Газотурбинный двигатель на автомобиле

Газотурбинный двигатель и автотранспорт: обзор, плюсы, минусы

Газотурбинный ДВС

Даже не смотря на то, что подавляющее большинство современных автомобилей оснащены именно поршневыми четырехтактными двигателями, история знает примеры попыток установки газотурбинных энергетических установок на стандартное шасси грузовиков или даже легковых авто. Так почему же идея не прижилась и самое главное – как устроен газотурбинный двигатель?

Первое и главное отличие газотурбинного двигателя от поршневого заключается в отсутствии цикличности. К примеру, известно, что поршневые моторы бывают двухтактными или четырехтактными и как следствие рабочий ход у них все равно будет один. Как итог, остальные такты не прибавляют мощности, но делают процесс более энергетически эффективным. В газотурбинном двигателе сжатие топливной смеси, сгорание и выделение энергии происходит каждую секунду. Следовательно, подобная конструкционная особенность предполагает увеличение мощности в 2, а то и в 4 раза больше по сравнению с поршневым мотором.

Главным рабочим органом газотурбинного двигателя являются лопатки. Их форма создана с таким расчетом, дабы обеспечить максимальный КПД всей установки. Изначально воздух сжимается при помощи лопастного компрессора, далее подается в рабочую зону, где впрыскивается топливо, ну а после расширяющиеся газы давят на следующие лопатки и приводят вал во вращение.

Если посмотреть на внутренности газотурбинного двигателя, то мы увидим в нем два ряда лопаток – одни неподвижные, закреплены на корпус, — другие наоборот способны вращается, так как соединены с валом. Такая конструкция объясняется тем, что для получения энергии, газу все равно нужно на что-то опереться, а в данном случае в качестве опоры вsступают как раз те самые неподвижные лопатки корпуса.

Достоинства и недостатки газотурбинных двигателей

Газотурбинный двигатель с одноступенчатым радиальным компрессором, турбиной, рекуператором и воздушными подшипниками

Казалось бы, если газотурбинный двигатель на столько мощный, то логично было бы увидеть его и под капотом какой-нибудь гоночной машины, однако даже болиды Формулы 1 все равно ездят как раз на всем том же поршневом моторе.

Недостатки газотурбинных двигателей

Высокая инертность. Для того чтобы вывести газотурбинный двигатель на максимальную мощность требуется несравнимо больше времени чем классическому бензиновому или даже дизельному мотору. Этот недостаток отчетливо проявится при трогании с места на светофоре.

Низкий КПД. Если вы хорошо знаете теорию строения классического ДВС, то понимаете, что перед сгоранием воздух в камере сжимается в 10-13 раз. Для поршневой схемы проделать подобный трюк не составляет большого труда, а вот лопатки турбины могут обеспечить аналогичную степень сжатия только после достижения предельных оборотов ротора. Следовательно, высокий КПД достижим только на предельных мощностях, в остальных случаях газотурбинный двигатель будет просто пожирать топливо литрами.

Высокий уровень шума. Исходя из особенностей восприятия человеческого уха, высокие частоты кажутся куда более громкими чем низкие. Но газотурбинный двигатель как раз и генерирует огромное разнообразие высокочастотных звуковых колебаний, которые очень сильно раздражающий слух. Именно по этой причине пилоты вертолетов одевают наушники, чтобы поговорить с другими членом экипажа.

Высокая стоимость. Так ротор газотурбинного двигателя вращается просто с бешеной скоростью, то малейшая ошибка в балансировки неминуемо приведет к развалу всей конструкции. Более того, высокие температуры требует применения особых конструкционных материалов, которые стоят в несколько раз дороже обычной стали.

Проблемы в обслуживании. Если классический мотор еще можно кое-как починить, не имея сложного оборудования, то вод с газотурбинным такой фокус не пройдет, а значит, потребуются дорогие услуги специалистов и их техника.

Сложность устройства трансмиссии. Вал ротора ГТД вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту, колеса авто же делают пару сотен об/мин. Следовательно, для преобразования момента потребуется коробка передач с очень большим передаточным числом. Это выливается в сложность конструкции и потери на трение.

Достоинства газотурбинных двигателей

Высокий КПД на предельных мощностях. Для того чтобы в полной мере реализовать это преимущество автомобиль приходится строить по гибридной схеме.

Многотопливность. Двигатель может работать практически на любом жидком горючем топливе.

