Газотурбінні двигуни – ви що-небудь чули про таких? Якщо так, то навряд чи стосовно автомобілів. А між тим, це той ДВЗ (двигун внутрішнього згоряння), який дасть фору будь-якому електромобілю. Чому від нас це приховують?
На хвилі ейфорії від достоїнств електромобілів всі якось забули, що потоптаний апологетами електроприводу ДВЗ – це не тільки звичний нам поршневий “інжектор” або дизель. Відомий інженерам з авіації, кораблям та танкам газотурбінний двигун (ГТД) теж відноситься до благородного сімейства двигунів внутрішнього згоряння.
Читайте також: Скільки можна заощадити, використовуючи електромобіль
Принципова відмінність ГТД від поршневого мотора – в схемі перетворення енергії палива, що згоряє, в механічну. У звичайному двигуні гази, розширюючись, штовхають вниз поршень, поршень через шатун впливає на кривошипи колінчастого валу і тільки після цього вал починає обертатися. Тобто для перетворення поступального руху поршня в обертальний рух коленвала потрібен кривошипно-шатунний механізм – наймасивніший в будь-якому поршневому моторі, з безліччю пар, що труться і складною системою змащення.
У камеру згоряння ГТД повітря заганяється компресором під тиском. Після згоряння гази, розширюючись, тиснуть на лопатки тягової турбіни, пов'язаної з первинним валом коробки передач. Попутно гази розкручують і турбіну компресора, тож окремий привід їй не потрібен
На відміну від нього, у газотурбінного двигуна немає ніяких проміжних механізмів для перетворення енергії гарячих газів у обертальну – вони відразу обертають вал, впливаючи на турбіну. Крім того, цим моторам не потрібні система охолодження і змащення. Загальне число деталей ГТД приблизно в 5 разів менше, ніж у поршневого аналога – свічка одна, клапанів, розподіляючих валів, шатунів з поршнями немає зовсім.
На макеті видно, наскільки просто в порівнянні з поршневим мотором влаштований ГТД: з рухомих частин – тільки ротори турбіни і компресора, посаджені на вали
Завдяки перерахованим особливостям ГТД володіють більш високою питомою потужністю, високою надійністю і довговічністю, вони виходять компактнішими та в кілька разів легшими від поршневих двигунів. Через низький рівень шуму і відсутність вібрацій робота таких двигунів комфортніша для пасажирів. А ще вони нерозбірливі до якості і типу палива, кращим з яких вважається гас. Завдяки сприятливим кривим потужності і крутного моменту автомобілям з газовою турбіною потрібна нескладна коробка передач з двома-трьома передачами, а зчеплення або гідротрансформатор (в АКП) не потрібні зовсім. При тому що динаміка таких машин істотно краще ніж звичайних.
Свої фірмові мінуси у ГТД теж є. Перш за все це складності з виготовленням робочого колеса турбіни, яке повинно бути особливо термостійким (витримувати до 13000 С) і непомірне споживання палива в режимах часткового навантаження і холостого ходу.
Через інерційність турбіни має місце затримка в прискоренні при старті з місця в межах 1,5-2,0 секунди. Не все гаразд і з екологічністю – при низькому вмісті СО і СН, оксиди азоту NOх перевищують норми.
Читайте також: Mazda повертає у бій роторні двигуни
Але потрібно відзначити – всі перераховані недоліки відносяться до розробок кінця 1960-х – початку 1980-х років. Швидше за все, за нинішнього рівня технологій більшість хронічних проблем газотурбінних двигунів можна було б вирішити. Але ще в 1970-і всі автовиробники, хто експериментував з газотурбінними автомобілями, визнали справу безперспективною.
Багато реалізованих проектів мали досить привабливий вигляд. Так, Chrysler Turbine Car (1963 р.) був випущений невеликою серією (55 однакових машин) і непогано показав себе в щоденній експлуатації в американських сім'ях. Протягом трьох років машини побували в руках 203 рядових споживачів різної соціальної приналежності по всій Америці, і більшість визнали модель успішною.
Випущений дослідно-промисловою партією Chrysler Turbine Car мав цілком прийнятні експлуатаційні характеристики
Газотурбінний двигун Chrysler Turbine Car розвивав відносно невелику потужність – 130 к. с., але крутний момент вражає і сьогодні: 576 Нм, причому в діапазоні від нуля обертів! Витрата палива для комфортабельної 1,7-тонної машини теж була ніби невеликою – близько 12-14 л/100 км, але це на шосе. А ось “апетит” турбіни в міському режимі не був озвучений!
Крайслерівський ГТД IV покоління (1962 р.) для Turbine Car був доповнений багатьма допоміжними системами для поліпшення характеристик
І Chrysler, і громадськість визнали автомобіль цілком вдалим, але... Після широких і комплексних випробувань всі зразки, крім шести переданих до музеїв, були спалені і потім відправлені під прес – хоча багато хто з “народних тест-пілотів” хотіли викупити свої екземпляри. У світлі наближення нафтової кризи і посилення екологічних норм компанія не ризикнула вкладати 1 мільярд доларів (за цінами 1967 року!) у виробництво турбін.
Читайте також: Як зробити автомобіль більш економічним
Крім Chrysler, цілком реальні машини з газотурбінними моторами робили англійський Rover, американський Ford, італійський Fiat, німецький Daimler, шведський Volvo, радянський КрАЗ. Але всі вони так і залишилися концептуальними зразками.
КрАЗ-Э260Е – перший концептуальний КрАЗ з ГТД: 350 к. с., витрата палива на 20% нижче, ніж у дизеля. Токсичність вихлопу нижче в 3-6 разів.
Дивлячись з позицій ХХІ століття, слід вважати, що час турбінних ДВЗ на автомобільному транспорті ще не настав. Такі мотори вимагають доопрацювання і чималих вкладень в організацію виробництва, і чи дадуть автовиробники їм ще один шанс, поки невідомо.
Таким компактним був газотурбінний силовий агрегат на концептуальному Volvo ECC зразка 1992 року
Може бути, років через двадцять – тридцять, коли всі зрозуміють, що масовий перехід на електромобілі вимагає не менших вкладень в інфраструктуру міст, ми знову почуємо на дорогах легкий свист автомобільних турбін. І зможемо повною мірою скористатися їх безперечними перевагами.
Читайте також: Що краще – бензин чи дизель: який вибрати двигун