郭琦　黃晶華

摘? ?要：自燃氣輪機成功制造以來，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、分布式能源、艦船、坦克戰(zhàn)車等軍民領(lǐng)域。為了提高燃氣輪機發(fā)電效率，世界各國科學(xué)家付出了巨大的努力，對燃氣輪機葉片進行高效冷卻便是其中的典型代表。文章通過檢索、統(tǒng)計、分析國內(nèi)外燃氣輪機葉片冷卻專利申請，從中獲得了燃氣輪機葉片冷卻專利申請量的趨勢、主要申請人等。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機;葉片;冷卻

1? ? 燃氣輪機葉片冷卻的重要性

燃氣輪機在軍用、民用、航空航天領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其主要性能指標(biāo)為系統(tǒng)循環(huán)熱效率和輸出功率，其均隨透平進口溫度的增加而增加。要使燃氣輪機性能不斷提高，關(guān)鍵在于提高進口溫度，但伴隨進口溫度的提高，燃氣輪機熱端部件材料的耐熱問題也隨之而來。目前，燃氣輪機的進口溫度遠高于葉片金屬材料的熔點，因此必須采用先進的冷卻方式將葉片溫度降到材料允許范圍之內(nèi)，并且保證不犧牲大的功率和效率。先進的冷卻技術(shù)可使葉片承受更高的工作溫度，提高燃氣輪機的循環(huán)熱效率，延長燃氣輪機使用壽命，提高系統(tǒng)工作的安全性和可靠性。

2? ? 燃氣輪機葉片冷卻專利基礎(chǔ)狀況分析

2.1? 申請量分析

圖1為不同時間段燃氣輪機葉片冷卻的全球?qū)＠暾埩俊Ｔ谕馕臄?shù)據(jù)庫（VEN數(shù)據(jù)庫）對燃氣輪機葉片冷卻專利的統(tǒng)計更能反映燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)的整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)。從申請量來看，燃氣輪機葉片冷卻專利的申請總量呈逐年上升趨勢。

從圖1可以看出，在20世紀(jì)50年代以前，對燃氣輪機葉片冷卻的要求不高，因此，燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)處于技術(shù)的起步初期;20世紀(jì)50—70年代，為低速增長階段;20世紀(jì)80～90年代，為穩(wěn)定階段;到21世紀(jì)后為高速增長階段。全球?qū)＠暾埩孔?0世紀(jì)90年代后期開始一路上漲，2006—2019年申請量高達3 300多項。

CNABS數(shù)據(jù)庫對燃氣輪機葉片冷卻專利的統(tǒng)計由于只具有1985年以后的專利，因此，不能反映世界范圍內(nèi)燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)的發(fā)展趨勢，但它能反映中國申請人關(guān)于燃氣輪機葉片冷卻相關(guān)技術(shù)的研究以及反映國外燃氣輪機技術(shù)強國逐漸重視中國市場的趨勢。截至2019年年底，燃氣輪機葉片冷卻領(lǐng)域的國內(nèi)相關(guān)專利申請總量為824篇，在我國，該項技術(shù)起步較晚，且在2000年之前，燃氣輪機葉片冷卻領(lǐng)域的專利申請量不足100篇，直至2000年后才漸漸引起國內(nèi)的相關(guān)重視，在早期，國內(nèi)對燃氣輪機葉片冷卻的研究主要是對國外研究結(jié)果的消化吸收，直至近幾年，我國對該項技術(shù)的研究不斷深入，同時也反映出在該項技術(shù)發(fā)展早期，國內(nèi)的專利保護意識不強，近幾年國人才逐漸形成了專利保護意識。

2.2? 重要申請人分析

根據(jù)申請量分析，并結(jié)合前期統(tǒng)計結(jié)果將上述關(guān)于燃氣輪機葉片冷卻專利申請量較大的申請人總結(jié)如圖2所示。

由圖2可知，在燃氣輪機葉片冷卻領(lǐng)域，通用電氣公司相關(guān)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)處于全球領(lǐng)軍地位，對燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)的發(fā)展作出了一定的貢獻。

從全球?qū)＠暾埩颗琶闆r，可以看到在全球范圍內(nèi)，美國申請量大大高于其他國家的申請量，這與美國對燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)創(chuàng)新的重視密不可分，而我國申請量占全球申請量的比重很小，且專利的申請主要聚集在近幾年，可以看出我國對燃氣輪機葉片冷卻領(lǐng)域開始重視，頗有“奮起直追”的趨勢。

在燃氣輪機葉片冷卻領(lǐng)域國內(nèi)專利申請量排名靠前的申請人中，通用電氣公司與西門子公司的相關(guān)技術(shù)在我國的專利申請量名列前茅，在中國企業(yè)、研究院所中，中國科學(xué)院工程熱物理研究所申請量位居第一，隨后是北京航空航天大學(xué)，雖然國內(nèi)企業(yè)中4大主機廠葉片冷卻技術(shù)領(lǐng)域也擁有一定的專利申請量，但總量較少，且這些企業(yè)相關(guān)專利的申請日都比較靠后，這體現(xiàn)了我國企業(yè)開始重視對相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和專利的保護。

3? ? 結(jié)語

燃氣輪機葉片冷卻也是全球?qū)＠暾埖臒狳c領(lǐng)域，專利主要集中在冷卻通道、冷卻孔和冷卻方式等方面。冷卻通道、冷卻孔和冷卻機制等方面的研究在近幾年的專利申請增長明顯。通用電氣、西門子、三菱重工等企業(yè)在華專利布局多年，國內(nèi)專利侵權(quán)風(fēng)險較高。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)重視技術(shù)引進、消化吸收再創(chuàng)新，積極開展外圍專利布局。

燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)發(fā)展方向在冷卻結(jié)構(gòu)改進，氣膜冷卻、發(fā)散冷卻、沖擊冷卻和對流冷卻等多種冷卻方式組合使用，新型冷卻介質(zhì)利用，重點在于冷卻結(jié)構(gòu)改進、提高冷卻結(jié)構(gòu)加工工藝水平。

[參考文獻]

[1]譚艷青，姜東坡.燃氣輪機葉片冷卻技術(shù)的發(fā)展[J].裝備制造技術(shù)，2014（7）：208-210.