Простота запуска при экстремальных минусовых температурах. Чтобы завести рассматриваемый двигатель в лютый холод нужно на порядок меньше усилий. Из рассмотренного материала можно сделать вывод, что будущее применение газотурбинных двигателей в автотранспорте перспективно только в схеме гибридов. Но, однако, кардинальное преимущество ГТД даже и в этом случае тоже не очевидно, а вот разница в стоимости вполне.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Почему газотурбинные автомобили не пошли в массовое производство?

Сегодня технический прогресс шагнул так далеко, что кое в чём даже превзошёл самые смелые фантазии недавнего прошлого. На этом фоне поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на автомобилях (а также тракторах ) выглядят странным анахронизмом.

Экспериментальный седельный тягач Chevrolet Turbo Titan III с прицепом-рефрижератором (США, 1965 г.)

ДВС резко контрастирует с давно укоренившимся господством газотурбинных двигателей (ГТД) в авиации и судостроении и совершенно не вписывается в образы будущего, созданные футуристами XX века. Газотурбинный автомобиль Газотурбинный автомобиль
Фото: Журнал «За рулем», № 2, 1956 г., gaz21.ru

Даже супермодные гибридные автомобили используют те же поршневые моторы, а турбины в автотракторной технике нашли надёжное применение лишь для нагнетания воздуха в поршневой ДВС.

Неужели автомобилестроителям не приходило в голову заменить эту «поршневую тарахтелку» на «благородно поющую» турбину? Оказывается, приходило, и не раз. Причём началось это довольно давно.

Краткий экскурс в историю

В 1950−1970-х годах в разных странах велись работы по созданию газотурбинных седельных тягачей, магистральных автобусов и даже легковых автомобилей. Газотурбинный седельный тягач Kenworth рядом с серийным дизельным вариантом Kenworth-524 (США, 1950 г.) Газотурбинный седельный тягач Kenworth рядом с серийным дизельным вариантом Kenworth-524 (США, 1950 г.)
Фото: Журнал «Life», drive2.ru Экспериментальный газотурбинный автобус НАМИ-053 Турбо (СССР, 1959 г.) Экспериментальный газотурбинный автобус НАМИ-053 Турбо (СССР, 1959 г.)
Фото: author.today Rover JET1 (Британия 1950 г.) Rover JET1 (Британия 1950 г.)
Фото: car-day.ru

Многие из них для привлечения внимания были также нашпигованы другими (в т. ч. экзотическими) техническими новшествами и имели эпатажный футуристический дизайн. Экспериментальный автобус Viberti Golden Dolphin (Италия, 1956 г.) Экспериментальный автобус Viberti Golden Dolphin (Италия, 1956 г.)
Фото: autotruck-press.ru Прототип автопоезда Ford Gas Turbine Truck (США, 1964 г.) Прототип автопоезда Ford Gas Turbine Truck (США, 1964 г.)
Фото: autotruck-press.ru Макет двухсекционного магистрального грузовика Chevrolet Bison (США, 1964 г.) Макет двухсекционного магистрального грузовика Chevrolet Bison (США, 1964 г.)
Фото: ax4.ru Грузовое шасси Leyland Gas Turbine (Британия, 1968 г.) Грузовое шасси Leyland Gas Turbine (Британия, 1968 г.)
Фото: autotruck-press.ru Экспериментальный скоростной автобус GM RTX с газовой турбиной GT-309 (США, 1968 г.) Экспериментальный скоростной автобус GM RTX с газовой турбиной GT-309 (США, 1968 г.)
Фото: autotruck-press.ru Газотурбинный автомобиль Chrysler Turbine Car (США, 1963 г.). Компания Chrysler выпустила несколько десятков таких машин Газотурбинный автомобиль Chrysler Turbine Car (США, 1963 г.). Компания Chrysler выпустила несколько десятков таких машин
Фото: autotruck-press.ru

В 1970-х в разных странах (в т. ч. в СССР) были разработаны и испытаны газотурбинные сельскохозяйственные тракторы.

В 1960−1970-е годы в СССР несколько заводов разрабатывали газотурбинные автомобили, в инициативном порядке.

Наиболее успешной была разработка газотурбинного двигателя ГАЗ‑99ДМ для седельного тягача, которая велась Горьковским автозаводе совместно с НАМИ с конца 1960-х по начало 1980-х годов. Этот мощный ГТД также планировалось применять на военных грузовиках Кременчугского автозавода. Опытный образец газотурбинного автомобиля КрАЗ-Э260Е (СССР, 2 половина 1970-х гг.) Опытный образец газотурбинного автомобиля КрАЗ-Э260Е (СССР, 2 половина 1970-х гг.)
Фото: autotruck-press.ru

Почему же ни одна из этих смелых разработок не была поставлена на конвейер? Рассмотрим этот вопрос с технической точки зрения.

