Автомобили с газотурбинным двигателем

Главная » Техника и технологии

batona.net

Иногда попадаются фотографии старых автомобилей, которые не сразу отличишь от работ художника-абстракциониста. Чаще это просто необычный ракурс обычной машины — но иногда нечто совершенно особое. Это первый европейский автомобиль с газотурбинным двигателем Fiat Turbina, представленный на Туринском автосалоне 1954 года.

Это был довольно длительный проект Фиата: исследования начались еще в 1948 году и закончились на заводском испытательном треке в 1954 году. Заявленная мощность двигателя была 300 л.с. при 22000 оборотах в минуту, а расчетная максимальная скорость — около 250 км / ч. Интересно также, что этому прототипу Фиата принадлежал рекорд для самого низкого коэффициента аэродинамического сопротивления в течение 30 лет.

Но, к сожалению, Fiat Turbina был признан бесперспективным — несмотря на шесть лет разработки и совершенную аэродинамику. Очень высокий расход топлива и постоянные проблемы с перегревом газотурбинного двигателя поставили крест на этом проекте, а интересный прототип тихо переехал в заводской музей Фиата в Турине, где и стоит по сей день.

ГАЗОТУРБИННЫЙ АВТОМОБИЛЬ 

Преимущества Г. а. - отсутствие спец. жидкостного или возд. охлаждения, быстрый пуск двигателя при низких темп-pax воздуха, возможность использования жидких и газообразных топлив, незначит. токсичность отработавших газов и т. п. Однако ГТД сложны в изготовлении и ремонте, требуют применения жаростойких материалов и имеют повыш. расход топлива. Выпускаются ограниченно.

Газотурбинный автомобиль — автомобиль, оборудованный газотурбинным двигателем. Преимущества силовой установки Г. а. малая масса, небольшие размеры, отсутствие специального жидкостного или воздушного охлаждения.

Автомобильный газотурбинный двигатель Ford

В США закончены испытания нового газотурбинного двигателя, выпущенного концерном Ford для установки на грузовые автомобили, тягачи, тяжелые трактора и бульдозеры. Результаты испытаний показали, что достигнутые на данном этапе качества турбины позволяют использовать ее также и на легковых автомобилях

Наиболее существенная особенность газовой турбины в том, что разработчикам удалось достичь топливной экономичности даже лучшей, чем у обычных бензиновых двигателей на всем диапазоне рабочих режимов двигателя. В известных до сих пор газотурбинных двигателях удавалось добиться приближения к экономичности поршневых двигателей лишь на режиме больших нагрузок; на малых же нагрузках бензиновые двигатели, как правило, значительно экономичнее газовых турбин. Более того, удельный расход топлива новой турбины почти на всех режимах ниже, чем у поршневых двигателей.

Все это позволяет рассматривать создание новой турбины, как важный этап в развитии техники газотурбинных автомобилей. Газотурбинный двигатель Ford, модель 704, работает на бензине, керосине и легком дизельном топливе. Его высокие эксплуатационные качества обеспечиваются применением двухступенчатого сжатия воздуха в центробежных компрессорах.

Двигатель весит 300 кг. Его максимальная мощность превышает 300 л. с.

История создания первого авто с турбиной

batona.netТрудно себе представить, но начало исследований в области создания газотурбинного двигателя датируется далеким 1948 годом. Именно тогда компания Fiat задалась целью создать принципиально новый движок, способный разогнать автомобиль до рекордных по тем временам 250 км/час.

Спустя шесть лет, а именно в 1954 году на Туринском автосалоне и была представлена первая модель такого авто & Fiat Turbina. Мощность его двигателя составляла 300 лошадиных сил при 22000 об/мин. При этом конструкция кузова имела самый низкий коэффициент аэродинамического сопротивления, который являлся рекордным на протяжении 30 лет.

Как ни прискорбно, но газотурбинный Fiat Turbina не нашел своих поклонников среди любителей быстрой езды. Автомобиль был признан нерентабельным и бесперспективным и отправлен в заводской музей компании Fiat в Турине, где находится и по сегодняшний день. Так весьма интересный прототип альтернативного двигателя, раскритикованный за большой расход топлива и постоянный перегрев, стал достоянием любопытных и праздных туристов.

