Турбомобиль Крайслера: рассвет и закат лучшего творения Детройта

Harry Harrison, Deathworld, 1960

Цитата, приведённая в качестве эпиграфа, взята из моего любимого фантастического романа, которым я зачитывался, будучи шестнадцатилетним пацаном. Некоторое время назад собрал в кулак волю и остатки знания языка, и прочёл этот роман в оригинале. Но пост не о книге.

В те годы мир был одержим идеями научно-технического прогресса. Одна за другой выходили книги, ставшие впоследствии классикой, люди в своих мечтах стремились ввысь. Всего каких-то полтора десятка лет назад в небе появились первые реактивные самолёты, и турбореактивный двигатель казался силовой установкой будущего. "Турбина взвыла, шины заскрежетали по дорожному полотну..." Так, мимоходом, автор указал на маленькую деталь футуристичного мира, описанного в его книге. В нём ездили на реактивных машинах. В этом посте мы познакомимся с легковым автомобилем, который мог приблизить к мечтам писателей золотого века фантастики и наш, реальный мир.

Попытки пристроить газотурбинный двигатель под капот автомобиля начались в очень скором времени после того, как инженеры научились делать сносные подшипники для валов, вращавшихся со скоростью десятки тысяч оборотов в минуту. Ещё в конце сороковых. Можно, к примеру, вспомнить интересный автомобиль Rover JET1. 1949 год и 245 км/ч.

В авиации газотурбинный двигатель давал больше мощности при меньшем весе, в сравнении с поршневым мотором и очень быстро обошёл его по экономичности. На земле, однако, всё было несколько сложнее. Детали рассмотрим позже, но главными преградами была дороговизна производства и, как ни странно, та самая экономичность. Потом добавились экологические нормы...

Тем не менее, эксперименты проводились вовсю, и упомянутая в заголовке поста фирма буквально вплотную подошла к налаживанию массового выпуска легковых автомобилей с газотурбинными двигателями. Была предсерийная партия из 55 штук. Были многочисленные автопробеги и даже "войсковые" испытания прототипов простыми гражданами далёкой Америки. Всё это кануло в Лету. На данный экземпляр я наткнулся, можно сказать, случайно.

Это сообщение отредактировал Suha82 - 24.12.2019 - 20:33

Газотурбинный двигатель хорошо себя чувствует только на номинальных оборотах. Как только они падают, снижается и его КПД. Самолёты летают в крейсерском режиме. Электростанции молотят свои электроны в одном и том же ритме. Есть и ещё несколько сфер применения, где требуется именно однорежимный двигатель. В легковом автомобиле это не так. Не так это уже в магистральном автотягаче, который призван монотонно и неудержимо наматывать километры по автострадам. Опыты с грузовиками, естественно, тоже были. Грешили этим и Джи-Эм, и Форд, и другие. Вот ссылочка на славный пост о газотурбинных грузовиках.

Крайслер привнёс в конструкцию изобретение, призванное уменьшить главный недостаток газотурбинного автомобильного двигателя, и у него почти получилось.

Ну что, соскучились по моим переводам? Будь проклят лимит в 50 мб (Формалинчик, Механизмик, не ругайтесь, пожалуйста) и поэтому снова отдельные куски.

Все подробности в этом кино. Первая часть - обзорная. Вторая содержит архивные кадры и рассказывает об устройстве. В третьей газотурбинный "Крайслер" показан в наши дни. На дорогах общего пользования.

Прошу не судить строго моих коллег по цеху - для каждого из них это первый опыт озвучки.

Пара слов о персонаже в кадре.

Если кто не знает, "как покупать подарки с максимальной выгодой" - смотрите все три части.

Ну а теперь попробуем разобрать ситуацию с этим автомобилем с технической точки зрения. В качестве основных причин неудачи автор обзора называет ужесточение экологических норм, которые на данном типе двигателя выполнить было невозможно, и дороговизну. А ещё он озвучивает расход на трассе, и тут - опаньки. Есть и менее очевидная оговорка: "Это автомобиль не для агрессивной езды". То есть, медленный и прожорливый, говоря русским языком. Разберёмся, почему.

На рисунке выше изображена принципиальная схема газотурбинного двигателя Крайслера. Кстати, это четвёртое его поколение из семи. Температуры даны в градусах Фаренгейта (в кино я их заботливо перевёл в градусы Цельсия) но в данном случае это не важно.

Формула ниже - КПД теплового двигателя, работающего по циклу Брайтона. Идеального газотурбинного, то есть. Внезапно, он зависит только оттого, насколько сильно воздух будет сжат компрессором. Это как раз пресловутая степень повышения давления, обозначенная числом Пи.

В современных авиадвигателях она достигает сорока единиц. В двигателе нашего автомобиля - в десять раз меньше. На самом деле, даже при таком значении тепловой КПД по циклу Брайтона такой же, как у дизеля. Но это при номинальных оборотах... В нашем случае это сорок четыре тысячи в минуту. Почему на шоссе у этого "Крайслера" такой конский расход? Потому что по шоссе не ездят, вдавив педаль акселератора в пол - её "чуть придерживают". А если у нас обороты, скажем, тысяч тридцать, то медленнее крутится компрессор, и степень повышения давления катастрофически падает. Здесь не будет большого расхода в городе и маленького на трассе. Здесь будет большой на трассе и огромный в городе, потому что в городе мы иногда стоим на холостом ходу, разгоняемся с малых оборотов и практически никогда не даём двигателю полной мощности.

К слову, степень повышения давления, как у этого "Крайслера", для тех лет вполне типична. Такую же имел советский двигатель ВК-1, честно слизанный с Rolls-Royce Nene и стоявший на истребителях МиГ-15 и Миг-17.

Крайслер небезуспешно попытался уменьшить потери при помощи регенераторов, занимавших чуть ли не треть моторного отсека. Действительно, отберём немного тепла у газов после турбины и вернём его свежему воздуху на входе в камеру сгорания. Подгреем без расхода горючего. Можно сказать, что это решение реально повысило экономичность и именно оно позволило в принципе замахнуться на рынок гражданских легковых авто, сделав расход ну хотя бы сопоставимым с расходом поршневых двигателей.

Но ещё этот двигатель был одной сплошной турбоямой. Слышали о провале крутящего момента в поршневых двигателях с турбонаддувом? Жмёшь газ в пол, а он "подхватывает" с некоторым опозданием. Так вот, здесь весь двигатель - турбина, и до кучи, на этой же турбине висит стартёр-генератор, привод тех самых регенераторов и всяких насосов. Вот почему автор обзора говорит, что для хорошего ускорения надо сначала раскрутить двигатель до максимума, удерживая тормоз.

Крайслер, между прочим, и тут старался уменьшить негативный эффект. Турбина компрессора (на фото она слева) маленькая, с небольшим моментом инерции, но, тем не менее, чуда не случилось. Между прочим, турбины не были наборными, а изготавливались как единые детали. Над снижением стоимости производства тут тоже крепко думали. Зубчатый агрегат - система управления комплектом сопловых лопаток. Каждая полушестерня управляет одной такой лопаткой, изменяя угол её установки в зависимости от режима работы двигателя.

В дальнейшем турбину компрессора освободили от необходимости крутить дополнительные агрегаты, регенераторы сделали ещё лучше, но бензиновые двигатели просто немного повысили степень сжатия и даже не особо заметили этих потуг. Потом грянуло новое ужесточение экологических норм...

Думаю, в наши дни эффективный газотурбинный двигатель для автомобиля создать вполне возможно. Применить осевой компрессор, двухвальную схему и устроить повышение давления хотя бы до десятки. Сделать двухступенчатые регенераторы, и в тех же магистральных грузовиках это вполне сработало бы. Ведь такой двигатель, хоть и дорог в производстве, но очень долговечен, - самолёты, вон, по тридцать лет летают и делают это каждый день. Подшипники были газовые уже у "Крайслера"... Но нам уготованы электромобили, и этого не изменить. Впрочем это не плохо. Просто лично для меня - чуточку грустно

Всё.

P.S.

Фильм, упомянутый в обзоре, название которого я перевёл как "Шустрый малый", в нашем прокате известен как "Быстромобиль".

Это сообщение отредактировал Suha82 - 24.12.2019 - 20:48

А почему бы не поставить турбину молотить на постоянной скорости, а дальше уж генератор, аккумулятор, электромотор.

А, кстати, да!

В нашей бронетехнике используются такие установки. Правда, в виде вспомогательных генераторов. Вырабатывать энергию при стрельбе с закрытых позиций, в частности.

Еще, я думаю, такая связка была бы кстати на электрокоптерах. Тем самым мы добьемся легкости и безопасности управления (мультикоптерная схема) и дальности нормального вертолета.

Это сообщение отредактировал AnySkin - 24.12.2019 - 21:35

Неправильные вы автоидеи обсуждаете. Скрепы шатаете.
Вот самый правильный автомобиль.

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Просто интересно, почему не использовать монотонно работающую турбину для подзарядки аккумов "псевдоэлектромобиля"? И в трансмиссии потери меньше будут.

почему то м497 вспомнился, идея почти та же, но техника чуть крупнее.

На танках серийно используются такие двигатели. Наши танки с газотурбиными двигателями типа Т-80 начали ремонтировать и отправлять служить за полярный груг.

Это сообщение отредактировал Pomeranec - 24.12.2019 - 22:09

По сути это получится самый обыкновенный последовательный гибрид. Здесь к газотурбинному двигателю добавится генератор и тяговые электродвигатели. То есть вместо одной силовой установки их будет целых три, и все три сопоставимые по мощности, имеющие вес, объём и цену. Плюс аккумуляторы или ионисторы. Так будет намного дороже. Были Приусы - да практически "сплыли". Чистый электромобиль дешевше получается.

опель узбек, вроде иномарка, но хер там, ржавеет быстрее опеля и даже таза

Преимущество поршневых моторов в том, что они способны работать с большим диапазоном частоты вращения коленвала. Их не нужно выкручивать до звона, а потому они экономичны