Как появился газотурбинный двигатель на автомобиле?
Под газотурбинным двигателем подразумевают двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую.
Основная сфера применения такого типа двигателя – это авиация и танковая промышленность. Ввиду определенных технических ограничений газотурбинный двигатель для автомобиля изначально было использовать крайне сложно. Но теперь эта схема запущена и активно внедряется в систему функционала .
Появление газотурбинного двигателя на автомобиле
Автомобильный двигатель такого типа представляет собой два агрегата: и газогенератор. Основное отличие газогенератора автомобильного двигателя от авиационного заключается в том, что газы после выхода из камеры сгорания попадают в турбину, которая собственно и запускает . Основное преимущество – это наличие теплообменника, который и уменьшает шум от отработанных газов.
Использование подобной установки компенсирует отсутствие гидротраснформатора и поршневого двигателя. Потому необходимость использования сложных гидромеханических коробок передач отпадает, а также упрощается управление самим автомобилем.
Виды газотурбинных двигателей
Среди основных видов, используемых при производстве легковых автомобилей, называют два типа двигателей:
- Двухвальный с теплообменником. Такой тип можно встретить чаще всего. Использование таких двигателей улучшает динамические свойства машины и сводит к минимуму количество ступеней в коробке передач. Автомобили с реактивными двигателями такого типа при разгоне практически не требуют переключения коробки передач. Среди недостатков можно назвать увеличение массы агрегата за счет использования дополнительных деталей (воздуховода и теплообменника).
Двухвальный газотурбинный двигатель
- Двигатель со свободно-поршневым газовым генератором. Такой тип считается самым перспективным в плане . Схема конструкции двигателя представляет собой блок, который объединяет двухтактный дизель и поршневой компрессор.
Принцип работы свободно-поршневого газотурбинного двигателя
Среди главных отличий между газотурбинным и поршневым типами двигателей называют отсутствие цикличности. В первом типе сжатие топливной смеси, выделение энергии происходит каждую секунду.
Главной движущей силой в работе газотурбинного двигателя являются лопатки. Они имеют такую форму, чтобы увеличить уровень КПД. Сжатие воздуха происходит изначально в лопастном компрессоре, после чего поступает в рабочую зону. И уже здесь впрыскивается топливо. Внутренняя конструкция двигателя представляет собой сложный механизм, где можно заметить два ряда лопаток, один из которых является неподвижным и закреплен на корпусе. Вторые же соединены с валом, в результате чего и происходит их вращение. Подобный вид конструкции объясняется тем, что газу при поступлении требуется опора, которую и выполняют неподвижные лопатки.
Общая схема устройства газотурбинного двигателя
В газотурбинных двигателях автомобиля применяются два вида турбин: центростремительные и осевые. Тяговая выполняет роль осевой турбины, а компрессорная – центростремительной. Вал компрессора в движение приводит стартер.
Газотурбинный двигатель отличается высокой пусковой способностью. Он может принять основную нагрузку уже через пару минут после запуска. Двигатель максимально уравновешен, поэтому рама для поршневого двигателя по массе значительно превосходит раму для газотурбинного.
Достоинства и недостатки газотурбинных двигателей
Если сравнивать их с поршневыми моторами, в плане функционала газотурбинные двигатели их превосходят в разы. Устройство обладает высокой мощностью, потому может развивать большие обороты, однако в результате этого отличается габаритными размерами. Топливным материалом выступают либо керосин, либо дизельное топливо. Однако масса такого двигателя раз в 10 меньше, чем аналогичного по мощности двигателя внутреннего сгорания.
В системе газотурбинного двигателя не предусмотрено наличие трущихся деталей, потому в этом случае не требуется. Есть некоторые недостатки, которыми отличается в некоторых случаях газотурбинный двигатель. Расход топлива иногда превышает норму, поскольку оно тратится на искусственное ограничение температуры газов. Металлы, которые устойчивы к подобным температурам, достаточно дорогие. Эта проблема вызывает повышенный интерес у ученых, которые в скором времени планируют разработать более экономически выгодные газотурбинные двигатели.
Среди прочих неудобств в использовании газотурбинных двигателей можно назвать высокий уровень шума. Этот двигатель генерирует огромное количество колебаний на низких частотах, что является более восприимчивым для слуха человека. Помимо этого, если традиционные моторы автомобилей можно , не имея под рукой сложного оборудования, то газотурбинный двигатель своими руками починить уже не получится.
Среди общих плюсов использования можно отметить, что двигатель заводится и набирает обороты при любой температуре, даже в . Также среди преимуществ следует отметить удобство установки на автомобиль. Здесь не нужно сцепление, потому что раскручивание вала происходит при неподвижной тяговой турбине. Это значительно облегчает последующую работу водителя.
Перспективы развития и улучшения двигателя
Сейчас у ученых основной проблемой является разработка способа понижения расхода топлива. Повышение эргономичности может достигаться в случае:
- Увеличения КПД центробежных процессоров;
- Повышения температуры и давления газов и использования тепла исходящих газов.
Идея использования теплообменника не является новой. Но ситуация в сторону уменьшения размеров, массы двигателя, обеспечения полной передачи тепла от газа к воздуху при минимальных потерях давления.
➤
Почему автомобиль с газотурбинным двигателем так и не пошел в производство
Поршневые двигатели уже в 60-е годы прошлого столетия считались анахронизмом, ищущим свою альтернативу. Но до сих пор подавляющее количество автомобилей работают от двигателя внутреннего сгорания. В свое время мир уже испытал эйфорию по поводу машин, работающих на электроэнергии, но несмотря на всеобщее стремление, электрокар так и не стал повседневным транспортным средством. И вопрос, произойдет ли это теперь?
Но тогда же, в середине прошлого столетия, в какой-то момент будущее виделось по-другому. Некоторые попытались сделать ставку на реактивный двигатель. Вдохновляло его применение на самолетах, поэтому не удивительно, что многим казалось, внеся соответствующие изменения, его можно использовать на железнодорожных локомотивах и автомобилях.
На локомотивах они появились, а вот автомобилю так и не пришлось применить его в серийных моделях. Хотя некоторые пытались внедрить такой агрегат и даже изготовили прототипы. Наиболее известным брендом, работавшим над реактивным автомобилем, был американский Chrysler. Инженер Джордж Хюбнер загорелся этой идеей и убедил группу управления, что небольшая турбина будет лучше поршневого двигателя, в котором большие «куски металла летают взад вперед» сотни раз в секунду. А реактивный двигатель, как тогда считалось, можно заправлять практически любым топливом — «от бензина и дизтоплива до кухонного арахисового масла и духов вашей жены».
Первый автомобиль с реактивной турбиной Chrysler представил в 1954 году. Это был Plymouth Belvedere, названный Turbine Cars. С 1963 по 1964 годы был выпущен целый парк таких автомобилей, состоящий из 55 экземпляров. Кузов, производившийся итальянской фирмой Ghia, имел футуристический дизайн с множеством деталей, повторяющих силуэт реактивного двигателя, и был окрашен в оранжево-коричневый цвет. Автомобиль сильно отличался от остальных машин, которые в то время были похожи друг на друга бОльше, чем сегодня.
Под капотом скрывался газотурбинный двигатель, разработанный Chrysler с обозначением А831. Максимальные обороты достигали 44 600 об/мин, а на холостом ходу — 22 000 об/мин. Несмотря на мощность в 130 л.с., крутящий момент составлял 576 Нм на самых низких оборотах, но с их увеличением он падал. На выходе стоял редуктор, снижающий скорость вращения до 5 000 об/мин, а за ним — автоматическая коробка передач.
Главным преимуществом реактивного двигателя была его надежность. Его гораздо проще было обслуживать, исчезала необходимость в системе охлаждения, в нем было гораздо меньше деталей, да и заводка при низких температурах не доставляла проблем. А еще, у него полностью отсутствовала вибрация (кто удосужится посмотреть видео полностью, увидит, как Джей Лено ставит на него стакан с водой). Управлялся автомобиль, как и все остальные — с помощью двух педалей, рулевого колеса и рычага переключения передач.
Но есть и ряд недостатков. Как говорят, приемистость была ужасной — на отзыв приходилось ждать около секунды, а то и полторы. Расход топлива был огромен, а выхлопные газы настолько горячими, что, для того, чтобы не плавить асфальт, нуждались в специальных кулерах. Хотя турбина могла работать на любой горючей жидкости, водителям не рекомендовалось заправлять автомобиль обычным бензином, так как в то время у него было большое содержание свинца, который откладывался на лопастях турбины. Но самой главной причиной, почему эти автомобили так и не вышли «в люди», был высокий уровень потребления топлива, который автопроизводитель так и не озвучил и запретил это делать всем испытателям. К этому добавилось введение в США ограничение на вредные выбросы.
Правда, от самой идеи Chrysler не отказался. Компания предприняла еще несколько не удавшихся попыток запустить «реактивный» автомобиль. Но с танком у нее сложилось более удачно — созданный в 1970-е годы М1 «Абрамс» стал основной боевой машиной армии США.
Собственно, интерес к газотурбинным автомобилям никогда не исчезал. В частности, в 2010 году концепт Jaguar C-X75, который недавно использовали в новом фильме о Джеймсе Бонде, имел две «микротурбины», работающие на дизельном топливе. Они вращали генератор, который питал четыре электромотора автомобиля. Такое решение может быть более эффективным, чем использование его для вращения трансмиссии автомобиля. Поэтому, возможно, в будущем мы сможем увидеть автомобили с газотурбинами на борту.
https://www.youtube.com/v/b2A5ijU3Ivs
Как появился газотурбинный двигатель на автомобиле?
Под газотурбинным двигателем подразумевают двигатель внутреннего сгорания, принцип работы которого заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую.
Основная сфера применения такого типа двигателя – это авиация и танковая промышленность. Ввиду определенных технических ограничений газотурбинный двигатель для автомобиля изначально было использовать крайне сложно. Но теперь эта схема запущена и активно внедряется в систему функционала легковых автомобилей.
Появление газотурбинного двигателя на автомобиле
Принцип работы двигателя
Автомобильный двигатель такого типа представляет собой два агрегата: турбину с компрессией и газогенератор. Основное отличие газогенератора автомобильного двигателя от авиационного заключается в том, что газы после выхода из камеры сгорания попадают в турбину, которая собственно и запускает движение колес автомобиля. Основное преимущество – это наличие теплообменника, который снижает расход топлива и уменьшает шум от отработанных газов.
Использование подобной установки компенсирует отсутствие гидротраснформатора и поршневого двигателя. Потому необходимость использования сложных гидромеханических коробок передач отпадает, а также упрощается управление самим автомобилем.
Виды газотурбинных двигателей
Среди основных видов, используемых при производстве легковых автомобилей, называют два типа двигателей:
- Двухвальный с теплообменником. Такой тип можно встретить чаще всего. Использование таких двигателей улучшает динамические свойства машины и сводит к минимуму количество ступеней в коробке передач. Автомобили с реактивными двигателями такого типа при разгоне практически не требуют переключения коробки передач. Среди недостатков можно назвать увеличение массы агрегата за счет использования дополнительных деталей (воздуховода и теплообменника).
Двухвальный газотурбинный двигатель
- Двигатель со свободно-поршневым газовым генератором. Такой тип считается самым перспективным в плане конструкции легковых автомобилей нового типа. Схема конструкции двигателя представляет собой блок, который объединяет двухтактный дизель и поршневой компрессор.
Принцип работы свободно-поршневого газотурбинного двигателя
Особенности конструкции двигателя
Среди главных отличий между газотурбинным и поршневым типами двигателей называют отсутствие цикличности. В первом типе сжатие топливной смеси, выделение энергии происходит каждую секунду.
Главной движущей силой в работе газотурбинного двигателя являются лопатки. Они имеют такую форму, чтобы увеличить уровень КПД. Сжатие воздуха происходит изначально в лопастном компрессоре, после чего поступает в рабочую зону. И уже здесь впрыскивается топливо. Внутренняя конструкция двигателя представляет собой сложный механизм, где можно заметить два ряда лопаток, один из которых является неподвижным и закреплен на корпусе. Вторые же соединены с валом, в результате чего и происходит их вращение. Подобный вид конструкции объясняется тем, что газу при поступлении требуется опора, которую и выполняют неподвижные лопатки.
Общая схема устройства газотурбинного двигателя
В газотурбинных двигателях автомобиля применяются два вида турбин: центростремительные и осевые. Тяговая выполняет роль осевой турбины, а компрессорная – центростремительной. Вал компрессора в движение приводит стартер.
Газотурбинный двигатель отличается высокой пусковой способностью. Он может принять основную нагрузку уже через пару минут после запуска. Двигатель максимально уравновешен, поэтому рама для поршневого двигателя по массе значительно превосходит раму для газотурбинного.
Достоинства и недостатки газотурбинных двигателей
Если сравнивать их с поршневыми моторами, в плане функционала газотурбинные двигатели их превосходят в разы. Устройство обладает высокой мощностью, потому может развивать большие обороты, однако в результате этого отличается габаритными размерами. Топливным материалом выступают либо керосин, либо дизельное топливо. Однако масса такого двигателя раз в 10 меньше, чем аналогичного по мощности двигателя внутреннего сгорания.
В системе газотурбинного двигателя не предусмотрено наличие трущихся деталей, потому система охлаждения в этом случае не требуется. Есть некоторые недостатки, которыми отличается в некоторых случаях газотурбинный двигатель. Расход топлива иногда превышает норму, поскольку оно тратится на искусственное ограничение температуры газов. Металлы, которые устойчивы к подобным температурам, достаточно дорогие. Эта проблема вызывает повышенный интерес у ученых, которые в скором времени планируют разработать более экономически выгодные газотурбинные двигатели.
Среди прочих неудобств в использовании газотурбинных двигателей можно назвать высокий уровень шума. Этот двигатель генерирует огромное количество колебаний на низких частотах, что является более восприимчивым для слуха человека. Помимо этого, если традиционные моторы автомобилей можно починить, не имея под рукой сложного оборудования, то газотурбинный двигатель своими руками починить уже не получится.
Среди общих плюсов использования можно отметить, что двигатель заводится и набирает обороты при любой температуре, даже в лютый мороз. Также среди преимуществ следует отметить удобство установки на автомобиль. Здесь не нужно сцепление, потому что раскручивание вала происходит при неподвижной тяговой турбине. Это значительно облегчает последующую работу водителя.
Перспективы развития и улучшения двигателя
Сейчас у ученых основной проблемой является разработка способа понижения расхода топлива. Повышение эргономичности может достигаться в случае:
- Увеличения КПД центробежных процессоров;
- Повышения температуры и давления газов и использования тепла исходящих газов.
Идея использования теплообменника не является новой. Но ситуация модернизации двигателя в сторону уменьшения размеров, массы двигателя, обеспечения полной передачи тепла от газа к воздуху при минимальных потерях давления.
Поделитесь статьей с друзьями:
Газотурбинные двигатели — DRIVE2
Газотурбинными двигателями оснащаются реактивные самолеты, вертолеты, наконец, танки (вспомните наш Т-80). Но чтобы такой мотор ставился на грузовики и автобусы? А между тем еще недавно газовую турбину рассматривали как альтернативу дизелю! И вот что из этого получилось.Мне повезло: я был свидетелем расцвета и заката cамых последних в мире газотурбинных грузовика и автобуса! Их дебют состоялся в уже далеком 1995 году на Парижском салоне грузовиков. Помнится, тогда французы очень боялись террористов, дотошно досматривая сумки при входе в каждый павильон.У концепт-трака Chevrolet Turbo Titan III вместо руля стояли два мини-штурвала.Так вот: там под переливающимися полосами света красовались экспериментальные Volvo — грузовик ECT (Environmental Concept Truck, «экологически чистый концепт-трак») и ECB (то же, только Bus, «автобус»). Их появление было равносильно тому, если бы посреди Парижа приземлились две летающие тарелки!У обоих — обтекаемые обводы (грузовику специально придали сходство с дельфином), невиданные тогда фонари со светодиодами, видеокамеры вместо зеркал заднего вида, активная подвеска (причем передняя — независимая), дисковые тормоза с АБС (не забывайте: это была середина девяностых), дисплей вместо щитка приборов. И главное — гибридный привод, где колеса крутил электромотор, а ток для него вырабатывала газовая турбина, соединенная с генератором.В музее Volvo хранятся «концепты» Парижского салона 1995 года — грузовик и автобус с гибридным газотурбинно-электрическим приводом.Цитирую Энциклопедический словарь юного техника: «Газотурбинные двигатели, ГТД, в частности работают на современных самолетах (реактивные двигатели). Воздух в ГТД сжимается компрессором и подается в камеру сгорания, в которую вводится жидкое топливо или горючий газ. Нагретый сжатый газ вращает турбину. Часть своей работы турбина отдает компрессору, сжимающему воздух, а часть — потребителю: электрогенератору, винту или реактивной струе на самолете, колесу автомобиля и т.д. Благодаря хорошей экономичности, компактности, надежности и большой мощности турбины практически вытеснили паровые машины из мировой энергетики».оложим, насчет экономичности составители словаря явно погорячились, зато насчет всего остального, особенно компактности — чистая правда! Неудивительно, что у Volvo ECT двигатель удалось разместить под рамой, рядом с батареей аккумуляторов, — а питаться он должен был натуральным газом или даже этанолом.
Тогдашняя статья в Авторевю об этих машинах заканчивалась так: «Жаль, что красавцы, на создание которых затрачено 15 миллионов немецких марок и 18 месяцев кропотливого труда, закончат свой век где-нибудь на задворках экспериментального цеха. В лучшем случае они попадут в заводской музей».
Я как в воду глядел. Обе машины действительно попали в музей Volvo, где я их недавно видел в очередной раз. В одном из залов навечно припаркован автобус, за стеной, припав на «брюхо» (под днище еле пролезают два пальца!), притулился грузовик со «спущенной» подвеской. Грустная картина. Но — закономерная, и сейчас станет понятно, почему.Двигатель был разработан аэрокосмическим подразделением Volvo AeroНачало истории
Теперь давайте перенесемся в 1950 год, в Москву, где по широким улицам раскатывают Победы, ЗИМы, грузовые «газоны». А на прилавках книжных магазинов лежит книга известного конструктора и дизайнера Юрия Аароновича Долматовского «Повесть об автомобиле». Откроем?
ИзображениеТурбина занимала так мало места, что казалось, будто у тягача Kenworth нет двигателя! (1950 г.)
«Все более определенно вырисовывается облик будущего автомобиля. Все в нем стройно, закономерно. Двигатели отличаются от прежних, как небо от земли. Это турбинки величиной с телефонный аппарат, они питаются дешевыми сортами топлива…»
Утопия? Для советских конструкторов тех лет — да. Но «американская военщина» к тому времени уже полным ходом вела адаптацию аналога реактивного двигателя Boeing к наземной технике!
Испытания решили проводить в гражданских условиях, и в том же 1950 году Boeing совместно с фирмой Kenworth успешно инсталлировали под капот магистрального тягача 175-сильную газовую турбинку. Весила она всего 200 фунтов (91 кг) — в тринадцать раз меньше, нежели дизель аналогичной мощности. А места занимала столько, что казалось, будто под капотом двигателя нет вовсе!В архиве журнала Life сохранились снимки той машины: особенно впечатляют кадры со снятым носовым оперением, сделанные на шоссе. Наверняка встречные водители сворачивали шеи в изумлении: «Что за диво? Грузовик едет без мотора!» А уж что творилось в местах остановки машины — словами не описать: фотограф запечатлел толпы водителей, разглядывающих диковинку.Изображение
«Что это под капотом? Турбина? Невероятно!»
Забавно, что в истории компании Kenworth говорится, что испытания якобы проходили «с наглухо закрытым моторным отсеком» и «в обстановке полной секретности»!
Газотурбинный Kenworth пересек США с севера на юг, затем некоторое время работал на коммерческих перевозках, курсируя по западному побережью, между Сиэтлом и Лос-Анджелесом. Но испытания, увы, провалились. Прежде всего, рейс длился на пять-шесть часов дольше, нежели с обычным дизельным тягачом: газотурбинный очень медленно разгонялся, сильно дымил, а выжим педали сцепления был настоящим мучением (при том, что у старых «американцев» сцепление и без того тугое). Но главное, турбина пожирала топливо так, словно это был не тягач, а стратегический бомбардировщик: расход равнялся миле на галлон, или же 235 л/100 км!
Неудивительно, что проект был свернут, тем более что Kenworth и армия к тому времени переключились на разработку «атомного тягача» для транспортировки баллистических ракет. О газовой турбине, казалось, забыли, но ненадолго.
Турбинная лихорадкаВ шестидесятых годах «турбинная лихорадка» вспыхнула в Штатах с новой силой. Компании начали строить настоящие «грузовики будущего», оборудованные такими двигателями, и наиболее известным среди них стал Ford Big Red («большой красный») 1964 года. Экспериментальный 30-метровый автопоезд состоял из тягача и двух трейлеров, а его экипаж чувствовал себя словно в самолете. В кабину вели выдвижная лесенка с электроприводом и дверь с пневмоприводом, водитель восседал за пультом, в оснащение входили кондиционер, холодильник, микроволновка и телевизор. Невиданное явление по тем временам! 600-сильная турбина лихо разгоняла 77-тонный состав, и звук двигателя был точь-в-точь самолетным. Одной заправки (тысяча литров солярки) хватало примерно на столько же километров, то есть расход равнялся 100 л/100 км. Немало, но, учитывая впечатляющую массу, вполне закономерно.Изображение
Турбина Boeing была в тринадцать раз легче тогдашнего дизеля
Изображение«Грузовики будущего» 1964 года: Chevrolet Bison (две его турбины расположены над кабиной)…
Изображение…и Ford Big Red. Хорошо видны пульт управления и выдвижная лесенка
В том же году на Всемирной ярмарке в Нью-Йорке концерн General Motors показал совсем уж фантастический грузовик — четырехосный Chevrolet Bison с приплюснутой кабиной. Ни дать ни взять космический аппарат! Да еще с двумя турбинами общей мощностью в 1000 л.с. (они располагались прямо над кабиной): одна, 300-сильная, работала постоянно, а при разгоне и на подъемах к ней подключалась вторая, 700-сильная. А знаете, как здесь был устроен грузовой отсек? Задняя двухосная тележка пристыковывалась к ведущей «голове» (то есть грузовик был переднеприводным!), а в пространстве между осями располагались обтекаемые контейнеры.
Но разработчики и сами понимали, что сотворили нечто невероятное, а потому в следующем году построили более традиционный с виду автопоезд — Turbo Titan III. Здесь турбина развивала всего 280 л.с., зато уже была проверенной (ее разработка длилась 15 лет, и за три года до Титана она испытывалась на обычном тягаче.)
Впрочем, Turbo Titan III тоже поражал своими решениями: достаточно сказать, что коробка передач была автоматической, фары выдвигались из жабр-воздухозаборников по бокам стеклопластиковой кабины, а руль заменяли… два мини-штурвала на «космической» консоли. Как с их помощью управляли тягачом — ума не приложу!
Кроме того, Turbo Titan III стал первым в мире грузовиком, на котором стояло стереофоническое радио FM с четырьмя динамиками. А еще тут был — вы не поверите! — мобильный телефон. В 1965 году!
Но одними грузовиками дело не закончилось: в редакции хранится статья из журнала Popular Science за 1969 год о газотурбинном автобусе RTX, Rapid Transit Experimental. Вот что в ней написано.
«Хотели бы вы завернуть за угол дома и поехать на работу с первоклассным комфортом, как в реактивном лайнере Boeing? Едете в тишине, которую нарушает только свист турбины, идете по мягкому ковру, слушаете стереофоническую музыку, вдыхаете кондиционированный воздух. И это — реальность!» Далее автор статьи пишет: «У автобуса только две педали, одна для тормозов с масляным охлаждением (еще одна новинка), другая для 280-сильной турбины. Разгон плавный, без рывков, двигатель работает тише обычного, на ходу автобус не шатает, а кварцево-йодные лампы освещают дорогу почти на километр вперед. Вы спросите: когда RTX появится на автобусной остановке? Это может произойти уже через пять лет».
Справедливости ради упомянем бескапотные тягачи, не отличимые с виду от серийных, под стандартными кабинами которых скрывалась турбина. Тот же General Motors создал тягач GMC Astro 95 Gas Turbo Special, а Freightliner построил аж десять опытных образцов.
В таком виде «газотурбинный вирус» проник и в Европу. Больше всех «баловались турбинами» англичане: только Leyland построил три образца (очень динамичных, но столь же прожорливых), свою машину создал европейский Ford. Существовал даже «турбоMAN» с двумя здоровенными выхлопными трубами за кабиной. Их наличие неудивительно: температура и количество выхлопных газов турбины намного больше, нежели у поршневого двигателя.Изображение
Экспериментальный MAN отличался здоровенной выхлопной системой за кабиной
При этом все фирмы мечтали, что однажды им удастся разрешить существующие проблемы — и вот тогда-то турбина, легкая, компактная и долговечная, придет на смену дизелю.
За «железным занавесом»Помните давнюю книгу Долматовского? Сказка стала былью в 1959 году, когда на базе автобуса ЗИС-127 был построен опытный ТурбоНАМИ-053. Его турбина была почти в два раза мощнее, нежели дизель (350 л.с. против 180 л.с.), и разгоняла автобус до фантастических 160 км/ч. Представляете — по тогдашним-то дорогам? Но автобус вскоре прозвали «пожирателем топлива». Нетрудно догадаться, почему!
Тем не менее работы продолжались, и в 1970 году Госкомитет по науке и технике утвердил план внедрения таких моторов: к нему были подключены ГАЗ, МАЗ, МоАЗ, БелАЗ и КрАЗ. В Горьком было создано семейство газотурбинных двигателей ГАЗ-99 мощностью до 250 л.с. — и начались эксперименты.Изображение
Таким в 1950 году советские конструкторы представляли автомобиль с турбиной
ИзображениеПервый автомобиль с ГТД в нашей стране — ТурбоНАМИ-053 (1959 г.) Рисунок Александра Захарова
Еще за год до принятия «газотурбинного плана» БелАЗ создал 120-тонный самосвальный автопоезд с могучей турбиной из Ярославля (она развивала 1200 л.с.), а в 1973 году был построен первый газотурбинный МАЗ. Коллега Алексей Воскресенский, работавший в НАМИ, видел одну из тех минских машин — седельный тягач — в начале девяностых: «Она стояла под деревом, двигатель завели пару раз — ветки и засохли. Жар от вертикальной выхлопной трубы был ого-го каким!»Изображение
Первый в СССР газотурбинный грузовик — БелАЗ-549В грузоподъемностью 120 т (1969 г.)
На КрАЗе вначале хотели поставить турбину на древний самосвал КрАЗ-256 с «деревянной» кабиной, но мощность двигателя была слишком мала, к тому же он просто не влез бы под капот. Советская турбина — это вам не американская! К тому же ей требовался громоздкий понижающий редуктор: вал вращался со скоростью аж 35 тысяч об/мин, чего не выдержала бы ни одна трансмиссия.
Но к тому времени завершились испытания КрАЗа-260 с «железной» кабиной, ГАЗ довел мощность агрегата до 350 л.с., финансирование проекта взяло на себя Министерство обороны (что неудивительно). Поскольку подходящих сцепления и коробки передач в СССР не было, их купили в Венгрии — и в итоге на свет появился монстр, названный КрАЗ-Э260Е. Его капот был длиной едва ли не с половину кузова!Изображение
Вначале конструкторы обрадовались: двигатель весил вдвое меньше, нежели привычный ЯМЗ, выхлоп был чище в 3—6 раз, расход топлива на номинальных режимах… Нет, не выше, а на целых 20% ниже, чем у дизеля.
Известно, что машина прошла 2500 км, а больше всего хлопот доставляла венгерская трансмиссия: как указано в книге по истории завода, «она не выдерживала никакой критики».
В 1976 году был построен второй экземпляр уже с нормальным оперением: агрегат удалось сделать более компактным. В то же время мощность была увеличена еще на 10 л.с., а расход топлива в установившемся режиме был совсем скромным — в 1,4 раза меньше, нежели у дизеля.
ИзображениеДлинноносый КрАЗ-Э260Е был построен в 1974 г.
ИзображениеВторой экземпляр, уже с обычным оперением — КрАЗ-2Э260Е (1976 г.)
ИзображениеДвигатель ГАЗ-99ДМ в моторном отсеке КрАЗа-Э260Е
А вот на переходных режимах (разгон—торможение) турбина пожирала солярку со страшной силой. Теперь понятно, почему газотурбинный двигатель отлично зарекомендовал себя в промышленных установках: им же не надо постоянно разгоняться и тормозить! К этой проблеме добавились и другие, вполне закономерные: динамика оставляла желать лучшего, трансмиссия постоянно ломалась. На этом кразовские эксперименты завершились.Изображение
Зато военные еще долго пытались приспособить турбину «под себя»: ведь с 1976 года на вооружении стоял газотурбинный танк Т-80! Поэтому еще в 1978 году в Минске был построен опытный шестиосный МАЗ-547Э, а настоящим апофеозом «газотурбинной» темы стали два шасси 1985 года — МАЗ-7907 с ужасающей габаритной длиной 30 м и не менее ужасающей колесной формулой 24х24. У этих гигантов поворачивались колеса восьми осей (с первой по четвертую и с девятой по двенадцатую), модернизированный танковый ГТД развивал 1250 л.с., вращая генератор, который вырабатывал ток для электромоторов на каждом колесе, а грузоподъемность равнялась 150 т — при том, что само шасси весило 66 т.Изображение
Ракетовозы МАЗ-7907 были, пожалуй, самыми тяжелыми «газотурбинниками» в мире. Сейчас от них осталась груда металлолома
Как утверждают историки, комплекс называли «наш ответ Рейгану»: на него должна была монтироваться баллистическая ракета (представляете, каких габаритов?) комплекса Целина-2. Но пока шли испытания, холодная война закончилась, и единственное, что удалось одному из монстров, — через десять лет после постройки, в 1995 году, перевезти 40-метровый и 100-тонный корабль из Борисова на озеро Нарочь.
Говорят, оба экземпляра до сих пор стоят на территории МЗКТ, но уже в виде огромной груды металлолома, в которой с трудом можно различить несостоявшуюся гордость ракетчиков…_____________________________________________________________________________________________
— Итак, уважаемый адвокат: что вы скажете в защиту газотурбинного двигателя?
— О, у него масса преимуществ перед дизелем! Помимо уже упомянутых массы и габаритов ГТД заметно тише и лишен вибраций (ведь здесь нет поршней, ходящих вверх-вниз). «С места в карьер» ГТД способен развить полный крутящий момент — и, если бы не слишком высокие обороты, ему бы не нужна была коробка передач. Он неприхотлив: может работать и на дешевой «соляре», и на керосине, и на газу — в общем, на всем, что горит.
Газовая турбина экологична — благодаря тому, что потребляет в четыре раза больше воздуха, нежели дизель. Ей не требуется громоздкой системы охлаждения, при низких температурах она лучше запускается, и чем ниже температура, тем выше ее удельные мощность и КПД. Наконец, она почти не требует обслуживания: ей не надо менять масло и количество изнашивающихся деталей сведено к минимуму.
— Судья, ваше слово!
— Все это так. Но один-единственный недостаток, расход топлива, сводит на нет все преимущества. И потому приговор — вечная ссылка из автомобилестроения в другие области транспорта и энергетики.
История завершилась? Как ни странно, нет — поскольку в США существует фирма, называющаяся Turbine Truck Engines. Как утверждается на интернет-сайте фирмы, за десять лет ею создано пять «грузовых» газотурбинных двигателей-прототипов (последний, 540-сильный — в 2007 году). Правда, ни одного грузовика с таким мотором не построено, да и фотографий агрегатов нет: существуют ли они на самом деле?
Тем не менее в январе прошлого года активные «турбинщики» даже посетили Китай, чтобы «передать туда свои передовые технологии». Но можем заверить читателей: ни китайских, ни каких-либо иных газотурбинных грузовиков уже не будет. Никогда.
