅减少，意味着重量更轻、制造成本更低、潜在的故障点也更少。

04 历史性突破：驯服“爆炸的野兽”

听起来很美好，但为什么这项技术直到今天才露尖尖角？因为太难了。最大的障碍就在于稳定性。

爆震是一种极端的物理过程，压力和温度在微秒级的时间内剧烈波动。想利用它，就相当于要在一个极小的空间里，以极高的频率连续引爆炸弹，还得让炸出来的能量乖乖地去推动涡轮，而不是把机器炸飞。一旦控制不好，爆震就会中断，或者演变成破坏性的震荡。

要让它实用，关键不在于“点燃”一次爆震，而在于让爆震连续、稳定、可控地发生。

现在，这个不可能的任务被突破了。

来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究团队，近期宣布了一项里程碑式的成果。他们设计了一种特殊的环形爆震燃烧系统，成功驯服了这头野兽。