大缸径斯特林发动机的想象空间有多大？想想都美得不得了

12月21日，《中国船舶报》发了一个消息称。消息称，近日国内首台大缸径斯特林发动机基础样机在中国船舶集团有限公司旗下第711研究所顺利完成性能试验。该基础样机额定功率达320千瓦，热功转换效率达40%，是目前国际上已知斯特林发动机的最高水平。该基础样机的研制成功，标志着我国在大缸径斯特林发动机关键技术及制造工艺上获得了重要突破，将为后续兆瓦级斯特林发动机的研制打下良好的基础。

听起来很“高大上”。因为消息中说，这是“目前国际上已知斯特林发动机的最高水平”。那么这个斯特林发动机究竟是一个什么东西？它的应用场景是什么样？大缸径斯特林发动机所带来的想象空间有多大？

先说斯特林发动机。斯特林发动机是外燃机，和外燃机相对的就是内燃机，像汽油机、柴油机这都是内燃机。之所以叫它内燃，是因为它的燃烧做功过程都是在气缸内完成的。而外燃，顾名思义就是燃烧在气缸外完成。你像蒸汽机、蒸汽轮机，这都属于外燃机。从应用场景上来说，外燃机比内燃机应用的环境要求要更低。别的不说吧，内燃机首先它是要“挑食”的，必须是液体或者气体燃料才能用；而外燃机就不同了，只要能烧起火来，在外面烧炉子就行了。

所以我们看到各种各样的发电厂，不管是燃煤发电、燃油发电、燃气发电、核发电，全都是用的外燃机。但是斯特林发动机虽然也是外燃机，它却有一个很大的技术限制，那就是功率很难做大。所以以前我们看到斯特林发动机的应用场景很少，大家最熟悉的可能就是AIP潜艇使用的斯特林发动机。

其实潜用的斯特林发动机也是因为它的功率有限，只能作为辅助动力而无法作为主动力。所以我们会看到采用斯特林发动机的AIP潜艇，它的动力装置有三种，一种是柴油机，用于提供水面或通气管状态的大功率的动力源，说白了用来发电的；一个是电池加电动机，这是用于水下推进的；再有就是我们说的斯特林发动机了。一艘潜艇搞三种动力，显然太麻烦，又占地又浪费重量，但是没办法，谁让斯特林发动机做不大呢。

如果斯特林发动机做大了，会怎么样呢？假如就像报道当中所讲到的，兆瓦级的斯特林发动机出来了。所谓兆瓦就是千千瓦，达到这样的功率可以产生什么效果呢？潜艇可以不要柴油机了，装上4~6台斯特林发动机就行了。水面航行的时候，用空气中的氧气，水下航行的时候，用液氧，这样一来，一艘潜艇上三种动力装置的状态就可以简化为一种了。想想有多美吧。

如果再往深里想一想的话，外燃机只需要有热源就可以了。至于热源本身是什么样的形式，对外燃机来说都不重要。所以斯特林发动机是可以和核供热装置相结合的。

以往我们看到的核动力都是使用“烧开水”的办法，把热能转化为机械能，转化为电能。“烧开水”的这一套东西，现在大量使用的是蒸汽轮机。这个东西体积和重量是很难压缩下来的，因为两个巨大的热交换器都摆在那儿了，他们一个是锅炉，一个是冷凝器。而燃气轮主机虽然也不小，但是和这两个交换器比起来，都是小儿科了。能不能把核动力装置做小呢？核反应堆是可以做小的，以现在可以看到的技术，把核反应堆做成麻将桌大小是没问题的。问题是核反应堆做小了，后面的蒸汽轮机做不小，整个动力装置还是小不了。但是大缸径的斯特林发动机就提供了这种可能。既然蒸汽轮机做不小，我不用蒸汽轮机了，我用斯特林发动机。那一下子就可以它做小了，那么核动力装置整体就变小了。这实际上就是很多军迷心心念念的“小堆”核潜艇。

讲到这儿，应用前场景翻来覆去地讲的都是潜艇。能不能换一个其他的应用场景呢？当然能，更高大上的就是在航天领域。航天器在太空中运行，什么东西最要命呢？能源、电力最要命。现在绝大多数用的都是太阳能电池帆板，靠着那点太阳光和面积有限的太阳能帆板产生的电能能有多大？就这一点能量你能干多少事？核能就不一样了。

但是要把核能转化为电能，用地面上使用的“烧开水”的那一套办法显然不行，因为航天发射对重量、体积太敏感了。但换成斯特林发动机就有了这种可能性了。想想看吧。一艘飞船上有一个微型核反应堆，配上斯特林发动机，再加上发电机，这一套动力源达到兆瓦的级别，那就能干不少事了。再配上等离子体火箭发动机，想想都不要太美。如果换个角度往接地气的方面来讲。目前我们用的汽车绝大多数都是内燃机，将来换成斯特林发动机，不爽吗？当然爽了，什么酒精，甲醇、天然气、氢随便烧。如果不是为了实现“碳达峰”“碳中和”，你直接烧煤都可以。

讲到这儿有人可能会问，你为什么开始一开篇就讲了那么多的潜艇的应用场景呢？你注意看一看，这个东西的研发方711所，还有一个通俗的名字，叫上海船用柴油机研究所。