Газотурбинные двигатели - это невероятная вещь, и их применение не ограничивается лишь самолетами. Мы подобрали для вас десять самых интересных наземных транспортных средств, питающихся от огромных турбин.

Jet Corvette. Кастомайзеры очень любят брать моторы от Corvette и устанавливать их на другие машины, чтобы сделать их быстрее. Винс Гранателли подошел к делу с другого конца. Он, наоборот, избавил свой Corvette от V8 в пользу... газотурбинного двигателя Pratt & Whitney ST6B. 880-сильная турбина делает машину самым быстрым Corvette, допущенным к эксплуатации по дорогам общего пользования. Разгон до 100 км/ч осуществляется всего за 3,2 секунды.

Thrust SSC. Невероятный (но еще не завершенный) Bloodhound SSC наверняка возьмет свой рекорд (запланированы 1 600 км/ч), однако оригинальный Thrust SSC по-прежнему является серьезным техническим достижением. Благодаря 110 000 л. с. от двух турбореактивных двигателей Rolls-Royce, Thrust в 1997 году установил сухопутный рекорд скорости на отметке 1 228 км/ч и стал первым автомобилем, преодолевшим звуковой барьер.

Турбинный мотоцикл MTT. Как будто мотоциклы и без этого недостаточно страшны... MTT снабдили свой мотоцикл турбиной Rolls-Royce, которая передает 286 л. с. на заднее колесо. Один из таких принадлежит американскому телеведущему Джею Лено, который описывает его так: "Он веселый, но способен запугать вас до смерти".

Бэтмобиль. Главный транспорт из кинофильмов "Бэтмен" и "Бэтмен возвращается". Построен на шасси Chevrolet Impala. На сегодняшний день существуют компании, которые изготавливают реплики этого бэтмобиля с настоящими газотурбинными двигателями.

Shockwave. Этот седельный тягач Peterbilt оснащен тремя реактивными двигателями Pratt & Whitney J34-48 и однажды разогнался до 605 км/ч. Четверть мили он проезжает за 6,63 секунды, сопровождая свой заезд потрясающим огненным зрелищем!

Big Wind. Это ультимативное средство пожаротушения идеально дополнило бы предыдущий грузовик. Что скажете насчет борьбы с огнем при помощи огня? Big Wind как раз этим и занимается. Он представляет собой два двигателя от МИГ-21, смонтированные на советский танк Т-34. Эти штуки тушили нефтяные пожары в Кувейте во время войны в Персидском заливе. Сначала шесть шлангов гасят огонь, а затем реактивные двигатели нагнетают мощную струю пара, который буквально сдувает пламя с нефти.

Lotus 56. Этот болид имел вертолетный газотурбинный двигатель и был лишен коробки передач, сцепления и системы охлаждения. В 1971 году он дебютировал в Формуле-1. Самой серьёзной проблемой было значительное запаздывание реакции турбины на нажатие газа — поначалу задержка составляла шесть секунд. Это вынуждало пилота открывать газ ещё в торможении перед поворотом. Позднее задержку сократили до трех секунд, но это увеличило расход топлива и стартовый вес. В Сильверстоуне машина отстала на 11 кругов, а в Монце Эмерсону Фиттипальди удалось финишировать восьмым с отставанием в 1 круг. Контрольное взвешивание показало, что Lotus 56 на 101 кг тяжелее машины победителя. Естественно, от него пришлось отказаться.

Газотурбинный автомобиль Chrysler. Эти экспериментальные автомобили так и называют, потому что своего имени у модели не было. Они разрабатывались с 1953 по 1979 годы. За это время Chrysler испытал 7 поколений и построил 77 прототипов. В начале 60-х годов они успешно прошли тесты на дорогах общего пользования, но финансовый кризис в Chrysler и введение новых норм токсичности и расхода топлива помешали запуску модели в массовое производство. Девять машин сохранились в музеях и домашних коллекциях, а остальные были уничтожены.

ГАЗ М20 Аэросани "Север". В 1959 году в вертолетном конструкторском бюро Н. И. Камова был разработан автомобиль-аэросани "Север". Это была поставленная на лыжи "Победа" с авиационным мотором АИ-14 мощностью 260 л. с. Она использовалась как быстроходный транспорт для северных районов страны в зимние периоды. Средняя скорость составляла 35 км/ч. Маршруты проходили по целинному снегу и торосистому льду в морозы до 50 градусов. Аэросани работали вдоль Амура, обслуживали поселки по берегам рек Лена, Обь и Печора.