Проблемы и перспективы

  1. Потенциально более высокая надёжность и простота обслуживания (связано с простотой конструкции, отсутствием возвратно-поступательного движения и меньшим числом подвижных частей).
  2. Более широкий диапазон частоты вращения выходного вала.
  3. Меньший вес и габариты.

Однако последнее преимущество при ближайшем рассмотрении является очень условным, вскрывая основной недостаток ГТД перед поршневым ДВС.

Газотурбинные автомобили 1950-х годов производили сильное впечатление полупустым подкапотным пространством. Но этот «трюк» удавался за счёт большого потребления топлива. Дело в том, что КПД (экономичность) ГТД довольно низкий, поскольку около 2/3 мощности турбины тратится на привод компрессора, подающего воздух в камеру сгорания.

Читайте также  Как устроена турбина в двигателе автомобиля

При этом температура выхлопных газов турбины очень высока. Избыточную (недоиспользованную) тепловую энергию можно использовать для повышения экономичности двигателя: например, нагревать топливо или воздух (после сжатия компрессором ГТД) перед подачей в камеру сгорания. Для этого в 1960-х годах в составе автомобильных ГТД появились теплообменники. Схема ГТД компании Chrysler с двумя роторными теплообменниками (температуры указаны для режима холостого хода) Схема ГТД компании Chrysler с двумя роторными теплообменниками (температуры указаны для режима холостого хода)
Фото: ru.wikipedia.org

С применением теплообменника расход топлива и температура выхлопа снизились, но всё же недостаточно. Например, утверждается, что компания Chrysler держала в секрете реальный расход топлива своей газотурбинной легковушки, а её выхлоп поджигал траву и заборы в 2 м за собой.

Применение более мощного теплообменника делает транспортное средство с ГТД более тяжёлым, громоздким и дорогим, чем с поршневым ДВС.

В советском ГТД ГАЗ‑99 был использован роторный теплообменник особой конструкции, что значительно повышало топливную эффективность двигателя в сравнении с аналогами. Но и здесь она была, по-видимому, недостаточной.

  • медленная реакция при воздействии на педаль газа (благодаря инерции ротора);
  • разрушительное воздействие пыли на рабочие лопатки (более актуально для внедорожной и карьерной техники).

Для автомобиля с прямым механическим приводом от ГТД на колёса оптимальным является режим движения с постоянной скоростью.

Позитивная сторона

Проблемы инертности и недостаточной экономичности ГТД могут быть решены путём использования его в составе гибридного привода. Гибридный автомобиль — это электромобиль с собственной электростанцией на борту, которая может быть выполнена на основе не только поршневого, но и газотурбинного двигателя.

Электростанция заряжает накопители электроэнергии, которые питают тяговый электродвигатель. Нажимая на «газ», водитель управляет электродвигателем, что обеспечивает быструю реакцию автомобиля, на которую инерция ГТД не влияет.

Дополнительный «бонус» этой схемы — возможность «рекуперации энергии торможения»: при торможении колёса крутят электрогенератор, в связи с чем удаётся вернуть часть энергии, затраченной ранее на разгон машины.

В 1990−2000-х годах в США и Западной Европе были разработаны малые стационарные электростанции мощностью 30−200 кВт с принципиально новыми ГТД, оснащёнными компактными эффективными пластинчатыми теплообменниками оригинальной конструкции.

Принципиальная схема ГТД компании Capstone (температуры указаны для режиме максимальной мощности) Принципиальная схема ГТД компании Capstone (температуры указаны для режиме максимальной мощности)
Фото: manbw.ru

Несколько компаний в разных странах разработали гибридные городские автобусы с использованием этих установок.

Гибридный городской автобус «Тролза-5250» («Экобус») с американской газотурбинной установкой Capstone C65 (Россия, 2000-е гг.) Гибридный городской автобус «Тролза-5250» («Экобус») с американской газотурбинной установкой Capstone C65 (Россия, 2000-е гг.)
Фото: gruzovikpress.ru

Тем не менее эти газотурбинные установки дороги и имеют конструктивные недостатки. Для создания надёжных недорогих турбо-гибридных автомобилей необходима разработка целой линейки специальных ГТД и обеспечение их достаточно массового сбыта. Однако масштабность данной задачи делает её весьма проблематичной для частных компаний.

