高效燃气轮机研发与应用从历史发展和现实需求出发，高效燃气轮机技术的研发和应用已经成为当今国际动力领域的热点之一。
本文从燃气轮机的工作原理、技术难点、研发现状、应用领域等角度进行探讨。
一、燃气轮机的工作原理燃气轮机是一种将燃料燃烧产生的高温高压气体通过涡轮机转化为机械能的发电机组。
其主要组成部分包括压气机、燃烧室、涡轮机等。
首先，压气机将大气中的气体压缩，然后将其输送至燃烧室内与燃料混合燃烧，产生高温高压气体。
最后，气体通过涡轮机驱动发电机或其他设备，同时排出废气。
广义而言，燃气轮机可分为航空发动机和工业用途燃气轮机。
针对不同的应用场景，燃气轮机在设计上的特点也有所不同。
二、技术难点在提高燃气轮机效率方面，涡轮机转子设计、材料选择、热力过程优化等是技术难点。
1. 涡轮机转子设计传统的涡轮机转子由多个叶片拼接而成，齿距固定。
但该设计存在一定的缺点，如风阻大、流道阻力大等。
随着工业用途燃气轮机要求功率密度越来越高，传统叶轮的设计难以应对效率提升的需求。
因此，研究人员开始研制航空发动机中常用的下放型涡轮，即将扇叶叶片全部下放为一整个叶轮片，这种新型叶轮可以显著提高流量系数和效率。
此外，涡轮机转子的轴向长度、尺寸等都需要细致推敲，多种设计方法和流场仿真技术得以应用。
2. 材料选择涡轮叶片要能承受高温高压气体的冲刷和侵蚀，同时具备高强度和高硬度等特性。
非常规合金、涂层技术等新材料的应用可有效提高燃气轮机叶片的耐久性和寿命。
截至目前，已经研发的燃气轮机材料种类繁多，以镍基高温合金最为常见。
3. 热力过程优化燃气轮机的热力过程中涉及到压缩、燃烧、膨胀等多个环节，优化这些过程有助于提高轮机热效率。
例如，通过采用高效的液氮冷却技术来减小高温部件受热带来的损失，可有效提高燃气轮机效率。
三、研发现状国内外的燃气轮机技术研发已形成一定规模和水平。
国内高效燃气轮机研究也已经在科学基础上构筑起了一定的工程技术平台。
龙腾燃气轮机、上海机电机械研究总院、国机重型机械集团等国内企业都在该领域进行了大量的研究和实践。