Трактор. Американцы любят разного рода забавы, и тракторные гонки - одна из них. Главным состязанием является транспортировка трактором тяжеленной платформы на дистанцию 80-100 метров. И тут, конечно, на помощь трактору приходят мощные газотурбинные двигатели.

Высокий уровень развития теории лопаточных двигателей, металлургии и техники производства обеспечивает теперь реальную возможность создания надежных газотурбинных двигателей, способных с успехом заменить на автомобиле поршневые двигатели внутреннего сгорания.
Что представляет собой газотурбинный двигатель?

Рис. 1. Принципиальная схема газотурбинного двигателя

На рис. 1 показана принципиальная схема такого двигателя. Ротационный компрессор 9, находящийся на одном валу 8 с газовой турбиной 7, засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и нагнетает в камеру сгорания 3. Топливный насоc 1, также приводимый в движение от вала турбины, нагнетает топливо в форсунку 2, установленную в камере сгорания. Газообразные продукты сгорания поступают через направляющий аппарат 4 на рабочие лопатки 5 колеса газовой турбины 7 и заставляют его вращаться в одном, определенном направлении. Газы, отработавшие в турбине, выпускаются в атмосферу через патрубок 6. Вал 8 газовой турбины вращается в подшипниках 10.
По сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания газотурбинный двигатель обладает весьма существенными преимуществами. Правда, он тоже еще не свободен от недостатков, но они постепенно ликвидируются по мере развития конструкции.
Характеризуя газовую турбину, прежде всего следует отметить, что она, как и паровая турбина, может развивать большие обороты. Это дает возможность получать значительную мощность от гораздо меньших по размерам (по сравнению с поршневыми) и почти в 10 раз более легких по весу двигателей.
Вращательное движение вала является по существу единственным видом движения в газовой турбине, в то время как в двигателе внутреннего сгорания, помимо вращательного движения коленчатого вала, имеет место возвратно-поступательное движение поршня, а также сложное движение шатуна. Газотурбинные двигатели не требуют специальных устройств для охлаждения. Отсутствие трущихся деталей при минимальном количестве подшипников обеспечивают длительную работоспособность и высокую надежность газотурбинного двигателя.
Наконец, важное значение имеет то обстоятельство, что для питания газотурбинного двигателя используется керосин либо топлива типа дизельных, т.е. более дешевые, чем бензин.
Основная причина, которая сдерживает развитие автомобильных газотурбинных двигателей, заключается в необходимости искусственно ограничивать температуру газов, поступающих на лопатки турбины. Это снижает коэффициент полезного действия двигателя и приводит к повышенному удельному расходу топлива (на 1 л.с.).
Температуру газа приходится ограничивать для газотурбинных двигателей пассажирских и грузовых автомобилей в пределах 600-700°C, а в авиационных турбинах до 800-900°C потому, что еще очень дороги высокожаропрочные металлы.
В настоящее время уже существуют некоторые способы повышения коэффициента полезного действия газотурбинных двигателей путем охлаждения лопаток, использования тепла отработавших газов для подогрева поступающего в камеры сгорания воздуха, производства газов в высокоэффективных свободно-поршневых генераторах, работающих по дизель-компрессорному циклу с высокой степенью сжатия и т. д. От успеха работ в этой области во многом зависит решение проблемы создания высокоэкономичного автомобильного газотурбинного двигателя.
Большинство существующих автомобильных газотурбинных двигателей построено по так называемой двухвальной схеме с теплообменниками. На рис. 2 представлена такая схема.

Здесь для привода компрессора 1 служит специальная турбина 8, а для привода колес автомобиля - тяговая турбина 7. Валы турбин не соединены между собой. Газы из камеры сгорания 2 вначале поступают на лопатки турбины привода компрессора, а затем на лопатки тяговой турбины. Воздух, нагнетаемый компрессором, прежде чем поступить в камеры сгорания, подогревается в теплообменниках 3 за счет тепла, отдаваемого отработавшими газами.
Применение двухвальной схемы создает выгодную тяговую характеристику газотурбинных двигателей, позволяющую сократить число ступеней в обычной коробке передач автомобиля и улучшить его динамические качества.
Ввиду того, что вал тяговой турбины механически не связан с валом турбины компрессора, число его оборотов может изменяться в зависимости от нагрузки, не оказывая существенного влияния на число оборотов вала компрессора. Вследствие этого характеристика крутящего момента газотурбинного двигателя имеет вид, представленный на рис. 3, где для сопоставления нанесена также и характеристика поршневого автомобильного двигателя (пунктиром).