Таким образом, можно подытожить, что технологический уровень XX века не позволял создать достаточно компактный и экономичный газотурбинный двигатель для автомобиля. В настоящее же время автомобильный газотурбинный двигатель с прямым механическим приводом на колёса потерял актуальность и имеет смысл только в составе гибридного привода. Современные технологии и имеющиеся наработки вполне позволяют создать дешёвый и эффективный газотурбинный «гибрид» для самого широкого применения, но эта технология требует политической воли и больших инвестиций.

Что такое газотурбинные двигатели, почему они не прижились в обычных машинах и как их будут использовать в гибридах

Что такое газотурбинные двигатели, почему они не прижились в обычных машинах и как их будут использовать в гибридах

На проходящем в Женеве автосалоне сразу два автопроизводителя представили концептуальные машины с гибридными силовыми установками, в которых батареи заряжаются миниатюрными газотурбинными двигателями. Обе машины, к слову, китайские. Это седан Hybrid Kinetic H600 с элегантным дизайном от Pininfarina и суперкар Techrules Ren с футуристичной внешностью работы Джорджетто Джуджаро.

Не надо думать, что в данном техническом направлении трудятся лишь китайцы. Несколько лет назад никто иной как Jaguar показал гибридный концепт C-X75 с теми же микротурбинами. Так что же это за технология?

Газотурбинные двигатели впервые нашли серийное применение в конце Второй мировой войны, но. в авиации, на немецких истребителях Messerschmitt. В последующие 20 лет они фактически полностью вытеснили поршневые ДВС в военной и гражданской авиации, в прямом смысле спустив их с небес на землю. Моторы отечественных Ту и Superjet, европейских Airbus и американских Boeing — все это газотурбинные двигатели.

Их принцип действия прост. В камере сгорания воспламеняется топливо, газы под давлением подаются на лопасти турбины, турбина вращается. На одном валу с турбиной расположены лопасти компрессора, который, будучи приводим в движение от турбины, нагнетает воздух в камеру сгорания.

Что такое газотурбинные двигатели, почему они не прижились в обычных машинах и как их будут использовать в гибридах

В авиации на том же валу спереди может располагаться винт (как, например, на самолетах Ан-24), а может более мощный компрессор, который прогоняет воздух через весь двигатель, создавая воздушную струю и тягу для самолета. При этом к валу газотурбинного двигателя можно прицепить не только винт или тяговый компрессор, но и что-то другое. Например, электрогенератор или коробку передач, а через нее соединить такой мотор с колесами автомобиля.

Как видите, все выглядит гораздо проще, чем в поршневом ДВС. Так и есть — проще. Меньше деталей, меньше трущихся частей — это одно из преимуществ газотурбинных двигателей. Второе неоспоримое преимущество — это высокая удельная мощность. Иными словами при равной отдаче газотурбинные моторы в несколько раз легче и компактнее поршневых. Именно этот факт определил их доминирование в авиастроении.

Есть, однако, и существенные недостатки. Именно с ними столкнулись автомобильные конструкторы при попытке установить такой мотор под капот автомобиля. Попыток было много: в США, в Европе и даже в СССР — наши инженеры, в частности, экспериментировали с автобусами.

Выяснилось, что такой мотор потребляет очень много топлива в переходных режимах: на холостом ходу и при наборе скорости. Конструкцию попытались усложнить, применив не один вал, а два: на первом располагался компрессор и малая турбина, которой хватало для вращения компрессора и обеспечения холостого хода. А на втором — основная турбина и отбор мощности на автоматическую коробку передач. На холостом ходу газы на вторую турбину не подавались. А при старте с места открывались заслонки, поток газа направлялся на лопасти тяговой турбины и машина ехала. Такая конструкция, к слову, позволила отказаться от механизма сцепления или гидротрансформатора — поскольку два вала не имели механической связи друг с другом автомобиль не мог заглохнуть.

Что такое газотурбинные двигатели, почему они не прижились в обычных машинах и как их будут использовать в гибридах

Тем ни менее, расход топлива все равно был выше, чем у поршневых двигателей во всех режимах кроме равномерного движения по трассе. Всплыли и другие недостатки, но о них — позже.

Так или иначе, где-то с 70-х годов XX века от идеи отказались. До тех пор, пока не началась нынешняя гибридно-электрическая революция.

Дело было в далеком 2011 году. Компания Opel тогда пригласила журналистов из России в Нидерланды на тест-драйв подзаряжаемого гибрида Ampera (он же Chevrolet Volt), который в General Motors почему-то называли электрокаром.

