Турбо-машины: почему газотурбинный двигатель не прижился на авто

Двигатели на нефтяном горючем в автомобильном мире сегодня представлены исключительно поршневыми конструкциями, но на самом деле есть еще один очень интересный тип ДВС – газотурбинные силовые агрегаты. И было время, когда их испытывали на автомобилях, в том числе в Украине, и в том числе на легковых.

Что такое ГТД: преимущества

Принципиальное отличие газовой турбины от привычных нам рядных "четверок", V6 и V8 – в превращении энергии сожженного горючего в механическую энергию. В поршневом двигателе рабочие газы, расширяясь, толкают поршень, тот через шатун давит на колени коленчатого вала, вал начинает вращаться и только после того… - уехали! То есть для превращения поступательного движения поршня во вращение коленвала использован кривошипно-шатунный механизм – громоздкий, тяжелый, с набором проблемных пар трения и развитой системой смазки.

А газотурбинный двигатель обходится без всего этого, ему не нужны ни промежуточные механизмы для превращения энергии горячих газов в крутящий момент – газы сразу вращают сам вал, нажимая на лопатки турбины. Смазочная система и система охлаждения этим моторам тоже не требуются. Поэтому количество деталей у ГТД в 5 раз меньше, чем у поршневого конкурента: клапанов, распределительных валов, шатунов с поршнями нет совсем, свеча – и та одна на весь мотор.

В итоге ГТД имеют более высокую удельную мощность, лучшие надежность и долговечность, меньшие габариты и в несколько раз меньшую массу. Для легковой машины важно, что благодаря низкому уровню шумов и вибраций работа таких двигателей очень комфортна. Кроме того, динамику машинам газотурбинные двигатели обеспечивают просто космическую.

Не последняя по важности особенность – такие моторы неприхотливы к качеству и даже типу топлива, работают на бензине, дизеле, а лучшим для них считается керосин. Машины с газовой турбиной в качестве трансмиссии достаточно простенькой коробки с двумя-тремя передачами, а механизм сцепления или гидротрансформатор (если коробка-автомат) не требуются.

Минусы ГТД с автомобильной точки зрения

Проблемная вещь такого двигателя – рабочее колесо его турбины, которое дорого в изготовлении, ведь оно должно выдерживать температуру до 1300 градусов С. Второй недостаток ГТД – большое потребление топлива в режимах частичной нагрузки и холостого хода. То есть, самый экономичный режим для газотурбинного силового агрегата – работа под полной нагрузкой, что характерно, например, для грузовика, но не для легкового авто. Есть проблемы и с экологией – перегретый в турбине воздух выделяет многовато оксидов азота NOх.

Однако упомянутыми недостатками отличались конструкции конца 1960-х – начала 1980-х годов, когда ГТД на реальных машинах активно тестировали Chrysler (Turbine Car 1963), Rover, Ford, Fiat, Daimler, Volvo. В свое время в Кременчуге было построено несколько вариантов вполне успешных газотурбинных КрАЗов с колесной формулой 6х6.

Понятно, что при нынешнем уровне технологий большинство хронических проблем ГТД было бы решено. Но даже если правильный по сегодняшним канонам газотурбинный двигатель был бы создан, введение его в массовое производство вместо поршневых моторов потребовало бы многомиллиардных инвестиций от каждого автопроизводителя. К примеру, по оценкам того же Chrysler на запуск в серию ГТД ему потребовалось 1 миллиард – в долларах 1967 года! Смысл таких расходов сегодня тоже не просматривается. По крайней мере, пока.

Кратко

Хорошо это или плохо, но направление технического прогресса определяется не только характеристиками передовых конструкций, но массой окружающих обстоятельств – общественными настроениями, бизнес-конъюнктурой, даже политикой. Кстати, буквально в наши дни в Украине эксплуатируются сотни машин с этими же газотурбинными двигателями. К сожалению, это не быстрые и комфортные лимузины, а основные танки нескольких моделей, использующих армии по обе стороны фронта.