История создания гтд реферат
Обновлено: 02.07.2024
Развитие газотурбинных установок (ГТУ). Исторические факты
В 1791 английский изобретатель Дж. Барбер впервые предложил идею создания ГТД с газогенератором, поршневым компрессором, камерой сгорания и газовой турбиной.
Русский инженер П. Д. Кузьминский в 1892 разработал проект, а в 1900 построил ГТД со сгоранием топлива при постоянном давлении, предназначенный для небольшого катера. В этом ГТД была применена многоступенчатая газовая турбина. Испытания не были завершены из-за смерти Кузьминского.
В 1900-04 немецкий инженер Ф. Штольце пытался создать ГТД, но неудачно.
В 1906 французский инженер Р. Арманго и Ш. Лемаль построили ГТД, работавший на керосине, со сгоранием топлива при постоянном давлении, но из-за низкого кпд он не получил промышленного применения.
В 1906 русский инженер В. В. Караводин спроектировал, а в 1908 построил бескомпрессорный ГТД с 4 камерами прерывистого сгорания и газовой турбиной, который при 10 000 об/мин развивал мощность 1,2 квт (1,6 л.с.).
В 1908 по проекту немецкий инженера Х. Хольцварта был построен ГТД прерывистого горения. К 1933 кпд ГТД с прерывистым горением составлял 24%, однако они не нашли широкого промышленного применения.
В России в 1909 инженер Н. В. Герасимов получил патент на ГТД, который был использован им для создания реактивной тяги (турбореактивный ГТД); в 1913 М. Н. Никольской спроектировал ГТД мощностью 120 квт (160 л. с.) с трёхступенчатой газовой турбиной; в 1923 В. И. Базаров предложил схему ГТД, близкую к схемам современных турбовинтовых двигателей; в 1930 В. В. Уваров при участии Н. Р. Брилинга спроектировал, а в 1936 построил ГТД с центробежным компрессором.
В 30-е гг. большой вклад в создание авиационных ГТД внесли советский конструктор А. М. Люлька (ныне академик АН СССР), английский изобретатель Ф. Уиттл, немецкий инженер Л. Франц и др.
В 1939 в Швейцарии был построен и испытан ГТД мощностью 4000 квт (5400 л. с.). Его создателем был словацкий учёный А. Стодола.
В 1939 в Харькове, в лаборатории, руководимой В. М. Маковским, изготовлен ГТД мощностью 736 квт (1000 л.с.). В качестве топлива использован газ, получаемый при подземной газификации угля. Испытания этого ГТД в Горловке были прерваны Великой Отечественной войной.
Большой вклад в развитие и совершенствование ГТД внесли советские учёные и конструкторы: А.Г. Ивченко, В.Я. Климов, Н.Д. Кузнецов, И.И. Кулагин, Т.М. Мелькумов, А.А. Микулин, Б.С. Стечкин, С.К. Туманский, Я.И. Шнеэ, Л.А. Шубенко-Шубин и др.
Со взлетами и падениями интереса связана и судьба ГТД. Построенные в начале нашего века ГТД способны были развивать индикаторную мощность - до 2000 кВт, но эффективная мощность была настолько мала, что признанные ученые и специалисты того времени высказывали сомнение в реальности практического применения ГТД.
В поршневом двигателе возможность увеличить частоту вращения вала ограничена: препятствуют силы инерции поступательно движущихся поршней, увеличиваются массы, поперечное сечение двигателя, а отсюда - рост аэродинамического сопротивления фюзеляжа или моторных гондол самолета. Увеличение среднего эффективного давления связано с огромными пиковыми нагрузками от газовых сил вблизи ВМТ.
Поэтому нужен двигатель, способный пропускать большую массу рабочего тела, но лишенный недостатков поршневого. Таким двигателем и стал ГТД. Если мы хотим иметь компактный двигатель большой мощности, скорость протекающего через него рабочего тела должна быть высокой, значит высокой будет и скорость струи, вытекающей из сопла двигателя.
Чем ближе к единице отношение скоростей полета и вытекающей из сопла реактивной струи, тем выше полезный КПД самолета. Но с ростом скорости увеличиваются аэродинамическое сопротивление и затраты мощности на его преодоление. Для сверхзвуковых истребителей, для которых важны скоростные характеристики, потерями мощности можно пренебречь, а для транспортных или пассажирских самолетов, для которых определяющими параметрами являются дальность полета и экономичность (величины взаимосвязанные), оптимальными являются скорости в пределах 850. 900 км/ч. Поэтому, спустя 2. 3 г. после появления турбореактивных двигателей, были созданы турбовинтовые двигатели, имеющие как турбину компрессора, так и силовую турбину, связанную через редуктор с валом винта.