После поездки у журналистов, в том числе у меня, накопилось много вопросов относительно устройства машины. Отвечать на них пришлось тогдашнему главе электрического подразделения Opel Кристиану Кунстману. Меня интересовало в частности, почему конструкторы выбрали в качестве ДВС для гибрида наиболее архаичный и неэффективный бензиновый атмосферный мотор объемом 1,4 литра.

Что такое газотурбинные двигатели, почему они не прижились в обычных машинах и как их будут использовать в гибридах

Поскольку концепт Jaguar C-X75 тогда уже представили, я спросил у доктора Кунстмана, что он думает насчет того, чтобы установить под капот Opel Ampera микротурбину вместо поршневого ДВС. Ответ меня удивил.

«Это был бы лучший вариант», — признался инженер. «Однако главная проблема заключается в том, что у нас нет таких двигателей. Для их производства пришлось бы полностью перестроить все заводы. Это огромные инвестиции. Но если бы нам пришлось строить моторный завод с нуля, то мы бы крепко задумались над тем, какие двигатели для гибридов там выпускать — поршневые или газотурбинные».

Читайте также  Сухая мойка двигателя

Действительно, если микротурбина не связана ни с колесами, ни с коробкой передач, а лишь вращает генератор, работая в режиме постоянной тяги — значит все проблемы с высоким расходом топлива в переходных режимах отпадают сами собой? Все так. Вот почему китайцы, у которых в отличие от Opel нет заводов поршневых двигателей, и строить предстоит с нуля, сейчас уцепились за эту идею. Увы, расход топлива — не единственный недостаток.

Первый нерешенный минус газотурбинного двигателя — очень высокая температура газов, попадающих на лопасти турбины. В авиации с этим борются за счет использования дорогих термостойких сплавов, но в массовом автомобилестроении это не применимо из-за высокой стоимости.

Что такое газотурбинные двигатели, почему они не прижились в обычных машинах и как их будут использовать в гибридах

Решить проблему еще в 50-е годы пытались за счет теплообменников, которые нагревают входящий воздух и охлаждают газы, выходящие из камеры сгорания. Это повышает КПД и бережет турбину, но заметно усложняет конструкцию двигателя. И китайцам надо иметь это в виду.

Есть и другие сложности. В частности, газотурбинным моторам надо значительно больше воздуха, чем поршневым двигателям. Причем воздуха чистого. У самолетов нет с этим проблем. А у машин — есть. Необходимые воздушные фильтры достигают такого размера, что преимущество микротурбин компактности полностью сводится на нет.

Вы, возможно, в курсе, что газотурбинные моторы пробовали применять на серийных танках: советском Т80 и американском «Абрамсе». Военных привлекло сочетание мощности и компактности мотора. Увы, простые танкисты жаловались на необходимость постоянно чистить огромные воздушные фильтры. И на колоссальный расход топлива — тоже.

Наконец, последний недостаток — токсичность. Опять же, это следствие повышенного расхода топлива в промежуточных режимах. Создатели концептов Techrules и особенно Hybrid Kinetic H600 уверяют, что их микротурбины экологичнее поршневых ДВС. Но точных данных пока не приводят.

В любом случае, все показанные гибридные автомобили, использующие подобную технологию — пока лишь концепты и их серийное будущее покрыто туманом. Но согласитесь, звучит заманчиво!

Что такое ГТД на автомобиль и двигатель

Что такое ГТД на двигатель и что это значит

Начнем с того, что в профессиональных кругах можно часто услышать такое выражение, как ГТД на двигатель или кузов, а также автомобиль с ГТД. Сразу отметим, что в этом случае нужно точно понимать, о чем идет речь. Другими словами, необходимо знать, что такое ГТД двигатель и что представляет собой ГТД на двигатель, кузов или автомобиль. Давайте разбираться более подробно.

ГТД на двигатель: что нужно знать

ГТД на двигатель что нужно знать

Итак, понятие ГТД фигурирует достаточно часто, при этом не все знают, что это такое. Начнем с того, что ГТД означает Грузовая Таможенная Декларация. Если иначе, это документ, который подается в соответствующие органы и содержит необходимые сведения о товаре, который перемещается через границу. Также указываются сведения о лице, которое перемещает данный товар.

Благодаря такой декларации работники таможни могут контролировать оборот ввозимых и вывозимых товаров. При этом двигатель также является товаром, а ГТД на двигатель оформляется в том случае, если производится импорт или экспорт ДВС.

Также важно понимать, что ГТД на двигатель нужно в дальнейшем предоставить в органы Госавтоинспекции в рамках оформления замены двигателя на автомобиле (свап мотора или замена на аналогичный контрактный двигатель).

Также нужно учитывать, что кроме ГТД к двигателю должны при продаже прилагаться и другие сопроводительные документы (договор купли-продажи мотора, копии документов о том, что продавец зарегистрирован в качестве ИП и т.д.) Только наличие всех документов позволит зарегистрировать новый мотор.

В декларации (ГТД) на ДВС указывается номер двигателя, который нужен при регистрации агрегата, также подтверждается легальность ввоза такого двигателя. Сопроводительные документы, соответственно, укажут на законность сделки.

На деле это автомобиль, который разобран, кузов может быть распилен на две части, что позволяет завозить машину не в качестве авто, а в виде запчастей. После пересечения границы ТС снова собирают, кузов могут заварить и затем продать такой транспорт целиком. Еще одним вариантом становится продажа по отдельности кузова, двигателя и т.д.

В норме, даже если машина завозилась по запчастям, на кузов и двигатель должна быть оформлена ГТД. Если таких документов нет, в дальнейшем возникнут серьезные проблемы при попытке провести законную регистрацию ДВС или кузова. Данную особенность нужно обязательно учитывать, а при покупке автомобиля б/у нужно проверять, чтобы номер двигателя совпадал с ПТС и т.д.

ГТД в качестве силового агрегата на автомобиль

Газотурбинный двигатель автомобиля

Разобравшись с понятием ГТД в роли таможенного документа, теперь давайте посмотрим, что такое ГТД в качестве двигателя автомобиля. Сразу отметим, в этом случае ГТД буквально означает газотурбинный двигатель.

Среди различных типов двигателей автомобиля и агрегатов на другой технике, как правило, фигурирует поршневой мотор (дизель, бензин) или его модификации (например, роторно-поршневой двигатель Ванкеля). Сегодня такие агрегаты наиболее распространены и встречаются повсеместно. При этом многие забывают о газотурбинных двигателях (ГТД), особенно если речь заходит об автомобилях.

Результатом совместных усилий известного производителя Боинг и компании Kenworth стал грузовой тягач, который получил газотурбинный агрегат мощностью чуть более 170 л.с. Двигатель получился компактным и легким, при этом без особых усилий разгонял тяжелую машину. Однако в дальнейшем работы над проектом были свернуты.

Номер двигателя не совпадает с ПТС что делатьРекомендуем также прочитать статью о том, что делать, если нет номера двигателя или номер двигателя не совпадает с ПТС. Из этой статьи вы узнаете о том, почему следует перед покупкой транспортных средств проверять номер мотора, а также какие сложности могут возникнуть, если указанный номер ДВС поврежден или отличается от прописанного в документах на авто.

Далее в 60-х появился Big Red Ford, который получил газовую турбину на 600 л.с. Затем был выпущен автобус с аналогичным мотором и еще ряд прототипов. Не так давно (в 2010 г.) немцы из Porsche представили концепт автомобиля с газовой турбиной. Согласно заявлениям производителя, разгон до «сотни» занимает всего 3.4 сек.

Как работает газотурбинный двигатель

Принцип работы и устройство газотурбинного двигателя ГТД

Если не сильно вдаваться в подробности, ГТД состоит из большой камеры сгорания, куда нагнетается воздух под давлением. Давление воздуха создает компрессор. В указанную камеру сгорания также реализована подача горючего газа или жидкого топлива.

Далее топливо и воздух сгорают, происходит нагрев и высвобождается энергия, которая вращает турбину. От турбины часть энергии отдается компрессору для сжатия и подачи воздуха, а другая часть может отдаваться на электрогенератор, винт или же превращаться в реактивную струю.

Если сравнить ГТД и привычный поршневой ДВС, газотурбинные двигатели имеют ряд определенных преимуществ. Прежде всего, следует отметить плавную работу такого двигателя, его простую конструкцию, небольшой вес и размеры. При этом агрегат выдает большую мощность.

Затрагивая вопрос газовых турбин, еще стоит отметить то, что этот двигатель не нуждается в жидкостной системе охлаждения, также нет привычной системы зажигания, которая должна постоянно подавать искру для воспламенения топливно-воздушного заряда. При этом газотурбинные двигатели могут работать на дешевом горючем и т.д.

Замена двигателя на более мощный нюансыРекомендуем также прочитать статью о том, как заменить двигатель на более мощный. Из этой статьи вы узнаете об особенностях установки более мощного мотора на автомобиль, а также о ряде сложностей и нюансов, которые могут возникнуть в процессе такой замены и при дальнейшей необходимости зарегистрировать установленный силовой агрегат.

Что касается дальнейших перспектив, пока такой двигатель нельзя назвать массовым в автоиндустрии, однако попытки установить его на грузовой или легковой автомобиль все же предпринимаются. Энтузиасты даже устанавливали агрегаты данного типа на мотоциклы.

Читайте также  При запуске двигателя машина дергается

Другими словами, электромобили пока еще не способны заставить человечество полностью отказаться от ДВС, при этом сам двигатель внутреннего сгорания также не станет намного более производительным и экологичным, чем он есть сейчас. Получается, с учетом этих особенностей у ГТД также есть шансы в дальнейшем занять свою нишу в автомобилестроении рядом с водородными двигателями, агрегатами, которые работают на альтернативных источниках энергии и т.п.

Забытые эксперименты: тяжелые газотурбинные грузовики 17:50, 11 ноября 2019 Версия для печати

http://www.autotruck-press.ru/

В послевоенные годы уникальным газотурбинным двигателям удалось ненадолго потеснить поршневые моторы на экспериментальных грузовиках. За четверть века на свет появилось лишь несколько удивительных машин нетрадиционной внешности, которые в конце 1970-х навсегда сошли со сцены.

В отличие от одновальных агрегатов для легковушек, на них монтировали мощные и экономичные двухвальные газотурбинные двигатели (ГТД). На их первичном валу были установлены компрессор и приводная турбина, на вторичном помещалась тяговая турбина с отбором мощности на шестеренчатый редуктор для привода колес. Ее вращали отработанные газы из камеры сгорания, которые одновременно подогревали воздух в компрессоре.

Газотурбинные грузовые машины: единство техники и лихого дизайна

Основная доля построенных тяжелых автомобилей с ГТД пришлась на 1960-е годы — разгар «газотурбинной эйфории». Тогда были созданы единичные образцы магистральных седельных тягачей с колесной формулой 6×4 и высокими воздухозаборными и выхлопными трубами, привлекавшие зрителей не своими уникальными возможностями, а необычными внешними формами и изобретательными приманками в интерьере.

Вскоре после войны один из ведущих американских изготовителей тяжелых грузовиков, Kenworth, и авиастроительная компания Boeing создали совместное предприятие по разработке перспективных газотурбинных автомобилей для эксплуатации на скоростных хайвэях США.

Первый в мире тяжелый газотурбинный автомобиль Kenworth (справа) и серийный дизельный вариант Kenworth-524. 1950 год

О воплощении в жизнь этой поначалу секретной задачи стало известно летом 1950 года, когда на сравнительные испытания вышли два капотных автомобиля со спальными отсеками, буксировавшие двухосные полуприцепы-фургоны. Первым был серийный тягач Kenworth-524 с 180-сильным дизелем Cummins. Вторая машина отличалась установкой газовой турбины Boeing 502-8A мощностью 175 л.с. и двумя широкими трубами для подвода свежего воздуха и выброса отработанных газов.

Нос к носу сопоставление размеров силовых агрегатов в моторных отсеках с газовой турбиной (справа) и обычным дизелем

Первый в мире компактный ГТД для тяжелой автотехники в полной комплектации весил 104 килограмма (в девять раз меньше, чем обычный дизель) и умещался на дне моторного отсека со снятыми радиатором и капотом с обеими боковинами. Для понижения рабочего режима турбины служил планетарный редуктор, передававший крутящий момент на механическую коробку передач.

Испытания, проводившиеся в течение двух лет, доказали неприспособленность таких автомобилей к практическому применению. Главные претензии сводились к сильному шуму горячих выхлопных газов и непомерно высокому расходу топлива — до 235 литров на 100 км.

Снятое оперение тягача с миниатюрной газовой турбиной создавало эффект полного отсутствия двигателя под капотом

Так первая и последняя 12-летняя попытка создания и применения тяжелых газотурбинных машин провалилась. На короткое время их заменили эффектные макетные образцы с ГТД, часто вообще не способные передвигаться самостоятельно.

Макетный образец футуристического двухмоторного четырехосного 1000-сильного автомобиля Chevrolet Bison. 1964 год

Считается, что главной целью создания экзотического четырехосного 1000-сильного грузового концепта Chevrolet Bison являлось продвижение в США работ молодого немецкого дизайнера Луиджи Колани. Его творение состояло из двух поворотных тележек с четырьмя ведущими колесами, в задней части которых стояли два ГТД: основной в 300 сил и вспомогательный 700-сильный для разгона и форсирования подъемов. Между ними планировали подвешивать контейнеры или кузов-салон с креслами для отдыха. На деле эффектный «Бизон» оказался неподвижным макетом.

Передняя двухосная ведущая и поворотная тележка грузовика Chevrolet Bison с кабиной водителя и газовой турбиной

Ford Gas Turbine Truck: самый длинный, большой и красный

Самым крупным газотурбинным тягачом был бескапотный концепт-трак Ford Gas Turbine Truck красного цвета, более известный под прозвищем Big Red («Большой и красный»). В составе 30-метрового автопоезда полной массой 77 тонн он буксировал однотипные двухосный полуприцеп-фургон и четырехосный прицеп фирмы Fruehauf.

Эффектный газотурбинный тягач Ford Gas Turbine Truck по прозвищу Big Red с одним полуприцепом и одним прицепом. 1964 год

В стальном моторном отсеке под кабиной помещался 600-сильный ГТД Ford-705, работавший с автоматической трансмиссией Allison. На передних колесах тягача впервые появились телескопические амортизаторы, вместимость топливного бака составляла 1000 литров.

Особого «визга» удостоилась перенасыщенная оригинальными «игрушками» кабина с ровным полом, расположенная на двухметровой высоте. Для входа в нее служили лестница с электроприводом и пневматический механизм входной двери. Скромное рабочее место водителя напоминало пульт управления самолетом. В его распоряжении были кондиционер, холодильник, микроволновая печь, телевизор, умывальник и минитуалет. На демонстрационных пробегах автопоезд развивал скорость 115 км/ч и показал средний расход топлива 100 литров на 100 км. До серийного выпуска он не дошел.

Chevrolet Turbo Titan III: «Титан», не лишенный элегантности

Через год свое место под «газотурбинным солнцем» заняла компания Chevrolet, представившая прозаичный и практичный тягач Turbo Titan III со всеми односкатными колесами, рассчитанный на работу в составе автопоездов полной массой до 35 тонн.

Магистральный 15-метровый автопоезд с тягачом Chevrolet Turbo Titan III и двухосным полуприцепом. 1965 год

На нем применялся серийный ГТД GT-309 мощностью 280 л.с. и автоматическая трансмиссия Allison. И здесь главной новинкой была оригинальная стеклопластиковая кабина с панорамным лобовым окном и характерными боковыми воздухозаборниками (жабрами) с выдвигавшимися фарами. Впервые в кабине появились стереофоническое радио и прообраз мобильного телефона, а обычное рулевое колесо заменила панель с двумя поворотными рукоятками (штурвалами). В течение трех лет автопоезд участвовал в демонстрационных заездах, достигая скорости 113 км/ч. Сложный и дорогой автомобиль в производство тоже не поступил. В 1967 году этот весьма привлекательный автопоезд с изотермическим полуприцепом был отправлен на слом.

Нетрадиционный блок управления автомобилем с двумя дублировавшими друг друга поворотными штурвалами

Следующей новинкой из-за океана стал серийный бескапотный тягач Ford WT-1000D. В задней части его укороченной кабины помещался компактный ГТД Ford A-707 мощностью 375 сил, работавший с пятиступенчатой коробкой передач. Автопоезд служил для проведения рекламных кампаний по расширению работ по газотурбинной технике.

Тягач Ford WT-1000D с ГТД развивавший скорость 95 км/ч. 1966 год

Последней в этом ряду стала британская корпорация Leyland, собравшая партию многоцелевых шасси и тягачей Leyland Gas Turbine с собственным ГТД 2S/350, развивавшим мощность 350-400 л.с. и весившим 500 килограммов.

Грузовое шасси Leyland Gas Turbine с британской газовой турбиной 2S350 мощностью 400 л.с. 1968 год

За кабиной автомобиля Leyland виден ГТД с хромированными воздухозаборной и выхлопной трубами

Советские секретные газотурбинные КрАЗы: несбывшиеся надежды

В 1970-е годы на Кременчугском автозаводе построили два опытных варианта Э260Е и 2Э260Е с ГТД мощностью 350 и 360 сил соответственно. Огромный расход топлива и ненадежность основных узлов привели к закрытию этого проекта.

Опытный газотурбинный грузовик КрАЗ-Э260Е с удлиненным прямоугольным капотом. 1974 год

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: