Реактивная тяга на земле

Делимся интересными статьями из паутины

Модераторы: Dim@, Pratas

Ответить
Аватара пользователя
Aerostar
Ветеран клуба АмАвто
Сообщения: 13704
Зарегистрирован: 09 янв 2008, 15:57
Откуда: Псков

Реактивная тяга на земле

Сообщение Aerostar » 21 янв 2014, 17:15

http://auto.mail.ru/article.html?id=45136

60 лет назад, 21 января 1954 года, в Нью-Йорке дебютировал автомобиль, которому по плечу было изменить мир. Вспомним историю GM Firebird XP-21 и пытаемся разобраться, почему перспективы газотурбинных автомобилей это по-прежнему вопрос будущего.

Изображение

Публика, интересующаяся техникой, делится на две большие категории. Одни считают, что прогресс в автомобилестроении идет семимильными шагами. Их оппоненты возражают — реального прорыва не было очень давно. Самое удивительное — в чем-то правы и неправы обе стороны. И весьма занимательная история автомобилей с газотурбинными моторами прекрасно это иллюстрирует.
Для начала вспомним, что же такое газотурбинный двигатель. Это достаточно простой и при этом весьма эффективный мотор непрерывного действия, преобразующий энергию сжатого воздуха в механическую работу на валу. По сути, он немногим сложнее... порывов ветра, раскручивающих крылья мельницы.
Неудивительно, что газотурбинные двигатели гораздо старше всем привычных ДВС. Еще в 17 веке принципиальную схему работы такого устройства описали в Китае, патент же на газовую турбину в 1791 году зарегистрировал англичанин Джон Барбер. Правда, до практического применения двигателей такого типа оставалось еще больше века. Здесь необходимо отметить заслуги немецкого инженера Ганса Хольцварта. После многолетних экспериментов он построил полностью функционирующую газовую турбину, которую установили на сталелитейном предприятии Thyssen в 1933 году. В качестве источника энергии она использовала отработавшие газы доменных печей.
Потом настал период железнодорожных локомотивов, но как затем выяснилось главное призвание газовых турбин — авиация. Вторая мировая дала огромный толчок развитию турбореактивных авиационных двигателей — прямых родственников газовой турбины. Уже со второй половины 40-х годов реактивные самолеты стали стремительно вытеснять турбовинтовые аналоги.
Преимущества газотурбинных моторов над поршневыми коллегами довольно многочисленны. Это и малое количество движущихся элементов в конструкции, соответственно определяющее завидную надежность, высокий мощностной потенциал при небольшой массе, полное отсутствие вибраций, нетребовательность к качеству топлива. Словом, даже странно, что адаптировать «реактивные технологии» для автомобилей решили только после второй мировой.
Первым в мире автомобилем с газотурбинным двигателем считается Rover JET1 1950 года.

Изображение

Чуть позже Boeing в порядке эксперимента установил турбину под капот седельного тягача Kenworth. Судьба у этих проектов разная. Англичане доводили свой «джет-кар» еще лет пятнадцать, а вот Boeing сдался гораздо быстрее. Дорожные испытания газотурбинного «Кенворта» показали — он медленнее и прожорливее дизельного аналога. Программу быстренько свернули.

Изображение


Все это время специалисты General Motors изучали потенциал газотурбинных моторов и ждали удобного момента. Понадобились энтузиазм двух влиятельных персон и необходимость удивить общественность, прежде чем проект газотурбинного автомобиля GM стал обретать реальные черты.
Главными запевалами стали глава технических разработок Уильям Турунен и вице-президент по дизайну Харли Эрл. Ну а поводом стала «Моторама» — так называлось знаменитое в свое время автошоу General Motors, проходившее в разных частях Америки. По сути своей автомобильный цирк-шапито, ездивший по стране и удивлявший публику дизайном и технологиями. В январе 1954-го «Моторама» открывалась красочным шоу в пафосном нью-йоркском отеле Walsdorf Astoria. Там-то и должен был зажечь первый американский «джет-кар» или, если по-нашему, «реактомобиль» — GM Firebird XP-21.

Изображение

По сути янки создали самолет на колесах. Ничего удивительного, впрочем.
Харли Эрла — пионера американского автомобильного дизайна — всегда восхищала авиация. Именно Эрл придумал хвостовое оперение для «Кадиллаков», а его знаменитый концептуальный Buick Le Sabre 1951 года выглядел как приплюснутый истребитель времен Второй мировой. Но то была стилизация, теперь же речь шла об автомобиле, который приводил в действие двигатель, проповедовавший авиационные идеалы.
В то время Эрл как раз восхищался дизайном палубного реактивного истребителя Douglas F4D Skyray. И если взглянуть на Firebird XP-21 сверху в три четверти, сходство между самолетом и автомобилем покажется просто фантастическим.
Впрочем, копировал, вернее, творчески переосмысливал Харли с умом. Модель Firebird продували в аэродинамической трубе, так что крылья, воздухозаборники и хвостовой киль здесь не красоты ради. Кстати, если внимательно присмотреться к задней части кузова, то можно увидеть активные аэродинамические элементы или попросту закрылки, помогающие пилоту (слово водитель здесь, согласитесь, не слишком уместно) оттормаживаться с высочайших скоростей. С каких именно? Об этом чуть позже.
Стеклопластиковые панели кузова скрывают от глаз сварную трубчатую раму и главное блюдо проекта — расположенный в базе газотурбинный двигатель Whirlfire Turbo-Power GT-302 фирмы Allison.


Огромное «сопло» в задней части автомобиля может ввести в заблуждение, но в движение Firebird приводит вовсе не струя реактивного выхлопа, как на самолете.

Изображение

Газотурбинная силовая установка «джиэмовского» «джет-кара» состоит из двух основных частей — это так называемая газообразовательная секция и секция выработки мощности.
Сначала воздух попадает в компрессор, сжимающий его в три раза, а после отправляется в двухсекционную камеру сгорания. Одновременно туда же впрыскивается топливо, и с помощью свечей зажигания происходит однократное воспламенение рабочей смеси. После процесс горения не прекращается — свечи больше не нужны. Образовавшиеся в результате горения газы, раскаленные до 815 градусов по Цельсию, раскручивают лопатки турбины, которая, в свою очередь, гонит поток к другой крыльчатке — силовой, — соединенной с коробкой передач. Схематично все это похоже на работу гидротрансформатора в автоматической коробке передач, только вместо жидкости используется газ.
Скорость вращения газообразовательной турбины составляет 26 000 об/мин, силовой — 13 300. При этом Whirlfire Turbo-Power GT-302 развивал более чем впечатляющие 380 л.с., а весил, включая все элементы трансмиссии, около 350 кг. По сравнению с поршневыми моторами той поры соотношение массы к мощности было втрое!
Крутым мотором крутость Firebird XP-21 не ограничивалась. Как истинно гоночную конструкцию, машину оснастили независимой подвеской со сдвоенными поперечными рычагами спереди и уникальной тормозной системой. Дело в том, что для более эффективного охлаждения тормозные барабаны разместили не внутри колес, а снаружи. Ну а про управляемые с помощью переключателей на рулевом колесе активные аэродинамические плоскости мы уже упомянули.
В декабре 1953-го тестовая команда GM арендовала автодром в Индианаполисе, где Firebird впервые вырулил на свободу. В узкую кабину пилота втиснулся опытный испытатель Эммет Конклин, но... поездка оказалась короткой. Вот что рассказывает о том памятном эпизоде сам испытатель.
— У Firebird было только две передачи «быстро» и «еще быстрее», — с улыбкой вспоминал много позже Эммет. — Поначалу все шло хорошо, машина уверенно разгонялась. Я набрал порядка 100 миль в час (160 км/ч) и переключился на вторую. И сразу же колеса сорвались в дикую пробуксовку, машину потащило в сторону... Не буду врать — стало страшно. Подумав, что мне еще рано умирать, я тут же заглушил мотор.
Крутящий момент газотурбинного двигателя явно превосходил возможности двухступенчатой коробки передач и, как выяснилось, водительское мастерство мистера Конклина.
Следующие тесты Firebird XP-21 доверили уже профессиональному пилоту — многократному победителю «Инди-500» Маури Розе. И опытный гонщик не оплошал. По некоторым данным, Маури разогнал Firebird до 370 км/ч! И это в середине 50-х...


Короче, 21-го января, в день открытия «Моторамы-1954», «джет-кар» General Motors стал настоящей звездой. Стремительное развитие реактивной авиации и начинавшаяся космическая гонка, казалось, не оставляли сомнений — через пару десятков лет все автомобили, как в научно-фантастических рассказах, избавятся от примитивных поршневых моторов и, возможно, даже научатся летать.
Неподдельный интерес публики автоматически дал добро продолжению программы. Следующим шагом стал Firebird II — уже более приближенный к реальности прототип. Новый газотурбинный двигатель Allison GT-304 получился более компактным и чуть менее мощным — порядка 200 л.с. При этом кузов напоминал не самолет, а автомобиль. Хотя совсем уж уйти от авиационной темы не получилось. Оцените нехилых размеров хвостовые кили, остроконечный носовой обтекатель и полностью прозрачную крышу, напоминающую авиационный фонарь. Второй «файрберд» обзавелся полноценным четырехместным салоном, а внимание технических экспертов привлекли дисковые тормоза на всех колесах, борт-компьютер с дисплеем в передней панели и кузов из... титана! Страшно подумать, во сколько обошлось его изготовление.

Изображение

Firebird II дебютировал на «Мотораме» 1956 года, а еще через три года GM представила и третью «огненную птицу». Безусловно, самый продвинутый в семействе, Firebird III, помимо прочего, оснащался не только 220-сильным газотурбинным мотором GT-305, но и маленьким двухцилиндровым ДВС для питания многочисленной бортовой периферии: от кондиционера до примитивной системы круиз-контроля.

Изображение

Третий концепт стал таким же хитом, как и предыдущие два. Более того, «газотурбинная лихорадка», казалось, всерьез захватила автопромышленность. «Джет-карами» увлекся и Ford, разместивший заказ на фирме Boeing.

Изображение

Ну а Chrysler в середине 60-х и вовсе разработал, построил и раздал на длительный тест полусотне счастливчиков практически готовый к серийному выпуску газотурбинный седан Chrysler Turbine. Многомесячные испытания закончились вполне успешно.

Изображение
Изображение

Будущее, казалось, не просто у порога, а уже открыло дверь и вот-вот войдет в каждый дом. И тут «газотурбинный» энтузиазм автомобильных компаний стал стремительно падать. Сначала GM и Ford, а следом и Chrysler без лишней помпы свернули свои дорогостоящие проекты. Но почему?


Всего за несколько лет инженерам GM, Rover и Chrysler, больше других увлекавшихся «джет-карами», удалось решить большинство врожденных проблем газотурбинного мотора. Так, значительно сократился топливный аппетит (на последних версиях Rover T4 он составлял 11,7 л на 100 км, при максималке в 180 км/ч и разгоне до сотни за 8 секунд), благодаря применению теплообменников уменьшилась температура выхлопа, при этом отклик на «газ», наоборот, стал быстрее. Наконец, инженеры предложили решение даже такой на первый взгляд второстепенной проблемы, как торможение двигателем — режим, который в газотурбинном моторе отсутствует по умолчанию. При этом изначальных плюсов газовых турбин никто не отменял. Они по-прежнему были легче поршневых двигателей, могли работать абсолютно на любом топливе от бензина и керосина до спирта и текилы, и это не говоря уже про отсутствие вибраций и шикарный мощностной потенциал. Более того, многие эксперты еще на рубеже 60-х не без оснований считали газовую турбину мотором будущего в плане экологии. Зачем же тогда курицу, предположительно несущую золотые яйца, тупо бросили в суп?
Все просто и печально одновременно. Как это ни абсурдно, газотурбинный двигатель банально оказался никому не нужен. Одно дело взять перспективную технологию, потратить несколько миллионов долларов и, получив заметный паблисити-эффект, сказать: «Все, поиграли и хватит!». Совсем другая песня — перестраивать давно налаженную систему производства автомобилей. Запуск на конвейер газотурбинных автомобилей требует для начала налаживания массового выпуска газотурбинных двигателей. А это огромные деньги и еще большие риски. Вдруг ставка на «джет»-кары не сыграет? Как потом смотреть в глаза руководству? Парадоксально, но и коммерческий успех «реактомобилей» тоже мог бы стать проблемой. Что же в таком случае делать с остальной производственной гаммой? Списывать убытки ради технического прогресса как такового? Нет уж, дудки...
В идеальном мире газотурбинный мотор наверняка бы победил поршневой. Но когда решения в крупнейших автомобильных (да и не только автомобильных, впрочем) компаниях принимают бухгалтеры, а не инженеры и конструкторы, рассчитывать на реальную техническую революцию не приходится.

[youtube]640,480,[/youtube]
Ford Aerostar 3.0 '93
Ford Contour 2.0 '95
С5 2.0 '05
Аватара пользователя
Stranger16rus
Ветеран клуба АмАвто
Сообщения: 12015
Зарегистрирован: 29 июн 2008, 23:30

Re: Реактивная тяга на земле

Сообщение Stranger16rus » 21 янв 2014, 17:30

Интересно!
Ergo bibamus!
Аватара пользователя
Dmitry171
Ветеран клуба АмАвто
Сообщения: 9990
Зарегистрирован: 12 авг 2008, 17:15
Откуда: Воронеж

Re: Реактивная тяга на земле

Сообщение Dmitry171 » 21 янв 2014, 18:09

а я эту статью читал в самолете в их журнале :) - кстати это по моему не полная перепечатка - там помнится были еще и потребительские проблемы эксплуатации связанные с газотурбинами... правда не помню какие :)
Mark VIII V8 4.6
Аватара пользователя
Николай Пименов
Ветеран клуба АмАвто
Сообщения: 27148
Зарегистрирован: 20 окт 2007, 23:03
Откуда: Самара

Re: Реактивная тяга на земле

Сообщение Николай Пименов » 21 янв 2014, 18:24

Если долго стоять на месте с включенным мотором - асфальт плавился :)
Изображение
Изображение
Аватара пользователя
Aerostar
Ветеран клуба АмАвто
Сообщения: 13704
Зарегистрирован: 09 янв 2008, 15:57
Откуда: Псков

Re: Реактивная тяга на земле

Сообщение Aerostar » 21 янв 2014, 20:32

Ага, задним "хорошо" :D
Ford Aerostar 3.0 '93
Ford Contour 2.0 '95
С5 2.0 '05
Ответить