Известно, что винт, помещенный в направляющий тоннель, имеет гораздо большую эффективность, чем открытый. Но помещать в тоннель тихоходный винт большого диаметра невыгодно, громоздко и аэродинамика ухудшается. Поэтому винт заменили многоступенчатым вентилятором, вращающимся с высокой частотой и способным прокачивать значительное количество рабочего тела - воздуха. И вот в начале 60-х гг. в авиации была реально воплощена идея Люлька - появились турбовентиляторные реактивные двигатели (рис. 128), или так называемые двухконтурные турбореактивные двигатели. Экономичность таких двигателей оказалась существенно выше - при значительной массе прокачивавшегося рабочего тела скорость струи, вытекавшей из сопла, уменьшилась, приблизилась к оптимальной скорости полета. Именно турбовентиляторные двигатели получили самое широкое распространение на самолетах гражданской авиации и на транспортных самолетах.
Успешное внедрение ГТД в авиации уже в начале 50-х гг. привлекло к ним внимание создателей наземных транспортных средств и морских быстроходных судов. Однако непосредственное применение авиационных ГТД на наземные машины оказалось нецелесообразным по многим причинам.
Для наземных машин не так актуальна проблема соотношения массы, габаритов и мощности двигателя. Существующие поршневые двигатели, за редким исключением машин специального назначения или боевых, вполне обеспечивают выполнение возложенных на них задач.
Поэтому на наземном транспорте ГТД может конкурировать с поршневыми при условии, что его экономичность и стоимость производству не будут существенно отличаться от поршневого двигателя. Существенное повышение экономичности ГТД возможно за счет использования теплоты отработавших газов при подогреве в теплообменнике сжатого воздуха. На первых этапах развития транспортных ГТД в конце 50-х - начале 60-х гг. усилия конструкторов были направлены на создание эффективных теплообменников.
Исследования показали, что для двигателей с теплообменниками нецелесообразна слишком высокая степень повышения давления, ее можно ограничить значениями ПИк, равными 5. 7. Для обеспечения такого ПИк оказалось достаточным использовать центробежный компрессор, который, кроме всего, оказался значительно меньше, чем осевой подвержен абразивному воздействию запыленного воздуха, неизбежного при эксплуатации ГТД в наземных условиях. Радиальный центробежный компрессор оказалось возможным применить для транспортных ГТД еще и потому, что на наземной машине отсутствует такое жесткое ограничение по поперечному сечению, как в авиации.
Если для авиационного двигателя характерна достаточно длительная работа на установившихся режимах при полете с крейсерской скоростью, то для наземных транспортных средств характерны резкопеременные режимы работы двигателя в широком диапазоне нагрузок и частот вращения вала. Поэтому наряду с решением общих для ГТД задач совершенствования проточной части за счет тщательного профилирования лопаток, повышения технологической дисциплины изготовления, повышения жаростойкости и жаропрочности конструкции, качества смесеобразования и т.п. конструкторы вынуждены были решать задачи оптимального регулирования мощности и обеспечения экономичности транспортных ГТД на переменных режимах.
Рассмотрим несколько подробнее комбинированные агрегаты с ГТД, которые пригодны только для наземного транспорта или судовых силовых агрегатов.
Даже в современном ГТД основная доля мощности турбины затрачивается на привод компрессора, причем сжатый воздух на входе в камеру сгорания выполняет функции крышки цилиндра. Если эту крышку сделать действительно жесткой? Если вернуться к идее, заложенной в первых конструкциях ГТД периодического сгорания. Такой „жесткой крышкой” с успехом может быть поршневой двигатель-дизель, который одновременно играет роль поршневого насоса (вместо турбокомпрессора) и избыточную часть мощности передает на вал. Причем дизель способен работать на весьма обедненных смесях, в которых избыток кислорода позволяет еще подогреть отработавшие газы перед входом на турбину за счет сжигания топлива в промежуточной камере сгорания.