Современные разработки и преимущества конструкции авто с таким движком

Автомобиль с газотурбинным двигателем в современном понимании  это гигант большой грузоподъемности или современный автопоезд. Именно для таких агрегатов необходимы мощные, легкие и простые в конструкции установки турбинного типа.

Основным отличием газотурбинного механизма от двигателя внутреннего сгорания является отсутствие возвратно поступательных движущихся деталей, которые подвержены сильному истиранию и износу. Такое отличие позволяет свести к минимуму процесс трения, он присутствует лишь в редукторе и при движении валов. Эта конструкция существенно снижает расход масла, а заодно и вес двигателя.

Ведь теперь нет необходимости в сложной системе подачи масла и омыванию им трущихся деталей мотора.

Следующей отличительной чертой такого движка будут его высокие пусковые качества. Даже маломощный стартер способен обеспечить его пуск при любых температурных показателях. Такое свойство жизненно & необходимо в арктических условиях.

К тому же малая токсичность отработанных газов газотурбинного мотора позволяет агрегату, оснащенному им, проводить работы в узком карьере на любой глубине даже при недостаточной вентиляции.

И это далеко не все преимущества таких моторов.

Почему же не внедряют такие двигатели в массовое производство?

При всей своей простоте и мощности газотурбинный двигатель имеет и ряд недостатков:

  • большой расход топлива;
  • высокие требования к чистоте всасываемого воздуха;
  • большое потребление воздуха;
  • резкое ухудшение экономичности при частичных нагрузках;
  • отсутствие возможности торможения авто двигателем.

Поэтому почти идеальный автомобиль с газотурбинным двигателем в серийное производство пока запускать не будут. 

Как устроен и работает газотурбинный двигатель?

batona.netГазотурбинный двигатель состоит из камеры сгорания, в которой установлены свеча зажигания и форсунка; турбинного колеса с лопатками, установленного на одном валу с компрессором; понижающего редуктора; теплообменника; выпускного трубопровода; впускного канала; диффузора и сопла.

Работа такого двигателя заключается в следующем. При вращении вала компрессора его лопасти захватывают воздух, проходящий через впускной канал. Компрессор увеличивает скорость движения воздуха до 400-500 м/с и нагнетает его в диффузор, на выходе из которого скорость воздуха уменьшается, а давление повышается. Затем воздух поступает в теплообменник, где подогревается теплом отработавших газов, которые омывают набивку теплообменника. Подогретый воздух поступает в камеру сгорания, туда же беспрерывным потоком через форсунку подается жидкое топливо в мелкораспыленном виде. В камере сгорания топливо испаряется, смешивается с воздухом и образует горючую смесь, которая воспламеняется электрической искрой с помощью свечи зажигания. Давление в камере сгорания нарастает, нагретые газы, проходя через сопло, увеличивают скорость движения и попадают на лопатки турбинного колеса, приводя его во вращательное движение. Крутящий момент передается через понижающий редуктор на трансмиссию автомобиля. Отработавшие газы по каналу проходят через набивку теплообменника, подогревают воздух и выходят в атмосферу. В газотурбинном двигателе крутящий момент образуется непосредственно на колесе турбины, что позволяет выполнять двигатель более компактным, при небольших размерах и массе. Отсутствие вспомогательных ходов и непрерывность рабочего процесса позволяют получить большие мощности при небольших размерах газовых турбин, а отсутствие кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов исключает по сравнению о поршневыми двигателями неравномерность вращения вала двигателя. Кроме того, газотурбинные двигатели могут работать на любом жидком или газообразном топливе, легко пускаются при низких температурах, их отработавшие газы менее токсичны, так как сгорание происходит стабильно.

Какие недостатки имеют газотурбинные двигатели?

Это высокая стоимость жаропрочных материалов, необходимость в понижающем редукторе, сложность изготовления, высокая требовательность к очистке воздуха, поступающего в камеру сгорания, недостаточная экономичность. Однако работы над их усовершенствованием ведутся как в нашей стране, так и за рубежом.

Компания Jaguar, работая совместно с компанией Bladon Jets, разработали концептуальный гибридный автомобиль, Jaguar C-X75, который ускоряется до скорости в 100 км/ч всего за 3.4 секунды. Источником энергии, приводящей в движение этот автомобиль, являются два малогабаритных газотурбинных двигателя. Эти двигатели, подобные двигателям турбореактивных самолетов, крутят электрогенераторы, снабжающие энергией четыре электродвигателя.

Услышав термин газотурбинный двигатель, большинство людей представляет себе большой бочкообразный двигатель, расположенный под плоскостями крыльев пассажирского или грузового самолета. Но двигатели Bladon представляют собой конструкцию немногим толще и длиннее запястья руки человека. Схема газотурбинного двигателя является в настоящее время самым эффективным решением для превращения топлива в энергию, двигающую транспортное средство. Это достигается за счет того, что такие двигатели работают на постоянных высоких оборотах, с высоким значением создаваемого давления и температуры.

Но, при движении автомобиля нет необходимости в постоянной подаче энергии, они постоянно останавливаются на перекрестках или иногда очень медленно движутся в пробках. Если газотурбинный двигатель заставлять разгоняться или сбрасывать обороты каждый раз, когда водитель нажимает или отпускает педаль газа, вся топливная экономичность газотурбинного двигателя сойдет на нет.

Поэтому в автомобиле Jaguar C-X75 один из двигателей Bladon постоянно вращается на скорости 80000 оборотов в минуту, вырабатывая постоянное количество электрической энергии. В случае, если такое количество энергии является избыточным для движения автомобиля, лишняя ее часть используется для зарядки литий-ионных аккумуляторных батарей, заряда которых хватает на 160 км пути. Если количества энергии одной турбины не хватает для движения, запускается вторая турбина, обеспечивающая необходимую дополнительную энергии. За счет экономичности газотурбинных двигателей автомобиль Jaguar C-X75 способен преодолеть более 900 км на одной заправке топлива.

Конечно, это не первая попытка людей использовать газотурбинные двигатели в автомобилях. Но все ранние попытки так и остались нереализованными, т.е. в виде единичных опытных образцов. А произошло это из-за того, что конструкция турбины очень плохо поддается миниатюризации, сохраняя при этом все положительные качества таких двигателей. Но компании Bladon удалось разработать и изготовить миниатюрный газотурбинный двигатель, что может стать началом появления гибридных автомобилей, приводимых в действие такими двигателями.

Источники: batona.net, dic.academic.ru, www.zr.ru, vovory.ru, universal_ru_en.academic.ru, avtomobil-1.ru, www.dailytechinfo.org


Это интересно

Где боги сошли на землю?

Заселение островов Полинезии в центральной части Тихого океана началось в 14-13 веке до н.э. Маленькие лодки или ...


Собственный бизнес - с чего начать

Люди делятся на два типа: те, кто работают в найме, и те, кто ищут себя в предпринимательстве ...


Прозрачная лестница в доме

Прозрачная лестница в доме может показаться фантастикой. Но и такое бывает. Если в годы появления производства стекла ...


Черный камень Каабы. Часть4

Что представляет собой Черный камень Каабы неизвестно до сих пор. Одни ученые считают его просто очень ...


  • Организация бизнеса

    Тех, кому не удавалось верно ответить на загадку сфинкса, ждала мгновенная смерть… В преданиях и легендах...

  • Средневековая Япония

    Харон - персонаж греческих мифов о мире мертвых , перевозящий на своем челне души умерших к вратам аида через протекающую в аиде подземную реку Стикс за плату...

Самые читаемые

Амон - Ра

В XXI столетии до нашей эры при фараонах XI династии Среднего царства ... Далее

12 подвигов Геракла

Легенды Греции донесли до нас 12 подвигов Геракла, каждый из которых является ... Далее

Астронавт Гибсон и тайна корабля Джемини

Космическое пространство является малоизученной и враждебной для человека средой, однако его величие ... Далее

Многорукие боги Индии

Маруты - самые древние и непостижимые боги из дружины Рудры или Индры.Согласно ... Далее

© 2010-2018 Объектив-N: Предания и легенды