Газотурбинные двигатели, которые чаще всего оглушают вас в заднем ряду коммерческого рейса по пересеченной местности, также использовались в автомобилях и прототипах автомобилей более 60 лет. Если вам, дорогой читатель, кажется, что использование лопастей вентилятора с оглушительными 50 000 об/мин для питания вашего ежедневного водителя кажется плохой идеей, вы будете правы!
В автомобильных приложениях турбины обычно применялись одним из двух способов. Они могли бы использовать систему прямого привода, в которой двигатель непосредственно приводит в движение колеса через трансмиссию, как в обычном двигателе внутреннего сгорания, или гибридную систему, в которой турбина приводит в действие систему электродвигателей в автомобиле.
Сложность всегда была проблемой, которая не остановила многих производителей, больших и малых, от попыток внедрить новую технологию. Сегодня Диск команда здесь, чтобы помочь вам понять, насколько эти бесспорно крутые неудачные эксперименты, направленные на изменение автомобильного ландшафта.
Газотурбинные двигатели бывают разных вариантов, но все стили имеют три основных компонента:вентилятор компрессора, который раскручивает входящий воздух до высокого давления, камера сгорания, в которой сжигается топливо для питания системы, и турбина, вращающаяся за счет сжигания топлива.
Турбина соединена с компрессором с помощью вала, поэтому, когда топливо сгорает и турбина вращается, компрессор активно всасывает больше воздуха и выталкивает его в камеру сгорания, поддерживая подачу мощности. По своей концепции он похож на турбокомпрессор, за исключением того, что он приводится в движение не внешним воздушным потоком — выхлопными газами работающего двигателя, а полностью автономным.
Турбинные двигатели в турбовинтовых и турбовентиляторных двигателях с большим байпасом чаще всего встречаются за пределами военного применения, поскольку они используются для гражданских самолетов. Они хорошо подходят для полетов, потому что побочным продуктом камеры сгорания с чрезвычайно высоким давлением является выхлопной газ с высокой скоростью, который можно использовать для создания тяги. ТРДД с малой двухконтурностью часто используются в современных военных реактивных истребителях. Эти турбины часто имеют вторую камеру впрыска топлива и сгорания после турбины. Эта система известна как форсажная камера и обеспечивает чрезвычайно высокую тягу за счет высокого расхода топлива и тепла — ставит в очередь Кенни Логгинс .
Независимо от того, какое применение, турбины чрезвычайно популярны для полетов, потому что их высокая степень сжатия превосходно работает даже в более разреженном воздухе в милях над Землей, их относительно стабильная рабочая скорость хорошо подходит для крейсерского полета на высоте в течение нескольких часов подряд, а их высокая тяга позволяет более эффективное использование топлива.
Так что же заставило инженеров использовать их для наземных приложений, где ни одно из этих преимуществ не применимо?
У турбинных двигателей есть несколько веских причин рассматривать их для наземного использования. Во-первых, у них относительно мало движущихся частей по сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания, и в результате они теоретически более надежны.
Вторая причина — абсурдно высокий крутящий момент на низких оборотах от относительно небольшого пакета из-за диапазона мощности газовых турбин. По этой причине газовые турбины преобладают в дизель-электрических локомотивах, где для запуска длинных составов ценится высокий крутящий момент.
Последняя причина заключается в том, что они часто могут работать практически на любом типе топлива, будь то бензин, дизель, а в случае с президентом Мексики и его технологической демонстрацией Chrysler Turbine в 60-х годах, текила — вы знаете, вы просто тоже слышал эту песню в твоей голове.
Газотурбинные двигатели для автомобильного применения существуют как концепция, по крайней мере, с конца Второй мировой войны. Однако первый газотурбинный двигатель для дорожного движения был построен и приведен в действие британским производителем Rover в модели JET1, разработанной в 1950 году.
JET1 был концептуальным родстером с турбинным двигателем с прямым приводом, который должен был стать первой из многих моделей Rover с турбиной, которые появятся позже, но его преследовал ужасный пробег (около 6 миль на галлон) и относительно медленное ускорение, что мешало им запустить производство. моделей в ближайшие десятилетия после его постройки.
В 50-х годах Chrysler активно исследовал газовую турбину, даже модернизировал Plymouth 1954 года с газотурбинным двигателем и проехал на нем по США в качестве рекламного трюка и тестового упражнения. В 1963 году они разработали самый известный и широко производимый автомобиль с турбинным двигателем, названный Chrysler Turbine.
Было построено 50 дорожных моделей, которые были переданы представителям общественности в бесплатную двухлетнюю аренду, с общим пробегом 1,1 миллиона миль с 1964 по 1966 год. Они страдали от тех же проблем, что и JET1, а водители жаловались на плохой расход топлива. , чрезвычайно медленное ускорение и высокий уровень шума от турбины с красной линией 60 000 об / мин. Когда Chrysler закрыл проект Turbine, все оригинальные автомобили с кузовом Ghia, кроме девяти, были уничтожены, чтобы предотвратить ущерб для компании в связи с общественностью.
В 70-х годах Toyota пыталась использовать гибридную систему с газовой турбиной в нескольких концепциях, включая Century и Sports 800. Вместо прямого привода колес, как в JET1 и Chrysler Turbine, газовая турбина приводила в действие генератор, который вырабатывал электричество, которое могут быть отправлены непосредственно в двигатели на задних колесах или сохранены в аккумуляторном блоке для последующего использования.
Эта система была разработана, чтобы избежать чрезвычайно низких скоростей ускорения и потенциальных проблем с запуском / остановкой при прямом подключении турбины к трансмиссии, но система аккумуляторов и сложность почти удвоили вес Sports 800 при потере более половины лошадиных сил. Toyota отказалась от исследований гибридных газовых турбин в начале 1980-х годов и разделила исследования гибридов и разработку турбин на отдельные подразделения.
Совсем недавно в продажу поступил турбинный супербайк Marine Turbine Technologies, известный как Y2K за год своего дебюта. С газотурбинным двигателем Rolls Royce 250-C18 он выдает ошеломляющие 320 л. Заявленная максимальная скорость составляет 227 миль в час, но возможность испытать эту дикую езду обойдется вам в 270 000 долларов. Это также было показано в превосходно ужасном фильме Torque.
Концепция газотурбинных двигателей существует с 1000 г. н.э., в древнем Китае, когда нагретый воздух использовался для вращения того, что мы сейчас назвали бы турбиной, приводившей в действие движущиеся произведения искусства, которые выставлялись на ночных фестивалях. Более современные патенты на газотурбинные двигатели датируются 1791 годом, когда Джон Барбер запатентовал элементарную конструкцию безлошадной повозки, но газотурбинный двигатель не имел промышленного успеха до 1939 года, когда в Швейцарии была запущена электростанция Невшатель.
В том же году Heinkel He 178 поднялся в воздух как первый в мире самолет с чисто турбореактивным двигателем, и, несмотря на проблемы со временем полета и надежностью, он проложил путь к послевоенной реактивной эре, поскольку многие другие производители двигателей усовершенствовали и усовершенствовали концепцию реактивного двигателя для позже самолет ближе к концу войны.
Немецкий Messerschmitt Me 262 стал первым боеспособным реактивным самолетом в 1944 году, следуя по стопам He 178, и, хотя его использование было ограничено после краха Третьего рейха, он доказал, что самолеты с газотурбинными двигателями никуда не денутся, поскольку он мог похвастаться высочайшим скорость почти на сто миль в час выше, чем у самого быстрого поршневого самолета союзников того времени.
Газотурбинные двигатели в настоящее время не используются для серийных автомобилей. Ближе всего к производству в недавнем прошлом был концепт Jaguar CX75, в котором использовались микротурбины на дизельном топливе для питания электрической гибридной системы, но автомобиль был списан из-за обострения финансового кризиса.
Вышеупомянутый супербайк Y2K — единственный наземный автомобиль для использования на дорогах, который можно приобрести, но он изготавливается на заказ, а годовой объем производства исчисляется однозначными числами.
Газотурбинные двигатели неоднократно экспериментировались в гонках, поскольку основные проблемы, с которыми сталкивались потребители (а именно, низкий расход топлива и шум), были гораздо меньшими проблемами для гоночных команд.
Самые успешные автомобили были выставлены гоночной командой STP на различных гонках Indy в 60-х годах, начиная с STP Paxton Turbocar, управляемого Парнелли Джонсом. Приводимый в действие газотурбинным вертолетным двигателем ST6, расположенным слева от водителя, он производил 550 лошадиных сил, имел полный привод и имел управляемый водителем воздушный тормоз для замедления. Автомобиль был быстрым - лидировал почти на всех 196 кругах Indianapolis 500 1967 года, - но отказ подшипника вынудил сойти с дистанции за восемь миль до конца гонки. В 1968 году машина разбилась во время тренировки и больше никогда не участвовала в гонках.
Lotus 56 последовал за ним по пятам, пытаясь выиграть Indianapolis 500 с культовым клиновидным профилем автомобилей Lotus с открытыми колесами на десятилетие вперед, но с тем же газотурбинным двигателем ST6, который приводил в действие STP Paxton Turbocar. Несмотря на правила USAC (руководящий орган гонок Indy в то время), предписывающие размеры воздухозаборников, которые почти полностью исключили автомобили с турбинами из гонок, 56 попытался компенсировать недостаток мощности с помощью усовершенствованной подвески и сложной аэродинамики.
К сожалению, машина убила водителя Майка Спенса, когда он неправильно оценил поворот на тренировке и врезался в стену поворота. Кэрролл Шелби немедленно отозвал другие свои автомобили с турбинным двигателем из 500, заявив, что невозможно сделать гоночный автомобиль с турбинным двигателем безопасным и конкурентоспособным. USAC быстро перешел к полному запрету автомобилей с газотурбинными двигателями в Инди, и это означало смерть 56. Он просуществовал недолго в сезоне F1 1971 года, но так и не добился успеха.
Вы знаете, что хотите больше фактов о газотурбинных двигателях!
Мы здесь, чтобы быть опытными гидами во всем, что связано с практическими рекомендациями. Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Комментарий ниже и давайте поговорим! Вы также можете кричать на нас в Твиттере или Инстаграме, вот наши профили.
Джонатон Кляйн:Twitter (@jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)
Тони Маркович:Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)
Крис Тиг:Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)
Виктория Скотт:Twitter (@mikurubaeaahina), Instagram (@reimuracing)
Посмотрите видео полностью рабочего автомобиля Джея Лено Chrysler Turbine 1963 года ниже!
Книги механика
Датчики ускорения
Спидометры
Есть вопрос? Есть профессиональный совет? Отправьте нам сообщение: [email protected]
Каковы различные типы автомобильных двигателей
Страшная лампочка Check Engine и что с этим делать
Каковы преимущества и недостатки страхования от ДТП?
В чем разница между Ford Sync 3, Sync 4 и Sync 4A?
Какие американские двигатели V8 самые мощные?