Если часть мощности турбины использовать для привода компрессора, который обеспечит наддув дизеля, то получается еще более экономичный агрегат. Для наддува дизель-насоса не нужно высоких давлений: достаточно, чтобы степень повышения давления ПИк = 2. Идея комбинированных агрегатов нашла очень широкое развитие, причем ГТД и поршневому двигателю отводились разные роли. В одном случае ГТД превращался просто в агрегат наддува, и он становился турбокомпрессором (мощность отбиралась только с вала поршневого двигателя). В другом, крайнем, случае поршневой двигатель играл роль только компрессора, и тогда отпадала необходимость в целом ряде механизмов. Поршневой двигатель превращался в свободно-поршневой генератор газа. Экономичность таких комбинированных установок оказалась существенно выше, чем у самых совершенных дизелей, не говоря уже об экономичности ГТД.
Всем привет! В этой статье я хочу рассказать о том, как работают авиационные газотурбинные двигатели (ГТД). Я постараюсь сделать это наиболее простым и понятным языком.
Авиационные ГТД можно можно разделить на:
- турбореактивные двигатели (ТРД)
- двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД)
- Турбовинтовые двигатели (ТВД)
- Турбовальные двигатели (ТВаД)
Начнём с турбореактивных двигателей.
Турбореактивные двигатели
Такой тип двигателей был создан в первой половине 20-го века и начал находить себе массовое применение к концу Второй мировой войны. Первым в мире серийным турбореактивным самолетом был немецкий Me.262. ТРД были популярны вплоть до 60-ых годов, после чего их стали вытеснять ТРДД.
Современная фотография Me-262, сделанная в 2016 году
Самый простой турбореактивный двигатель включает в себя следующие элементы:
*здесь и дальше мы будем говорить про дозвуковые скорости. На сверхзвуковой скорости физика меняется, и там все совсем не так.
Компрессор — это устройство, в котором происходит повышение давление воздуха. Компрессор можно характеризовать такой величиной, как степень повышения давления. В современных двигателях оно уже начинает переступать за 40 единиц. Кроме того, в нем увеличивается температура (может быть, где-то до 400 градусов Цельсия).
Камера сгорания — устройство, в котором к сжатому воздуху (после компрессора) подводится тепло из-за горения топлива. Температура в камере сгорания очень высокая, может достигать 2000 градусов Цельсия. Вам может показаться, что давление газа в камере тоже сильно увеличивается, но это не так. Теоретически принято считать, что подвод тепла осуществляется при постоянном давлении. В реальности оно немного падает из-за потерь (проблема несовершенства конструкции).
Турбина — устройство, превращающее часть энергии газа после камеры сгорания в энергию привода компрессора. Так как турбины используются не только в авиации, можно дать более общее определение: это устройство, преобразующее внутреннюю энергию рабочего тела (в нашем случае рабочее тело — это газ) в механическую работу на валу. Как вы могли понять, турбина и компрессор находятся на одном валу и жестко связаны между собой. Если в компрессоре происходит повышение давления газа, то в турбине, наоборот, понижение, то есть газ расширяется.
Сопло — суживающийся канал, в котором происходит преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую (оставшийся запас энергии газа после турбины). Как и в турбине, в сопле происходит расширение газа. Образуется струя, которая, вытекая из сопла, движет самолёт.
С основными элементами разобрались. Но все равно не очень понятно как оно работает? Тогда давайте ещё раз и коротко.
Воздух из атмосферы попадает во входное устройство, где немного сжимается и поступает в компрессор. В компрессоре давление воздуха растёт ещё сильнее, растёт и температура. После компрессора воздух поступает в камеру сгорания и, смешиваясь там с топливом, воспламеняется, что приводит к сильному возрастанию температуры, при, можно сказать, постоянном давлении. После камеры сгорания горячий сжатый газ попадает в турбину. Часть энергии газа расходуется на вращение компрессора турбиной (чтобы он мог выполнять свою функцию, описанную выше), другая часть энергии расходуется на, нужное нам, движение самолёта, из-за того, что газ, пройдя турбину, превращается в реактивную струю в сопле и вырывается из него (сопла) в атмосферу. На этом цикл завершается. Конечно, в реальности все процессы цикла проходят непрерывно.
Такой цикл называется циклом Брайтона, или термодинамическим циклом с непрерывным характером рабочего процесса и подводом тепла при постоянном давлении. По такому циклу работают все ГТД.
Цикл Брайтона в P-V координатах
Н-В — процесс сжатия во входном устройстве
В-К — процесс сжатия в компрессоре
К-Г — изобарический подвод тепла
Г-Т — процесс расширения газа в турбине
Г-С — процесс расширения газа в сопле
С-Н — изобарический отвод тепла в атмосферу
Схематичная конструкция турбореактивного двигателя, где 0-0 — ось двигателя
ТРД может иметь и два вала. В таком случае компрессор состоит из компрессора низкого давления (КНД) и компрессора высокого давления (КВД), а подвод работы будут осуществлять турбина низкого давления (ТНД) и турбина высокого давления (ТВД) соответственно. Такая схема более выгодная газодинамически.
Реальный двигатель такого вида в разрезе
Двухконтурный турбореактивный двигатель
ТРДД, прежде всего, отличается от ТРД тем, что имеет два контура: внешний и внутренний. Внутренний контур содержит в себе то же самое, что и ТРД: компрессор (разделенный на КНД и КВД), камеру сгорания, турбину (разделенную на ТВД и ТНД) и сопло. Внешний контур представляет собой канал, с соплом в конце. В нем нет ни камеры сгорания, ни турбины. Перед обоими контурами (сразу после входного устройства двигателя) стоит ступень компрессора, работающая на оба контура.
Не очень понятная картина выходит, да? Давайте разберемся как оно работает.
Схематичная конструкция двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя
Воздух, попадающий в двигатель, пройдя через первую ступень компрессора низкого давления, разбивается на два потока. Одна часть воздуха идет по внутреннему контуру, где происходят те же процессы, которые были описаны, когда мы разбирали ТРД. Вторая часть воздуха попадает во внешний контур, получив энергию от первой ступени КНД (та, которая работает на два контура). Во внешнем контуре энергия воздуха тратится только на преодоление гидравлических потерь (за счёт трения). В конце этот воздух попадает в сопло внешнего контура, создавая огромную тягу. Тяга, созданная внешним контуром, может составлять 80% тяги всего двигателя.
Одной из важнейших характеристик ТРДД является степень двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение расхода воздуха во внешнем контуре, к расходу воздуха во внутреннем контуре. Это число может быть как больше, так и меньше единицы. На современных двигателях это число переступает за значение в 12 единиц.
Двигатели, степень двухконтурности которых больше двух, принято называть турбовентиляторными, а первую ступень компрессора (ту, что работает на оба контура) вентилятором.
ТРДД самолета Boeing 757-200. На переднем плане видно входное устройство и вентилятор
На некоторых двигателях вентилятор приводится в движение отдельной турбиной, которая ставится ближе всего к соплу внутреннего контура. Тогда двигатель получается трехвальным. Например, по такой схеме выполнены двигатели Rolls Royce RB211 (устанавливались на L1011, B747, B757, B767), Д-18Т (Ан-124), Д-36 (Як-42)
Д-18Т в разрезе изнутри
Главное достоинство ТРДД заключается в возможности создания большой тяги и хорошей экономичности, по сравнению с ТРД.
На этом я хотел бы закончить про ТРДД и перейти к следующему виду двигателей — ТВД.
Турбовинтовые двигатели
Турбовинтовой двигатель, как и турбореактивный, относится к газотурбинным двигателям. И работает он почти как турбореактивный. Элементарный турбовинтовой двигатель состоит из уже знакомых нам элементов: компрессора, камеры сгорания, турбины и сопла. К ним добавляются редуктор и винт.
Принцип работы работы такой же, как у турбореактивного, с разницей в том, что практически вся энергия газа расходуется на турбине на вращение компрессора и на вращение винта через редуктор (здесь винт и редуктор находятся на одном валу с компрессором). Винт создаёт основную долю тяги. Оставшаяся, после турбины, часть энергии направляется в сопло, образуя реактивную тягу, но она мала, может составлять десятую часть от общей. Редуктор в этой схеме нужен для того, чтобы понизить обороты и передать момент, так как турбина может вращаться с очень высокой частотой, например, 10000 оборотов в минуту, а винту нужно только 1500. И винт достаточно тяжелый.
Схематичная конструкция ТВД
Но бывает и другая схема турбовинтовых двигателей: со свободной турбиной.
Её суть в том, что за обычной турбиной компрессора ставится отдельная турбина, которая механически не связана с турбиной компрессора. Такая турбина называется свободной. Связь между турбиной компрессора и свободной турбиной только газодинамическая. От свободной турбины идёт отдельный вал, на который устанавливаются редуктор с винтом. Все остальное работает так же, как и в первом случае. Большинство современных двигателей выполняют именно по такой схеме. Одним из плюсов такой схемы является возможность использования двигателя на земле, как вспомогательную силовую установку (ВСУ), не приводя винт в движение.
Схематичная конструкция ТВД со свободной турбиной
Хочу отметить, что не нужно смотреть на турбовинтовые двигатели как на малоэффективный пережиток прошлого. Я несколько раз слышал такие высказывания, но они неверны.
Турбовинтовой двигатель в некоторых случаях обладает наивысшим КПД, как правило, на самолетах с не очень большими скоростями (например, на 500 км/ч), притом, самолет может быть внушительных размеров. В таком случае, турбовинтовой двигатель может быть в разы выгоднее, рассмотренного ранее, турбореактивного двигателя.
На этом про турбовинтовые двигатели можно заканчивать. Мы потихоньку подошли к понятию турбовального двигателя.
Турбовальный двигатель
Должно быть, большинство читателей здесь вообще впервые слышат такое название. Такой тип двигателей устанавливается на вертолёты.
Турбовальный двигатель очень схож с турбовинтовым двигателем со свободной турбиной. Он также состоит из компрессора, камеры сгорания, турбины компрессора, далее идёт свободная турбина, связанная со всем предыдущем только газодинамически. А вот реактивную тягу такой двигатель не создаёт, реактивного сопла у него нет, только выхлоп. Свободная турбина имеет свой вал, который соединяется к главному редуктору вертолёта (несущего винта). Да, у всех известных мне вертолетов есть такой редуктор, и, как правило, он внушительных размеров. Дело в том, что обороты несущего винта вертолёта очень низкие. Если у самолета, как я писал выше, они могут достигать 1500 об/мин, то у вертолёта, например у Ми-8, всего 193 об/мин.
А обороты двигателя у вертолёта зачастую очень высокие (из-за небольших размеров), и понижать их приходится в сотню и более раз. Бывает такое, что редуктор стоит и на двигателе, и на самом вертолете, например, у Ми-2 и его двигателя ГТД-350.
Схематичная конструкция турбовального двигателя
Двигатель ТВ3-117 от вертолета Ми-8. Справа видны выхлопная труба и приводной вал
Итак, мы рассмотрели четыре типа газотурбинных двигателей. Надеюсь, мой текст был понятен и полезен для вас. Все вопросы и замечания можете писать в комментариях.
Что такое газовая турбина? В первую очередь — более простой по сравнению с поршневым двигатель. Основная часть — вал (или валы) с компрессорным и турбинным колесами. Первое сжимает воздух и подает его в камеру сгорания, куда впрыскивается топливо. Расширяясь, горючая смесь вращает турбинное колесо. Часть энергии турбина отдает компрессору, остальная идет на осуществление движения — в виде реактивной струи (как на фото и видео ниже), привода винта, колеса, другого механизма.
Первые опыты
Безусловно, сейчас это намного более сложный агрегат, имеющий несколько валов с турбинами; теплообменники, регулирующие температуру воздуха; сопловые аппараты, трубопроводы, камеры сгорания. И все-таки в чистом виде это не ДВС с его сложным ГРМ и преобразованием поступательного движения во вращательное. Не зря как минимум теоретическое обоснование работы газовой или, вернее, паровой турбины было сделано еще в древности. А в XIX веке паровые агрегаты с таким принципом функционирования разработали сразу несколько инженеров. Тогда же проводили первые опыты с ГТД — с газотурбинными двигателями. Британец Чарльз Парсонс, уже отметившийся созданием паровых турбин, вращавших электрогенераторы, и паротурбинной установки для миноносца, сконструировал газовую турбину, которую предполагалось использовать на торпедах. Увы, простое устройство не прошло проверку температурой — газы в том двигателе разогревались до 600-700 градусов (сейчас до более чем 1500), и не было металлов, способных без последствий это выдержать.
Интересно, что на бронетехнике к ГТД вернулись только во второй половине 60-х.
Шведский танк Stridsvagn 103 (вернее, противотанковая самоходная артиллерийская установка) был первой боевой машиной, серийно оснащавшейся ГТД. Правда, газовая турбина мощностью 330 л.с. была вспомогательной — на случай выхода из строя основного 240-сильного оппозитного двухтактного дизеля
Многолитровый дизель весил больше тонны, а ГТД менее 100 кг — достаточная разница, чтобы возить на борту дополнительный запас топлива. Но в чем тогда выигрыш по массе? Да и невыгодно это экономически. Газотурбинный тягач эксплуатировался, катался по Америке, но вскоре проект тихо свернули
Будоражил, будоражил умы конструкторов легкий и мощный газотурбинный двигатель. Так, в том же 1950-м в Англии был построен прототип Rover JET1.
Rover JET1 стал первым легковым автомобилем, оснащенным ГТД. В качестве агрегатоносителя была выбрана модель P4 (правое фото). Турбина, сконструированная для него специально, располагалась сзади, отвод выхлопных газов вверх увеличивал прижимную силу на задней оси. На начальном этапе ГТД работал считанные минуты, после чего разваливались подшипники вала и оплавлялись лопатки колес — не было термостойких сплавов. И все же мотор довели до ума, он развивал 230 л.с. при 55 000 об/мин (на холостых было 7000 об/мин; для сравнения: турбина Kenworth крутилась чуть больше 22 000 об/мин) и потреблял 40-45 л/100 км, а в 1950-м и 52-м годах JET1 развил 144 и 245 км/ч соответственно
В США с легковыми ГТД несколько отстали. Зато, наверстывая упущенное, создали сразу несколько поколений концепт-каров. Речь идет о GM и его газотурбинном Firebird.
Шеф-дизайнер GM Харли Эрл моду на авиационный стиль поддержал технически. В 1953-м появился первый газотурбинный Firebird (слева), а до 1958 года было выпущено еще два прототипа (в центре Firebird II, справа Firebird III). Турбины Allison развивали 380, 200 и 220 л.с. Максимум, показанный первым концептом, равнялся 370 км/ч. В машинах было много интересного. Особо отметим титановый кузов на Firebird II и двухцилиндровый поршневой моторчик на Firebird III, который питал второстепенные потребители энергии
В СССР к ГТД на наземном транспорте тоже пришли достаточно рано — развитие реактивной авиации тому способствовало. Причем для реализации проекта было выбрано нетрадиционное шасси — автобус.
Второе дыхание
Никакой из описанных выше проектов 50-х годов не получил дальнейшего развития и тем более серийного продолжения. Однако газотурбинная тема не канула в Лету. За новый виток ее развития по большей части стали отвечать фирмы, ранее бывшие лишь наблюдателями. Хотя вот, например, Rover не стал останавливаться на достигнутом.
Слева направо и сверху вниз: Rover BRM с его рентгеном, красный STP Oil Treatment Special (хорошо видно, где установлена турбина), Howmet TX и Lotus 56B. С 1963 по 1971 годы в 24 часах Ле-Мана, заокеанских сериях и Формуле 1 участвовали болиды с ГТД. Последние развивали от 325 до 540 л.с. и лучше подходили для скоростных трасс с минимумом поворотов — таких как Инди-500. При этом надежность и ресурс были даже выше и больше, чем у поршневых моторов. Но в США ГТД в итоге запретили — на фоне традиционных моторов они выглядели слишком перспективными. А на изобилующих поворотами трассах Формулы 1 ГТД себя не проявили. Сказывалась инерционность турбины, определявшая задумчивость в разгоне
Прототип Chrysler TurboFlite 1961 года. Именно на нем впервые установили ГТД третьего поколения. Под футуристической внешностью скрывалась переработанная техника — регулируемый сопловой аппарат, уменьшивший инерционность турбины
Иными словами, в Chrysler максимально довели конструкцию не только до рабочего состояния — до привычных по поршневым моторам потребительских качеств. Проводили и опросы потенциальных покупателей, которые продемонстрировали: к газотурбинным автомобилям американский обыватель благосклонен. Дело оставалось за малым — серия. К выпуску ее (первоначально предполагалось создать 50-75 экземпляров, но в итоге сделали 55 машин) подошли со всей масштабностью предшествующих работ над ГТД. Внешность создавали с нуля, выпуск температурно нагруженных деталей турбин заказали у компании Howmet, той самой, что участвовала в проекте создания гоночного Howmet TX. Наконец, производство кузовов отдали итальянскому ателье Ghia.
ГТД потребляет огромное количество воздуха. Что не принципиально для воздушной техники, но жизненно важно для наземной. Говорим об очистке воздуха. Взгляните на объем воздушных фильтров Turbine Car — занимают места едва ли не больше, чем сама турбина
Были разрушения турбин, хотя и единичные. Вряд ли это стало поводом для свертывания программы. Просто пока Хюбнер реализовывал свою идею, окружающий мир несколько изменился. На подходе были жесткие эконормы, топливный кризис, а, главное, Chrysler требовалось вложиться в дорогое литейное производство деталей к ГТД, на что у компании не было средств. Хюбнер еще продолжал работы, даже создал газовые турбины 5-го и 6-го поколений. Но в 1971-м признал: — на данный момент приблизить ГТД по сумме качеств к поршневым моторам не удастся. До 1979-го оставшиеся в Chrysler специалисты создали 7-е поколение, где высокотемпературные сплавы отчасти заменяла керамика.
Недолгое время экспериментировал с ГТД Ford — в 1959-м 300-сильная турбина была установлена под капот Thunderbird. На этом легковая газотурбинная программа фирмы закончилась
Тяжелая тема
Кажется, что в 60-е американские производители не особо отслеживали опыт конкурентов. Не процветал промышленный шпионаж? Либо желание приобщиться к авиатехнологиям было очень заманчивым. Так или иначе, но в 1964-65 гг. появились сразу три грузовых прототипа, оснащенных ГТД.
Газовая турбина Ford Big Red (слева) развивала 600 сил, а сам автопоезд, состоявший из тягача и двух трейлеров, имел массу в 77 тонн. Характерной особенностью Chevrolet Bison (в центре) была двухосная тележка с передним приводом. Две турбины в 300 и 700 л.с. располагались в обтекаемом модуле позади кабины. Chevrolet Turbo Titan III, появившийся на год позже (в 1965-м), имел ГТД мощностью 280 сил. Ни один из этих грузовиков даже приблизительно не стал прообразом для серийной модели. То же самое можно сказать и о концептах GMC с Freightliner
С ГТД рождались и такие фантастические проекты, как этот Overland Train — сухопутный поезд, построенный фирмой LeTourneau в 1962-м для использования американскими военными в условиях Аляски. Он имел массу за 120 тонн и длину 174 м. Два моторных прицепа несли по паре 870-сильных газотурбинных двигателей, питавших генераторы, которые отдавали ток каждому из 54 мотор-колес. Питались турбины от отдельного входящего в состав автопоезда прицепа, выделенного под перевозку топлива
Европа: а мы сумеем!
Еще раз отметим: кажется, что каждый производитель, бравшийся за ГТД, начинал работу над ним с чистого листа, без учета опыта, накопленного другими компаниями. И если уж американские коллеги-конкуренты наступали на одни и те же грабли, то что говорить о европейских фирмах? В 60-80-е заменить дизель турбиной на грузовиках пытались Leyland и MAN. Само собой, дальше опытных образцов дело не пошло.
В 1981 году VW испытывал турбину (видимо, собственной разработки), установленную в NSU Ro 80. Двигатель развивал около 150 сил, средний расход топлива составлял 12,6 л/100 км. В том же году Mercedes-Benz создал прототип Auto 2000 (на фото) с тремя перспективными моторами — бензиновым V8, дизельным V6 и ГТД. Последний проектировался в Штутгарте и по характеристикам напоминал мотор VW. Наверное, лишне говорить, что все это не пошло дальше опытных образцов
Итоги
Прототип 2010 года — Jaguar C-X75. В нем две газовых турбины по 34 кг каждая вращают генераторы, вырабатывающие энергию для электромоторов (по разным данным, двух или четырех — мотор-колеса). Пожалуй, такое использование ГТД более рационально, поскольку он работает в устоявшихся режимах (без переходных), на которых может быть экономичен. Но сколько уже было прототипов.
Пока использование газовых турбин в составе гибридных силовых установок под вопросом. Все-таки ГТД, который в чем-то сложнее, в чем-то проще поршневого мотора, требует иных технологий производства, фактически иных производств. Если и будет появляться, то на каких-то эксклюзивных, имиджевых моделях. Но совершенно очевидно, что в том виде, в каком турбины использовались с середины прошлого века, мы их вряд ли увидим. Удел ГТД сейчас — различные шоу-кары и автомобили-рекордсмены. Их фото ниже.
Читайте также: