Газотурбинные двигатели для автомобилей

Автомобильные газотурбинные двигатели

С 1955 года на Горьковском автомобильном заводе велись работы по созданию газотурбинного двигателя. Сначала при создании первых образцов экспериментальной серии «ГАЗ-99», считалось, что для применения авиационных газотурбинных двигателей надо создать регенератор тепла выхлопных газов – теплообменник, найти компоновочное решение всего двигателя и трансформировать накопленные знания по компрессорам, турбинам и камерам сгорания в область малых размерностей и мощностей автомобильных двигателей.

Использование опыта авиационного двигателестроения себя не оправдало. Тем не менее в 1956 году были изготовлены первые макетные образцы ГТД ГАЗ*99 мощностью 130 л.с. Двигатели испытывались по узлам и в сборе, но без теплообменника, ленточная матрица которого не выдерживала тепловых ударов. После проб и ошибок, преодолев целый ряд неудач, выяснилось, что это только первая веха на пути к автомобильному газотурбинному двигателю. Созданный образец двигателя обладал низкой топливной экономичностью. К тому же стало ясно, что все его элементы нуждаются в усовершенствовании.

В 1957 году разработчики сделали первую попытку создания автомобильного ГТД (АГТД) компактной конструкции, основные узлы которого располагались в едином литом чугунном корпусе. В конструкции этого двигателя впервые применена компоновка с двумя расположенными по бокам двигателя дисковыми вращающимися теплообменниками – специфического для АГТД узла со сложной системой уплотнений. Длительная работа над этим узлом привела к созданию вращающегося регенератора арманного типа. Дальнейшее повышение надежности и технологичности конструкции привело к созданию в 1962 году первого в нашей стране полностью работоспособного двигателя ГАЗ-99Б мощностью 175 л.с. Было изготовлено три образца, прошедших испытания на стенде, включая 100-часовые ресурсные. По результатам испытаний получен минимальный удельный расход топлива 320 г/л.с.ч. Один из образцов был установлен на макетном шасси, и были проведены первые дорожные испытания.

Дальнейшее развитие принципов, заложенных в разрабатываемую конструкцию АГТД и его элементов, нашло отражение в модели ГАЗ-99В мощностью 250 л.с., построенной в 1965 году. Двигатель прошел обширную программу стендовых испытаний, включая 300-часовые ресурсные. Применение в его конструкции внутренних корпусов из жаропрочного листового материала обеспечило надежную термоизоляцию наружного корпуса, благодаря чему он был выполнен из алюминиевого сплава. В результате вес двигателя составил 430 кг. В результате доводочных работ на стенде было получено расчетное значение мощности при удельном расходе топлива – 250 г/л.с.ч.

Для проведения дорожных испытаний на базе этого двигателя в 1966 году была разработана модификация ГАЗ-99Г. В отличие от предшествующей модели в ее конструкцию ввели систему блокировки валов турбокомпрессора и тяговой турбины. Эта система предотвращала возможность резкого возрастания оборотов тяговой турбины при разрыве потока мощности, например, при переключении передач и осуществляет режим торможения двигателем.

Было изготовлено два образца, прошедших испытания на шасси в объеме 1000 моточасов. Дорожные испытания проводились на переоборудованном под установку АГТД ГАЗ-99Г шасси повышенной проходимости полным весом 12 тонн, при этом была сохранена трансмиссия бронетранспортера, включая КПП и сцепление.

Созданная дорожная лаборатория обеспечила проведение испытания в объеме 20 000 км, включая испытательные пробеги по маршруту: Горький – Москва (Бронницы) – Горький; Горький – Ленинград (Горелово) – Горький, и по лесному бездорожью северных районов Горьковской области.

В 1969 году была разработана модель двигателя ГАЗ-99Д мощностью 350 л.с., подводящая итог работы над экспериментальной серией ГАЗ-99. В ее конструкции нашли отражение все наиболее характерные для серии особенности:
— двухкорпусная система с наружным литым корпусом из алюминиевого сплава;
— дисковые карманные теплообменники, расположенные в боковых крышках корпуса;
— система блокировки валов и др.

В 1974 году дорожные испытания двигателя продолжились на полноприводном автомобиле высокой проходимости Кременчугского автозавода. Общий пробег автомобилей с ГТД превысил 100 тыс. км. Был подготовлен переход к опытной эксплуатации автомобилей с газотурбинными двигателями в реальных условиях автопредприятий.

В 1977 году был разработан и утвержден технический проект унифи цированного семейства АГТД ГАЗ, включающего две модели: 902.10 мощностью 380 л.с. и 903.10, развивающий 600 л.с. Двигатели должны были в 80-е годы конкурировать с существующими дизелями по расходу топлива стоимости производства, ресурсу, превосходя их по габаритно-весовым показателям. Газотурбинные моторы превосходили дизельные двигатели простотой обслуживания и низкой токсичностью выхлопа.

В отличие от прежних конструкций ГАЗ-99 модели нового семейства выполнены с одним, расположенным сверху, теплообменником. Это существенно улучшало компоновку и облегчало обслуживание двигателя на шасси автомобиля. Применение в конструкции регулируемого соплового аппарата (РСА) силовой турбины и гомогенной камеры сгорания обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики по экономичности частичных режимов, динамике, торможению и совместной работе с трансмиссией при низкой токсичности выхлопа.

Для нового семейства была разработана конструкция гибридной камеры сгорания. Сжигание топлива в гибридных камерах гомогенных смесей позволило снизить выброс токсичных компонентов и значительно повысить ресурс камеры. По токсичности выхлопа двигатели значительно превосходили перспективные европейские нормы.

Успехи в разработке основных узлов позволили увеличить степень повышения давления до 6 и температуру газов до 1030 с0. Оба эти мероприятия резко улучшили габаритно-весовые показатели и обеспечили пологое протекание нагрузочной характеристики при минимальном удельном расходе топлива не более 170 г/л.с.ч. Создание оригинальной конструкции дискового секционного вращающегося регенератора является одним из наиболее важных достижений данного этапа работ. Стальной паяный или чугунный литой каркас диска имел практически неограниченный ресурс работы.

В 1791 году английский изобретатель Дж. Барбер впервые предложил идею создания ГТД. Русский инженер П. Д. Кузьминский в 1892 году разработал проект, а в 1900-м построил ГТД со сгоранием топлива при постоянном давлении, предназначенный для небольшого катера. В нем была применена многоступенчатая газовая турбина. Испытания не были завершены из-за смерти Кузьминского.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ГТД

Принцип действия ГТД становится понятным из схем. Воздух из атмосферы засасывается компрессором, сжимается в нем и подается в камеру сгорания, куда одновременно с воздухом через форсунку подается топливо. В камере сгорания происходит процесс горения топлива при постоянном давлении. Газообразные продукты сгорания поступают в турбину компрессора, где часть их энергии преобразуется в механическую работу в колесе так называемой свободной или силовой турбины, связанной через редуктор непосредственно с трансмиссией автомобиля. В турбине компрессора и свободной турбине происходит расширение газа с уменьшением давления в диапазоне от давления в камере сгорания до атмосферного.

Допустимая по условиям прочности материалов максимальная температура газов перед турбиной компрессора ГТД 900-1180 с0, что значительно ниже, чем в камере сгорания поршневого двигателя (1700-1800 с0), так как его рабочие части подвергаются воздействию высокой температуры газов постоянно. Для обеспечения более низкой температуры газа воздух подается в камеру сгорания ГТД в значительно большем количестве, чем требуется для процесса горения. Расход воздуха ГТД в 3-4 раза больше, чем дизеля. Поэтому у транспортных ГТД компрессор потребляет мощность почти вдвое большую полезной мощности, снимаемой с вала свободной турбины. Зато для ГТД не требуется громоздкой системы охлаждения.

Источник

Тысяча градусов под капотом: как появились и почему вымерли газотурбинные легковушки?

Благодаря бесспорным успехам мощных газотурбинных силовых агрегатов они давным-давно вытеснили поршневые двигатели из многих смежных отраслей хозяйства и воздушного транспорта. Что же касается легковых автомобилей, то «газотурбинная эйфория», родившаяся вскоре после Второй мировой войны, через двадцать с небольшим лет тихо и навсегда скончалась, оставив истории лишь несколько единичных образцов столь необычной техники.

Это незаметное для мировой автомобильной индустрии событие выглядело тем более странным, что создание самоходных повозок с газотурбинными устройствами началось ещё в конце XVII века, и в дальнейшем, вплоть до 1950-х годов, их неспешно доделывали, превратив в особые компактные «моторы» для транспортных нужд. Примером уникальной самодвижущейся древности с такого рода «двигателем» считается тележка с паровым котлом, которую в 1672 году изобрёл фламандский миссионер и учёный Фердинанд Вербист. Его идея заключалась в направлении струи горячего пара на горизонтальное колесо с лопатками, приводившее в движение два передних колеса.​

Макет самоходной повозки Фердинанда Вербиста с древним прообразом газотурбинной установки

Так что же это за уникально простой, компактный и мощный газотурбинный двигатель (ГТД) в одновальном исполнении для легковушек? В обобщенной конструктивной схеме он снабжался радиальным компрессором, засасывавшим воздух в камеры сгорания, куда впрыскивалось недорогое жидкое топливо. При воспламенении горючей смеси раскаленные газы раскручивали как компрессор-нагнетатель воздуха, так и тяговую турбину с шестеренчатым редуктором, понижавшим число оборотов до значения, приемлемого для привода колес автомобиля.

Упрощенная схема автомобильного ГТД: 1 — компрессор, 2 — тяговая турбина, 3 — турбина компрессора

Газотурбинные автомобили компании Rover

Первый в мире газотурбинный автомобиль Rover Jet-1 удивлял всех прохожих в Лондоне. 1950 год

Опробование второго более мощного турбоавтомобиля Rover Jet-1. 1952 год (фото R. Gerelli)

Публичная демонстрация автомобиля Jet-1 сопровождалась шумной рекламной кампанией (фото R. Gerelli)

Презентация Jet-1 состоялась в марте 1950 года. Через два года начались испытания модернизированного варианта с 230-сильной турбиной Т-8. Такой ГТД отличался плавностью работы, но слишком высокая рабочая температура потребовала применения редких и дорогих материалов, а расход авиационного керосина достигал 50 литров на 100 километров.

Единственная сохранившаяся машина Rover Jet-1 образца 1950 года в лондонском Музее науки (фото автора)

В 1956 году фирма Rover вернулась к ГТД второго поколения с новой 100-сильной турбиной 2S/100 и теплообменником производства компании British Leyland. Ее смонтировали в задней части полноприводного автомобиля Т-3 с двухместным стеклопластиковым кузовом на сварной раме с алюминиевыми усилителями и дисковыми тормозами. Максимальная скорость достигала 170 км/ч, расход топлива сократился до 22 литров, но в то время компания уже не могла выделить крупных средств на продолжение этих работ.

Испытания уникального полноприводного концепт-кара Rover T-3 с задней установкой ГТД. 1956 год

Газотурбинный автомобиль-купе T-3 в экспозиции Heritage Motor Centre в Гайдоне

Несмотря на огромные расходы, в 1961-м появилась переднеприводная легковушка Т-4 с 140-сильным агрегатом 2S/140 переднего расположения и четырехместным несущим кузовом для будущей серийной модели Rover-2000. Она стала самой быстроходной дорожной машиной с ГТД (около 200 км/ч) и с места до «сотни» разгонялась за восемь секунд.

Фото 1. Последняя газотурбинная машина компании Rover с кузовом, созданным для серийной модели Rover-2000

Дополнением к серии Т-4 был удлиненный приземистый спортивный вариант Rover-BRM с задним приводом и двухместным кузовом купе, созданный совместно с фирмой BRM. До середины 1970-х он служил престижным и дорогим дорожным автомобилем и участвовал в крупных международных автогонках.

Престижный дорожный вариант спортивного автомобиля Rover-BRM с газовой турбиной. 1965 год

Газотурбинный уникум FIAT

Спортивная газотурбинная машина FIAT Turbina в Museo dell’ Automobile di Torino. 1954 год

Автомобиль FIAT Turbina с задним силовым агрегатом и автоматической трансмиссией модели 8001

Главной особенностью 300-сильного ГТД заднего расположения была особая трансмиссия модели 8001, автоматически регулировавшая рабочие режимы компрессора и тяговой турбины. При этом свежий воздух засасывался спереди и подавался к заднему компрессору по центральному тоннелю.

При желании на этой схеме можно разглядеть всю «механическую мельницу» машины FIAT Turbina

Автомобиль получил стальную трубчатую раму и независимую подвеску всех колес со стабилизаторами поперечной устойчивости. После испытаний и демонстрации на Туринском автосалоне в нём выявили множество недостатков, и дальнейшие работы пришлось прекратить.

«Огненные птицы» от корпорации General Motors

Известный дизайнер Харли Эрл во главе своего «огненного семейства» уникальных автомобилей Firebird

В декабре 1953 года с первой экспериментальной газотурбинной машиной Firebird XP-21 (Firebird I) сразу же произошел конфуз: ее приняли за поставленный на четыре больших колеса одноместный реактивный истребитель с короткими крылышками, хвостовым стабилизатором и задним соплом.

Странное авиационно-автомобильное сочетание по-американски — концепт-кар Firebird XP-21. 1953 год

Нелетающий истребитель GM Firebird XP-21 со спрятанным в корпусе ГТД и декоративным оперением

Но, присмотревшись, под стеклопластиковым кузовом можно было увидеть 380-сильный ГТД GT-302 компании Allison, весивший около 350 кг и разгонявший бутафорский самолет до 370 км/ч. Он снабжался по-автомобильному независимой подвеской и внутренними тормозными барабанами.

Необычный газотурбинный автомобиль-самолет Firebird I в экспозиции GM Heritage Center

Через три года был представлен более строгий четырехместный вариант Firebird II (XP-43) с новым ГТД GT-304 в 200 сил при рабочем режиме 25 тысяч оборотов в минуту и дисковыми тормозами. На этот раз он был похож на гоночный автомобиль с передним остроконечным обтекателем и упрятанными в него фарами, небольшими боковыми крыльями, прозрачной крышей-фонарём и хвостовым оперением. В отличие от первенца его напичкали мелкими оригинальностями: двухсекционные двери, бортовой компьютер, блок автоматического переключения световых приборов.

Второй газотурбинный вариант Firebird II, напоминавший рекордно-гоночный автомобиль. 1956 год

Харли Эрл с удовольствием позирует у своего уникального газотурбинного детища GM Firebird II

Вскоре за ним появилась третья приземистая шестиметровая «сказочная огненная птица» Firebird III (XP-73) с 225-сильным двигателем GT-305 и самолетным фонарём, ощетинившаяся всеми своими стеклопластиковыми кузовными панелями и ножевидными кромками дверей, крыльев и всевозможных хвостов. Для питания бортовых систем, кондиционера и круиз-контроля служил миниатюрный бензиновый движок в 10 сил.

Третий газотурбинный уникум Firebird III с уймой полезных и бесполезных крыльев и крылышек. 1958 год

Источник

Легковой автомобиль с газотурбинным двигателем

14 мая 1963 года корпорация Chrysler отважилась на небывалый эксперимент. 48 счастливчиков получили сроком на три месяца новенькие Chrysler Turbine Car. Обязательным условием было представление еженедельных докладов в испытательный центр компании Chrysler. По рассказам участников событий, управлять автомобилем с газотурбинным двигателем было делом несложным, главное – следить за температурой мотора, которая не должна была превышать 900 градусов и держать стрелку тахометра в промежутке от 17.000 до 22.000 оборотов в минуту. После успешного завершения эксперимента все турбомобили были пущены под пресс, а несколько экземпляров отправлены в музей. Подобные разработки вела также компания Dodge, но в этом случае турбомобиль так и остался прототипом.

Turbine был не совсем концепт-каром, в обычном понимании этого слова. Машина должна была служить испытательным стендом для практического тестирования газовых турбин в качестве альтернативы поршневым двигателям. На 50 опытных экземплярах ездили 200 избранных клиентов, которым автомобили были предоставлены в период 1963-1966 гг.

Chrysler Turbine имел менее радикальную стилистику, чем можно было ожидать от концепта. Спереди автомобиль выглядел очень современно, почти как фордовская модель Thunderbird. Однако решение кормовой части не оставляло никаких сомнений в том, что Turbine это нечто совсем необычное – автомобиль выглядел, как реактивный самолет с позиционными огнями! Да, сравнение с самолетом было, пожалуй, самым точным, помимо несущего кузова, автомобиль имел очень схожий тип движетеля, представляющий собой газовую турбину.

Характерный вой турбины привлекал внимание всех в радиусе 30 метров. Во время движения слышался выразительный шум выходящего под давлением горячего воздуха. И хотя он никогда не был так горяч, чтобы под выхлопной трубой плавился асфальт, один из мифов утверждал, что это было именно так. Двигатель действительно работал в температурном режиме 680-1100 градусов Цельсия, но особая конструкция выпускных сопел распределяла горячий воздух по большой поверхности. Сама турбина на холостом ходу своей малозаметной глазу вибрацией напоминала одуванчик больших размеров в знойный летний день. Холостые обороты находились в пределе 22 000 об/мин, а максимальный предел был на отметке 44 000 об/мин.

Езда на автомобиле с турбиной была настоящим потрясением. И хотя в этом моторе было лишь 130 л.с., это были не те, 130 л.с., как в обычном двигателе внутреннего сгорания. Turbine разгонялся от 0 до 100 км/ч за неполных 10 секунд и мог бы делать это еще быстрее, если бы не традиционное для газовой турбины запаздывание, вызванное раскручиванием с холостого хода. Теоретически автомобиль не имел границ в ускорении, однако чисто физические особенности конструкции ограничивали его максимальную скорость в пределах 195 км/ч – не много находилось смельчаков разгоняться на Turbine до этого предела.

Хотя стилистику кузова Chrysler Turbine спроектировал сам Элвуд Энджел, его окончательной доводкой занимались проектировщики туринской студии Carrozzeria Ghia. На той же Ghia в Италии, вручную изготовлялись кузова Turbine. Затем эти машинокомплекты транспортировались в Детройт, где кузов соединялся с моторной установкой и шасси.

Горючим для турбины могло служить любое топливо – от нефти, бензина, до керосина из турбореактивных двигателей или 100-процентного спирта. Единственной проблемой было количество потребляемого топлива – в лучшем случае, автомобиль сжигал 20,5 л на 100 км пути. Именно этот факт предопределил дальнейшую судьбу разработки.

После испытаний все автомобили были возвращены Chrysler. Большинство из них были разобраны. Чтобы сэкономить, Chrysler не стал платить полную стоимость пошлины, а оплатил временный ввоз кузовов на территорию США. По окончанию указанного срока все Chrysler Turbine либо возвращались в Италию, либо уничтожались. Второй способ оказался дешевле. Несколько машин как, например, экземпляр, принадлежащий теперь Франку Клептцу (Frank Kleptz), проданы частным лицам, либо переданы в музеи. Клептцу, который регулярно ездит на своем Turbine, по-прежнему доставляет удовольствие звук его двигателя и реакция, которую тот вызывает автомобиль у окружающих. «Со многих точек зрения это была весьма практичная концепция, – утверждает Клептц. – Автомобилем очень легко управлять, а поскольку турбина просто качает воздух, у двигателя почти нет вибрации. Если бы не реактивный выхлоп, он был бы совсем тихим».

Большинство водителей, тестировавших модель Turbine, отмечала одни и те же недостатки: большое потребление топлива и запоздалая реакция ускорения. По утверждению Клептца, «в то время автомобиль показался большинству людей слишком странным, чтобы его рассматривали всерьез».

Источник

Газотурбинные двигатели

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 Aero
Начало 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?

Изображение
Турбина 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 лихорадка
В 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

Изображение
Первый 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.

Изображение
Длинноносый КрАЗ-Э260Е был построен в 1974 г.

Изображение
Второй экземпляр, уже с обычным оперением — КрАЗ-2Э260Е (1976 г.)

Изображение
Двигатель 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.

— 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.

Источник