Меню Рубрики

Автомобили с газотурбинной силовой установкой

Забытые эксперименты: тяжелые газотурбинные грузовики 17:50, 11 ноября 2019 Версия для печати

В послевоенные годы уникальным газотурбинным двигателям удалось ненадолго потеснить поршневые моторы на экспериментальных грузовиках. За четверть века на свет появилось лишь несколько удивительных машин нетрадиционной внешности, которые в конце 1970-х навсегда сошли со сцены.

В отличие от одновальных агрегатов для легковушек, на них монтировали мощные и экономичные двухвальные газотурбинные двигатели (ГТД). На их первичном валу были установлены компрессор и приводная турбина, на вторичном помещалась тяговая турбина с отбором мощности на шестеренчатый редуктор для привода колес. Ее вращали отработанные газы из камеры сгорания, которые одновременно подогревали воздух в компрессоре.

Газотурбинные грузовые машины: единство техники и лихого дизайна

Основная доля построенных тяжелых автомобилей с ГТД пришлась на 1960-е годы — разгар «газотурбинной эйфории». Тогда были созданы единичные образцы магистральных седельных тягачей с колесной формулой 6×4 и высокими воздухозаборными и выхлопными трубами, привлекавшие зрителей не своими уникальными возможностями, а необычными внешними формами и изобретательными приманками в интерьере.

Вскоре после войны один из ведущих американских изготовителей тяжелых грузовиков, Kenworth, и авиастроительная компания Boeing создали совместное предприятие по разработке перспективных газотурбинных автомобилей для эксплуатации на скоростных хайвэях США.

Первый в мире тяжелый газотурбинный автомобиль Kenworth (справа) и серийный дизельный вариант Kenworth-524. 1950 год

О воплощении в жизнь этой поначалу секретной задачи стало известно летом 1950 года, когда на сравнительные испытания вышли два капотных автомобиля со спальными отсеками, буксировавшие двухосные полуприцепы-фургоны. Первым был серийный тягач Kenworth-524 с 180-сильным дизелем Cummins. Вторая машина отличалась установкой газовой турбины Boeing 502-8A мощностью 175 л.с. и двумя широкими трубами для подвода свежего воздуха и выброса отработанных газов.

Нос к носу сопоставление размеров силовых агрегатов в моторных отсеках с газовой турбиной (справа) и обычным дизелем

Первый в мире компактный ГТД для тяжелой автотехники в полной комплектации весил 104 килограмма (в девять раз меньше, чем обычный дизель) и умещался на дне моторного отсека со снятыми радиатором и капотом с обеими боковинами. Для понижения рабочего режима турбины служил планетарный редуктор, передававший крутящий момент на механическую коробку передач.

Испытания, проводившиеся в течение двух лет, доказали неприспособленность таких автомобилей к практическому применению. Главные претензии сводились к сильному шуму горячих выхлопных газов и непомерно высокому расходу топлива — до 235 литров на 100 км.

Снятое оперение тягача с миниатюрной газовой турбиной создавало эффект полного отсутствия двигателя под капотом

Так первая и последняя 12-летняя попытка создания и применения тяжелых газотурбинных машин провалилась. На короткое время их заменили эффектные макетные образцы с ГТД, часто вообще не способные передвигаться самостоятельно.

Макетный образец футуристического двухмоторного четырехосного 1000-сильного автомобиля Chevrolet Bison. 1964 год

Считается, что главной целью создания экзотического четырехосного 1000-сильного грузового концепта Chevrolet Bison являлось продвижение в США работ молодого немецкого дизайнера Луиджи Колани. Его творение состояло из двух поворотных тележек с четырьмя ведущими колесами, в задней части которых стояли два ГТД: основной в 300 сил и вспомогательный 700-сильный для разгона и форсирования подъемов. Между ними планировали подвешивать контейнеры или кузов-салон с креслами для отдыха. На деле эффектный «Бизон» оказался неподвижным макетом.

Передняя двухосная ведущая и поворотная тележка грузовика Chevrolet Bison с кабиной водителя и газовой турбиной

Ford Gas Turbine Truck: самый длинный, большой и красный

Самым крупным газотурбинным тягачом был бескапотный концепт-трак Ford Gas Turbine Truck красного цвета, более известный под прозвищем Big Red («Большой и красный»). В составе 30-метрового автопоезда полной массой 77 тонн он буксировал однотипные двухосный полуприцеп-фургон и четырехосный прицеп фирмы Fruehauf.

Эффектный газотурбинный тягач Ford Gas Turbine Truck по прозвищу Big Red с одним полуприцепом и одним прицепом. 1964 год

В стальном моторном отсеке под кабиной помещался 600-сильный ГТД Ford-705, работавший с автоматической трансмиссией Allison. На передних колесах тягача впервые появились телескопические амортизаторы, вместимость топливного бака составляла 1000 литров.

Особого «визга» удостоилась перенасыщенная оригинальными «игрушками» кабина с ровным полом, расположенная на двухметровой высоте. Для входа в нее служили лестница с электроприводом и пневматический механизм входной двери. Скромное рабочее место водителя напоминало пульт управления самолетом. В его распоряжении были кондиционер, холодильник, микроволновая печь, телевизор, умывальник и минитуалет. На демонстрационных пробегах автопоезд развивал скорость 115 км/ч и показал средний расход топлива 100 литров на 100 км. До серийного выпуска он не дошел.

Chevrolet Turbo Titan III: «Титан», не лишенный элегантности

Через год свое место под «газотурбинным солнцем» заняла компания Chevrolet, представившая прозаичный и практичный тягач Turbo Titan III со всеми односкатными колесами, рассчитанный на работу в составе автопоездов полной массой до 35 тонн.

Читайте также:  Алгоритм газовой установки автомобиля

Магистральный 15-метровый автопоезд с тягачом Chevrolet Turbo Titan III и двухосным полуприцепом. 1965 год

На нем применялся серийный ГТД GT-309 мощностью 280 л.с. и автоматическая трансмиссия Allison. И здесь главной новинкой была оригинальная стеклопластиковая кабина с панорамным лобовым окном и характерными боковыми воздухозаборниками (жабрами) с выдвигавшимися фарами. Впервые в кабине появились стереофоническое радио и прообраз мобильного телефона, а обычное рулевое колесо заменила панель с двумя поворотными рукоятками (штурвалами). В течение трех лет автопоезд участвовал в демонстрационных заездах, достигая скорости 113 км/ч. Сложный и дорогой автомобиль в производство тоже не поступил. В 1967 году этот весьма привлекательный автопоезд с изотермическим полуприцепом был отправлен на слом.

Нетрадиционный блок управления автомобилем с двумя дублировавшими друг друга поворотными штурвалами

Следующей новинкой из-за океана стал серийный бескапотный тягач Ford WT-1000D. В задней части его укороченной кабины помещался компактный ГТД Ford A-707 мощностью 375 сил, работавший с пятиступенчатой коробкой передач. Автопоезд служил для проведения рекламных кампаний по расширению работ по газотурбинной технике.

Тягач Ford WT-1000D с ГТД развивавший скорость 95 км/ч. 1966 год

Последней в этом ряду стала британская корпорация Leyland, собравшая партию многоцелевых шасси и тягачей Leyland Gas Turbine с собственным ГТД 2S/350, развивавшим мощность 350-400 л.с. и весившим 500 килограммов.

Грузовое шасси Leyland Gas Turbine с британской газовой турбиной 2S350 мощностью 400 л.с. 1968 год

За кабиной автомобиля Leyland виден ГТД с хромированными воздухозаборной и выхлопной трубами

Советские секретные газотурбинные КрАЗы: несбывшиеся надежды

В 1970-е годы на Кременчугском автозаводе построили два опытных варианта Э260Е и 2Э260Е с ГТД мощностью 350 и 360 сил соответственно. Огромный расход топлива и ненадежность основных узлов привели к закрытию этого проекта.

Опытный газотурбинный грузовик КрАЗ-Э260Е с удлиненным прямоугольным капотом. 1974 год

источник

Автомобили с авиационными двигателями — советские и не только

Когда-то автомобили с газотурбинными двигателями чуть было не стали серийными.

В 1954 году самым быстрым серийным автомобилем страны был флагман и символ мощи советского автопрома — правительственный ЗИС‑110 с паспортной максималкой 140 км/ч. Скорость гоночного ЗИЛ‑112, построенного на узлах этого лимузина, достигала примерно 180 км/ч. Рекорд СССР, установленный в 1953 году на машине Харьков‑6 с сильно модернизированным двигателем Победы, составлял 280,156 км/ч.

А работники Горьковского автозавода тем временем выкатили на испытания автомобиль, который должен был развить скорость 700 км/ч, превысив мировой рекорд Джона Кобба — 634,26 км/ч, зафиксированный в 1947‑м.

Кстати, максимальная скорость пассажирского самолета Ил‑14 составляла 470 км/ч, а крейсерская — 345 км/ч. А тут автомобиль! Хотя называть ГАЗ-ТР (известен также под именем ГАЗ-СГ3) автомобилем в чистом виде было бы неправильно, ведь его оснастили реактивным двигателем новейшего на тот момент истребителя МиГ‑17.

Полетное задание

Над газотурбинными двигателями инженеры начали работать за полвека до советской попытки побить мировой рекорд скорости на земле с помощью силовой установки от истребителя и за несколько десятков лет до начала серийного производства реактивных самолетов. Мысли пристроить подобный двигатель к автомобилю родились в начале 1950‑х, на волне послевоенного подъема промышленности, а заодно и футурологических изысканий, иногда довольно забавных.

Многие тогда всерьез думали, что лет через десять разрешенная скорость в городах вырастет до 100 км/ч (смешно, правда?), а на автострадах еще больше. Тут, мол, и пригодятся машины с газовой турбиной — мощной, но относительно компактной и всеядной: работающей на бензине, дизельном топливе, керосине. Турбина к тому же позволяла заметно упростить трансмиссию и снизить объем обслуживания автомобиля.

У нас в стране апологетом этого направления, как и вообще всего нового и перспективного, стал, конечно же, Юрий Аронович Долматовский — инженер, художник и талантливый популяризатор, работавший после войны в НАМИ. Он, да и не только он, верил в светлые перспективы турбинных автомобилей. Тем более что ходовые образцы подобных машин уже существовали.

Первым стал британский Rover Jet 1, показанный в 1950 году. В простенький двухместный открытый кузов, сохранивший внешние черты серийной модели, между сиденьями и задним мостом поставили турбину с одноступенчатым компрессором, раскручивающимся до 40 000 об/мин. Турбина с ее 26 000 об/мин потребовала понижа­ющего редуктора. Зато обошлись без сцепления и коробки передач. Базовая версия турбины выдавала 100 л.с.

Годом позже машину облегчили и, водрузив на нее 230‑сильный двигатель, в показательном заезде развили скорость 152,691 мили в час (около 245 км/ч). В таком режиме машина, правда, расходовала около 50 литров топлива на 100 км, но это никого особенно не волновало.

На волне успеха компания Rover взялась за турбинную тему всерьез. В 1956‑м сделали экспериментальное купе Т3. Непритязательный дизайн совместили с передовой инженерией. Турбина развивала 110 л.с., и для реализации такой мощности автомобиль имел полный привод. Если у первого экспериментального спидстера Rover Jet 1 сзади была стандартная рессорная подвеска, то у второго прототипа — пружинная, более передовая и компактная. Машина имела дисковые тормоза, нелишние при такой мощности. То есть Rover Т3 был уже не просто полукустарным прототипом с «сумасшедшим» мотором, а гармоничным автомобилем, чья тормозная динамика должна была соответствовать разгонной.

Читайте также:  Установка мигалки на автомобиль штраф

Следующим приближением к серийной модели стал Rover T4 с кузовом седан, аналогичным тому, который вскоре появился на серийной машине. В этом Ровере турбину мощностью 140 л.с. впервые поставили спереди, а привод сделали на передние колеса. Расход топлива удалось снизить до 14–17,5 л/100 км. Но предполагаемая цена такого автомобиля получалась примерно в два раза выше цены стандартного. Дорогое и сложное серийное производство турбин требовало инвестиций, которые фирма Rover позволить себе не могла.

Тем временем за идею газовых турбин, разумеется, ухватились самые богатые автоконцерны мира — американские. Автопром в США был на подъеме, спрос и доходы росли, и фирмы щедро инвестировали в опытные разработки и шоу-кары, по нынешней терминологии — концепткары.

В 1953 году показали умопомрачительный GM Firebird ХР‑21 работы прославленного дизайнера Харли Эрла: одноместный, с двигателем мощностью 370 л.с. — эдакий уменьшенный истребитель на колесах. Для замедления помимо обычных барабанных тормозов использовались закрылки. Впрочем, о подготовке производства никто и не думал. Максимум, на что рассчитывали создатели шоу-кара, — прохватить на «дорожном самолете» по гоночному овалу в Индианаполисе.

За первым концепткаром GM последовали еще три, разной степени фантастичности (хотя Firebird II 1956 года был даже пятиместным) и экстравагантности. К слову, на концепткарах уже тогда показывали некие элементы езды без участия водителя и прочие новшества, считающиеся откровением ХХI века. Но четвертый газотурбинный прототип GM Firebird 1964 года, по слухам, вообще, не ездил. А ведь один из главных конкурентов самого мощного концерна уже стоял на пороге серийного производства!

На разгоне

Пока концерн GM удивлял публику футуристическими концепткарами, компания Chrysler подготовила не только ходовой образец, но и предсерийную партию купе с бесхитростным именем Turbine. Двухдверный автомобиль с куда более земным, нежели у концепткаров GM, дизайном имел классическую компоновку, турбину мощностью 130 л.с. и автоматическую трехступенчатую коробку передач без гидротрансформатора. Коробка, по заявлению производителя, была необходима для предотвращения опасного роста оборотов турбины, скажем, при отрыве одного или двух колес от земли.

Компания изготовила около 80 автомобилей и раздала их на испытания обычным американцам — жителям всех уголков США, мужчинам и женщинам разных возрастов. В 1964 году несколько машин работало на Нью-Йоркской международной автомобильной выставке ходовыми шоу-карами: в них мог прокатиться любой желающий. Добровольные испытатели в целом остались довольны машиной, хотя отмечали и недостатки.

В плюс Крайслеру с турбиной записывали уверенный пуск при любой температуре и меньшие, чем у машин с поршневыми двигателями, вибрации, а также низкий объем обслуживания. К недостаткам относили повышенный шум (правда, лишь при интенсивном разгоне) и высокий расход топлива при сравнительно небольшой скорости. Кстати, про характерный шум говорил и гонщик Грэм Хилл, выступавший в те годы на газотурбинном Ровере в Ле-Мане и сравнивавший звук двигателя с ревом Боинга, который, кажется, вот-вот засосет пилота в свою турбину.

Но главным недостатком Крайслера называли большую, примерно в пару секунд, задержку при старте с места и после интенсивного замедления. Избавиться от этого конструкторам так и не удалось.

Всё вроде было готово к серийному производству, вложили деньги в массированную рекламу, но даже мощный американский концерн не смог инвестировать огромные средства в массовый выпуск турбин, требующих высокой точности изготовления. А тут еще подоспели новые экологические нормы. В общем, на этом история единственного почти серийного автомобиля с газовой турбиной закончилась. Иные именитые компании — Fiat и Renault — ограничились единичными скоростными образцами, принесшими фирмам славу, но не коммерческий успех.

А нам пора вернуться на военный аэродром под Горьким (ныне — Нижний Новгород), где в 1954 году в свой первый и единственный заезд ушел ГАЗ-ТР с реактивным двигателем.

Серп, молот и турбина

Увы, обстоятельства сложились не в пользу умопомрачительной машины: на скорости около 300 км/ч случилась авария. Водитель, заводской испытатель Михаил Метелев, к счастью, почти не пострадал. Но работы над проектом прекратили. Проблем было слишком много: от отсутствия подходящих шин (на колёса поставили шины от самолета МиГ‑15, а оригинальные, надеялись, разработает НИИШП) до трассы, годящейся для скоростей под 700 км/ч. Да и вообще у ГАЗа хватало иных, куда более насущных забот.

Читайте также:  Установка климатической установки на автомобиль

Тем не менее идея взбудоражила умы советских конструкторов. В 1960 году Илья Тихомиров, опираясь на поддержку Центрального автомотоклуба (ЦАМК), установил на переданный ему известным уже тогда харьковским инженером Эдуардом Лорентом рекордный автомобиль две небольшие турбины мощностью по 50 л.с. В первых же заездах скорость машины, получившей имя Пионер, превысила 250 км/ч. Продолжая совершенствовать Пионер, устанавливали 68‑сильные, а затем и 80‑сильные турбины. В таком варианте Пионер‑2М под управлением Тихомирова развил в 1963 году на высохшем озере Баскунчак на дистанции 1 км с ходу скорость 311,419 км/ч. Что и стало всесоюзным рекордом.

В 1966 году в Харькове закончили работу над ХАДИ‑7 — рекордным автомобилем, который прежде оснащали поршневым двигателем, а затем переделали под серийную газовую турбину ГТД‑350 от вертолета Ми‑2 — двухвальную, 400‑сильную. Расчетная скорость ХАДИ‑7 составляла около 400 км/ч. Но трассу на озере Баскунчак уже закрыли, а на других автомобиль не мог показать ­все свои возможности и развивал лишь около 320 км/ч.

Наконец, в 1978 году в Харькове построили ХАДИ‑9, который должен был замахнуться на мировой рекорд скорости, уже тогда превысивший 1000 км/ч. Проектная максимальная скорость автомобиля с реактивным двигателем от истребителя МиГ‑19 составляла 1200 км/ч! Однако уже в процессе постройки стало ясно, что предел — 700–800 км/ч. Но и этих скоростей ХАДИ‑9 не показал: не было в СССР подходящих трасс.

ХАДИ‑9 снялся в 1983 году в художественном фильме «Скорость» и, по рассказам очевидцев, во время съемок шел быстрее 400 км/ч. В это верится с трудом.

Служебный роман

Самолетные двигатели в СССР интересовали, конечно, не только фанатиков скорости. Турбинами в НАМИ занимались еще с конца 1920‑х годов. А первым отечественным автомобилем с газовой турбиной стал в 1959‑м Турбо-НАМИ‑053.

Кузов для экспериментальной машины позаимствовали у междугороднего автобуса ЗИЛ‑127. Мест там осталось лишь десять, всё остальное пространство занимала измерительная аппаратура. Турбина развивала 360 л.с. — в два раза больше, чем штатный ярославский дизель, — и работала в паре с двухступенчатой автоматической коробкой передач.

Автобус массой 13 000 кг разгонялся до совершенно фантастических для машин этого класса 160 км/ч. Он прошел 5000 км на бензине, керосине, дизельном топливе и в целом показал себя очень неплохо. Легко заводился в мороз, температура двигателя достигала уровня рабочей буквально через минуту, а значит, и печка начинала подавать в салон тепло. Это для нашей страны особенно актуально. Но расход топлива был слишком высок (в открытой печати его благоразумно не приводили), а турбина, как водится, раскручивалась с существенной задержкой.

Существовала еще и проблема пыли, очень вредной для турбины, поэтому воздух в двигатель НАМИ‑053 поступал через сопло, расположенное на крыше автобуса. Впрочем, позднее эту проблему, в том числе и на танках, научились решать более совершенными фильтрами. Кстати, в 1976 году в СССР приняли на вооружение первый в мире танк с газотурбинной силовой установкой мощностью 1000 л.с. — Т‑80. Но вернемся к колесным машинам.

Мощными и всеядными моторами, естественно, заинтересовались заводы, производящие тяжелые грузовики, и, конечно, военные. Турбины в качестве эксперимента ставили на ракетовозы ЗИЛ‑135Г, на МАЗы. Ведь «изделия», как писали в документах, а попросту — ракеты, которые предстояло перевозить, становились всё больше и тяжелее.

Испытывали газовые турбины также на КрАЗа и БелАЗах. Основные проблемы возникали с трансмиссией: ни одна не выдерживала нагрузки. Поэтому, в частности,МАЗ‑7907, ставший вершиной этого направления советского автопрома, получил электрическую трансмиссию с отдельным приводом на каждое из 24 (!) колес. Чудище длиной более 28 метров имело сочлененную раму, массу 68 500 кг и было рассчитано на перевозку 150 тонн груза. Трехвальная турбина развивала 1250 л.с. В 1985 году построили два таких монстра. Их слабым местом вновь оказалась трансмиссия. На этом история отечественных автомобилей с газовыми ­турбинами и закончилась.

А есть ли вообще у этой темы перспективы? В 2010 году показали концептуальный суперкар — гибридный Jaguar C-Х75 с четырьмя электромоторами (по одному на колесо) и двумя турбинами по 94 л.с. каждая. Суммарная мощность — около 800 л.с. Чудесно! Но это не более чем шоу-кар типа тех, что показывали еще полвека назад.

На полном газу

Казалось бы, газовые турбины идеальны для гонок — и, действительно, их пытались применять на гоночных машинах.

Пионеры в этой области тоже британцы. Rover-BRM выставляли на 24‑часовые гонки в Ле-Мане с 1963 по 1965 год. За руль посадили действующего чемпиона мира в Формуле‑1 Грэма Хилла. В 1963‑м он привел машину с турбиной на седьмое место, но ехал вне зачета именно ­из-за конструкции двигателя.

источник