Техника - молодёжи 1956-05, страница 20

обходимость в сцеплении. С другой стороны, ввиду постоянства степени сжатия, сила давления газов на поршень не изменяется в процессе работы. Отсюда почти независимая от оборотов величина крутящего момента и необходимость в коробке скоростей.

Таким образом, чтобы иметь хорошие тяговые качества и упрощенное управление, достаточно, чтобы автомобильный двигатель состоял из двух независимых агрегатов.

Эту задачу решают разными путями. Одним из них является создание гидравлических, механических или электрических передач, которые также основаны на принципе разрыва непосредственной механической связи между первичным двигателем и трансмиссией автомобиля.

Другой путь — постановка газотурбинного двигателя. Исследование различных схем показывает, что применение в автомобильном транспорте так называемых двух-вальных газотурбинных двигателей значительно упрощает силовую установку и трансмиссию и создает более компактный, легкий и удобный в управлении автомобиль. Двухвальная схема двигателя позволяет сделать независимым агрегат, в котором осуществляется подвод и преобразование энергии топлива, от агрегата, связанного с колесами автомобиля.

На странице 15 дана простейшая схема такого двигателя. Турбокомпрессорный агрегат является как бы «газовым котлом» (подобно паровому котлу на паровозе). Центробежный компрессор (1) приводится в движение турбиной привода (2) и подает сжатый воздух в камеру сгорания (3), пройдя по пути через теплообменник (4). Вся мощность турбины (2) используется только для привода компрессора и вспомогательных агрегатов (5) — масляного и топливного насосов, электрогенератора и других.

Получаемые из «газового котла» газы поступают во вторую тяговую турбину (6), механически не связанную с первой. Эта турбина через редуктор (7), объединенный с механизмом заднего хода, приводит в движение колеса автомобиля. Изменение режима работы тяговой турбины происходит независимо от режима работы турбоком-прессорного агрегата. Весь запас мощности определяется количеством поступающего газа на лопатки турбины, его температурой и давлением.

Как видно из схемы, сцепления и коробки перемены передач такой автомобиль не требует. Для управления нужна только педаль газа.

При другой схеме — одновальной, когда диск тяговой турбины нахрдится на валу турбокомпрессорного агрегата сзади турбины привода компрессора, полезная мощность двигателя на расчетном режиме не изменится, но работа двигателя будет протекать по-другому. Увеличение нагрузки снизит обороты двигателя и будет сопровождаться уменьшением количества подаваемого компрессором воздуха, уменьшением количества сжигаемого топлива и общим уменьшением располагаемой энергии потока газа, проходящего через турбины. Величина крутящего момента, развиваемого двигателем, снизится. Работа одновального газотурбинного двигателя будет протекать с еще более неблагоприятной характеристикой, чем у поршневого, и такой двигатель без дополнения его сцеплением, коробкой перемены передач, гидротрансформатором или другими агрегатами будет для автомобиля непригоден.

СХЕМА ГАЗОТУРБИННОГО АВТОМОБИЛЯ «ФИАТ»

1. Вход для воздуха. 2. Воздушный фильтр. 3. Редуктор для привода вспомогательных агрегатов. 4. Двухступенчатый центробежный компрессор. 5. Камера сгорания. 6. Вал турбокомпрессорного агрегата.

7. Двухступенчатая турбина привода компрессора. 8. Одноступенчатая тяговая турбина. 9. Редуктор тяговой турбины (вал тяговой турбины пропущен внутри вала турбокомпрессорного агрегата). 10. Дифференциал. 11. Педали управления автомобилем (педаль газа и тормоза). 12. Топливный бак.

Хотя двухвальный газотурбинный двигатель и обеспечивает полную возможность трогания с места и автоматическую приспособляемость к различным условиям движения автомобиля, наличие одной или двух понижающих передач будет, повидимому, необходимо для тяжелых грузовиков и тягачей. В этом случае понижающие передачи нужны не столько ради обеспечения самой возможности движения, сколько для уменьшения расхода топлива.

Снижение оборотов турбины ухудшает ее коэффициент полезного действия. Одна или две понижающие ступени редуктора позволят не только увеличить силу тяги, но и расширить диапазон высоких значений кпд турбины. Эти передачи будут включаться при длительном движении в плохих дорожных условиях.

Хорошие тяговые качества двухвального газотурбинного двигателя являются не единственным преимуществом. Газотурбинный двигатель значительно проще и легче карбюраторного и дизельного. Он имеет в несколько раз меньше деталей и точных посадок, в десять раз легче дизельного двигателя и занимает значительно меньше места. В производстве потребуется меньше станков и оборудования, так как количество деталей у газотурбинного двигателя меньше и они проще. Некоторую сложность представляет только изготовление рабочих лопаток турбин, но и эта трудность может быть преодолена при применении рациональных методов производства (например, точное литье по восковым моделям).

При работе зимой в условиях низких температур воздуха мощность газотурбинного двигателя значительно увеличивается, экономические показатели улучшаются. Вместе с тем газотурбинный двигатель, работающий на подшипниках качения с применением жидких масел, не знает затруднений с запуском. Даже при морозах в 40—50° на запуск его тратится не больше 2 мин.

Непрерывный процесс горения позволяет применять все виды жидких и газообразных топлив, а в перспективе открывается возможность применения и твердого топлива, например в виде пыли. Расход масла в газотурбинных двигателях в 10—20 раз меньше, чем у порш-

Из числа других преимуществ следует отметить отсутствие вибраций, простоту обслуживания и нетрудоемкость ремонта, простоту системы зажигания, которая работает только в момент запуска, отсутствие наружной системы охлаждения, высокую полноту сгорания и безвредность выхлопных газов, а также возможность передачи мощности на высоких оборотах при малых усилиях и, следовательно, при более легкой трансмиссии.

Основным недостатком уже построенных автомобильных газотурбинных двигателей является относительно большой удельный расход топлива, в 2 раза больший, чем у современных карбюраторных двигателей, и в Зраза по сравнению с дизельными. Другим важным недостатком является необходимость применения дорогостоящих жаропрочных сплавов для деталей турбин.

Уже 8—10 лет ведутся работы по созданию газотурбинных автомобилей. Но пока это лишь опытные машины— лаборатории для исследований и испытаний.

Одним из первых был продемонстрирован в 1950 году газотурбинный легковой автомобиль английской фирмы «Ровер» с двигателем в 150 л. с. В 1952 году в Бельгии были произведены скоростные испытания усовершенствованного образца автомобиля с двигателем в 200 л. с. Этот автомобиль развивал скорость до 245 км/час на дистанции в один километр с ходу. Двигатель установлен за сиденьем водителя, перед задним мостом. Крыльчатка центробежного компрессора обеспечивает степень повышения давления 3,9. Вес двигателя — 227 кг,

16