Из диаграммы видно, что у поршневого двигателя по мере уменьшения числа оборотов, происходящего под влиянием возрастающей нагрузки, крутящий момент вначале несколько возрастает, а затем падает. В то же время у двухвального газотурбинного двигателя крутящий момент автоматически возрастает по мере увеличения нагрузки. В результате необходимость в переключении коробки передач отпадает либо наступает значительно позже, чем у поршневого двигателя. С другой стороны, ускорения при разгоне у двухвального газотурбинного двигателя будут значительно большими.
Характеристика одновального газотурбинного двигателя отличается от показанной на рис. 3 и, как правило, уступает, с точки зрения требований динамики автомобиля, характеристике поршневого двигателя (при равной мощности).
Большую перспективу имеет газотурбинный двигатель, схема которого показана на рис. 4. В этом двигателе газ для турбины вырабатывается в так называемом свободно-поршневом генераторе, представляющем собой двухтактный дизель и лоршневой компрессор, объединенные в общем блоке.

Энергия от поршней дизеля передается непосредственно поршням компрессора. Ввиду того, что движение поршневых групп осуществляется исключительно под действием давления газов и режим движения зависит только от протекания термодинамических процессов в дизельном и компрессорных цилиндрах, такой агрегат и называется свободно-поршневым. В его средней части расположен открытый с двух сторон цилиндр 4, имеющий прямоточную щелевую продувку, в котором протекает двухтактный рабочий процесс с воспламенением от сжатия. В цилиндре оппо-зитно перемещаются два поршня, один из которых 9 во время рабочего хода открывает, а во время возвратного хода закрывает выхлопные окна, прорезанные в стенках цилиндра. Другой поршень 3 также открывает и закрывает продувочные окна. Поршни связаны между собой легким реечным или рычажным синхронизирующим механизмом, не показанным на схеме. Когда они сближаются, воздух, заключенный между ними, сжимается; к моменту достижения мертвой точки температура сжимаемого воздуха становится достаточной для воспламенения топлива, которое впрыскивается через форсунку 5. В результате сгорания топлива образуются газы, обладающие высокой температурой и давлением; они заставляют поршни разойтись в стороны, при этом поршень 9 открывает выхлопные окна, через которые газы устремляются в газосборник 7. Затем открываются продувочные окна, через которые в цилиндр 4 поступает сжатый воздух, находящийся в ресивере 6. Воздух вытесняет из цилиндра выхлопные газы, смешивается с ними и также поступает в газосборник. За то время, пока продувочные окна остаются открытыми, сжатый воздух успевает очистить цилиндр от выхлопных газов и заполнить его, подготовив таким образом двигатель к следующему рабочему ходу.
С поршнями 3 и 9 связаны компрессорные поршни 2, двигающиеся в своих цилиндрах. При расходящемся ходе поршней идет всасывание воздуха из атмосферы в компрессорные цилиндры, при этом самодействующие впускные клапана 10 открыты, а выпускные 11 закрыты. При встречном ходе поршней впускные клапана закрыты, а выпускные открыты и через них воздух нагнетается в ресивер 6, окружающий дизельный цилиндр. Поршни двигаются навстречу друг другу за счет энергии воздуха, накопившейся в буферных полостях 1 во время предыдущего рабочего хода. Газы из сборника 7 поступают в тяговую турбину 8, вал которой соединен с трансмиссией. Следующее сопоставление коэффициентов полезного действия показывает, что описанный газотурбинный двигатель уже сейчас по своей эффективности не уступает двигателям внутреннего сгорания:

Таким образом, к.п.д. лучших образцов турбин не уступает к.п.д. дизелей. Не случайно поэтому количество экспериментальных газотурбинных автомобилей различного типа возрастает с каждым годом. Все новые фирмы в различных странах объявляют о своих работах в этой области.
Значительных успехов в создании газотурбинных двигателей добилась, пожалуй, американская фирма Дженерал Моторс Компани, ведущая экспериментальные работы с газотурбинным двигателем ХР-21, который был испытан на гоночном автомобиле «Огненная птица» и многоместном междугородном автобусе. Схема этого двухкамерного двигателя, не имеющего теплообменника, представлена на рис. 5.

Рис.5. Схема газотурбинного двигателя ХР-21

Его эффективная мощность составляет 370 л.с. Топливом для него служит керосин. Скорость вращения вала компрессора достигает 26 000 об/мин, а скорость вращения вала тяговой турбины от 0 до 13000 об/мин. Температура газов, поступающих на лопатки турбины, равна 815°C, давление воздуха на выходе из компрессора - 3,5 ат. Общий вес силовой установки, предназначенной для гоночного автомобиля, составляет 351 кг, причем газопроизводящая часть весит 154 кг, а тяговая часть с коробкой передач и передачей на ведущие колеса - 197 кг.
Автомобиль «Огненная птица» с этим двигателем развивает скорость выше 320 км/час. Его полный вес равен 1270 кг. Расход топлива на максимальной скорости составляет 189,3 л/час, или 59 л на 100 км. Двигатель расположен в задней части автомобиля; привод осуществляется на задние колеса. Отработавшие в двигателе газы выходят в атмосферу через реактивное сопло, в результате чего создается дополнительное тяговое усилие.
Другой газотурбинный двигатель - «Боинг 502-1» (рис. 6) был установлен на тяжелом грузовике. Двигатель развивает мощность 175 л. с.

Весит он 90,7 кг и занимает небольшое подкапотное пространство. О компактности газотурбинного двигателя можно судить по фотографии (рис. 7), на которой показаны два грузовика, шасси которых одинаковы, но на одном (слева) установлен газотурбинный двигатель, а на другом (справа) - поршневой бензиновый.

Фирма Крайслер (США) также ведет экспериментальные работы с газотурбинными двигателями. Легковой автомобиль этой фирмы («Плимут») с установленным на нем газотурбинным двигателем мощностью 120 л. с., снабженным теплообменником, расходует 15,9 л топлива на 100 км пробега.
В течение нескольких лет проводит испытания своего газотурбинного спортивно-пассажирского автомобиля мощностью 250 л.с. (рис. 8) итальянская фирма Фиат.

Двухступенчатый центробежный нагнетатель газотурбинного двигателя этого автомобиля вращается со скоростью 30 000 об/мин. Степень повышения давления в нагнетателе 4,5:1. Три камеры сгорания подают в турбину газ при температуре 800°C. Тяговая турбина вращается со скоростью до 22 000 об/мин. Вал тяговой турбины пропущен внутри вала компрессора и соединен с редуктором, расположенным спереди двигателя. Двигатель помещается в задней части кузова автомобиля и приводит в движение задние колеса. Общий вес автомобиля - 1000 кг. Двигатель с редуктором, системой передач и дифференциалом весит 258,6 кг. Автомобиль развивает скорость до 240 км/час.
Английская фирма Ровер одна из первых начала заниматься газотурбинными двигателями (1948 г.). Сейчас она подготовила два новых экспериментальных автомобиля с газотурбинными двигателями. Один из них - «Джет-1» с двигателем мощностью 200 л.с. предназначается для спортивных целей. Другой (рис. 9) - пассажирский, с двигателем мощностью 120 л. с., имеющим теплообменник; вал компрессора этого двигателя вращается со скоростью 50 000 об/мин, а вал тяговой турбины - до 30 000 об/мин. Автомобиль расходует 16,9 л топлива на 100 км пробега.

Разносторонние работы в области газотурбинных автомобилей проводятся также и во Франции. Так, фирма Сосьете Турбомека выпустила газотурбинный автомобильный двигатель с одноступенчатым радиальным компрессором и кольцевой камерой сгорания, причем горючее подводится по валу компрессора (рис. 11).

Установка запроектирована без теплообменника и развивает мощность до 300 л.с., расходуя 440 г/л.с. в час. Она весит 100 кг, т.е. около 0,36 кг/л. с. Число оборотов компрессора составляет 35 000 в минуту, турбины - 27 000 об/мин. Температура входящего в турбину газа достигает 820°C.
Для 10-тонного грузовика, предназначенного к эксплуатации в трудных условиях, французская фирма Ляфли создала газотурбинный агрегат мощностью 180-200 л.с. с одноступенчатым радиальным компрессором, без теплообменника. Рабочий газ для турбины вырабатывается в двух камерах сгорания. Вес агрегата составляет 205 кг, что соответствует 1,1 кг/л.с. Расход топлива не должен превышать 400 г/л.с. в час. Скорость вращения вала компрессора достигает 42 000 об/мин, а турбины - 30 000 об/мин. Входная температура газа равна 800°C.
В последнее время большое внимание привлекают также работы французской фирмы Гочкис, создавшей газотурбинный двигатель с тремя камерами сгорания, мощностью 100 л. с. Автомобиль с этим двигателем (рис. 12) развивает скорость до 200 км/час, расходуя от 40 до 57 л топлива на 100 км пробега. Компрессор двигателя развивает 45 000 об/мин, а вал турбины - 25 000 об/мин.

В заключение следует упомянуть новый испанский проект, разработанный Центральным автомобильно-техническим институтом в Мадриде (рис. 10). Испанская установка, снабженная двумя теплообменниками, весит 120 кг и развивает мощность 170 л. с., что соответствует 0,7 кг/л.с. Температура газа в турбине составляет 800° Ц. Радиальный двухступенчатый нагнетатель, имеющий степень повышения давления 4,35, развивает 29 000 об/мин, турбина - 24 700 об/мин. Этот газотурбинный двигатель предназначен для установки на автобус; запроектировано заднее расположение двигателя, с подводом воздуха через крышу.

Поршневые двигатели уже в 60-е годы прошлого столетия считались анахронизмом, ищущим свою альтернативу. Но до сих пор подавляющее количество автомобилей работают от двигателя внутреннего сгорания. В свое время мир уже испытал эйфорию по поводу машин, работающих на электроэнергии, но несмотря на всеобщее стремление, электрокар так и не стал повседневным транспортным средством. И вопрос, произойдет ли это теперь?

Но тогда же, в середине прошлого столетия, в какой-то момент будущее виделось по-другому. Некоторые попытались сделать ставку на реактивный двигатель. Вдохновляло его применение на самолетах, поэтому не удивительно, что многим казалось, внеся соответствующие изменения, его можно использовать на железнодорожных локомотивах и автомобилях.

На локомотивах они появились, а вот автомобилю так и не пришлось применить его в серийных моделях. Хотя некоторые пытались внедрить такой агрегат и даже изготовили прототипы. Наиболее известным брендом, работавшим над реактивным автомобилем, был американский Chrysler. Инженер Джордж Хюбнер загорелся этой идеей и убедил группу управления, что небольшая турбина будет лучше поршневого двигателя, в котором большие «куски металла летают взад вперед» сотни раз в секунду. А реактивный двигатель, как тогда считалось, можно заправлять практически любым топливом - «от бензина и дизтоплива до кухонного арахисового масла и духов вашей жены».

Первый автомобиль с реактивной турбиной Chrysler представил в 1954 году. Это был Plymouth Belvedere, названный Turbine Cars. С 1963 по 1964 годы был выпущен целый парк таких автомобилей, состоящий из 55 экземпляров. Кузов, производившийся итальянской фирмой Ghia, имел футуристический дизайн с множеством деталей, повторяющих силуэт реактивного двигателя, и был окрашен в оранжево-коричневый цвет. Автомобиль сильно отличался от остальных машин, которые в то время были похожи друг на друга бОльше, чем сегодня.

Под капотом скрывался газотурбинный двигатель, разработанный Chrysler с обозначением А831. Максимальные обороты достигали 44 600 об/мин, а на холостом ходу - 22 000 об/мин. Несмотря на мощность в 130 л.с., крутящий момент составлял 576 Нм на самых низких оборотах, но с их увеличением он падал. На выходе стоял редуктор, снижающий скорость вращения до 5 000 об/мин, а за ним - автоматическая коробка передач.

Главным преимуществом реактивного двигателя была его надежность. Его гораздо проще было обслуживать, исчезала необходимость в системе охлаждения, в нем было гораздо меньше деталей, да и заводка при низких температурах не доставляла проблем. А еще, у него полностью отсутствовала вибрация (кто удосужится посмотреть видео полностью, увидит, как Джей Лено ставит на него стакан с водой). Управлялся автомобиль, как и все остальные - с помощью двух педалей, рулевого колеса и рычага переключения передач.

Но есть и ряд недостатков. Как говорят, приемистость была ужасной - на отзыв приходилось ждать около секунды, а то и полторы. Расход топлива был огромен, а выхлопные газы настолько горячими, что, для того, чтобы не плавить асфальт, нуждались в специальных кулерах. Хотя турбина могла работать на любой горючей жидкости, водителям не рекомендовалось заправлять автомобиль обычным бензином, так как в то время у него было большое содержание свинца, который откладывался на лопастях турбины. Но самой главной причиной, почему эти автомобили так и не вышли «в люди», был высокий уровень потребления топлива, который автопроизводитель так и не озвучил и запретил это делать всем испытателям. К этому добавилось введение в США ограничение на вредные выбросы.

Правда, от самой идеи Chrysler не отказался. Компания предприняла еще несколько не удавшихся попыток запустить «реактивный» автомобиль. Но с танком у нее сложилось более удачно - созданный в 1970-е годы М1 «Абрамс» стал основной боевой машиной армии США.

Собственно, интерес к газотурбинным автомобилям никогда не исчезал. В частности, в 2010 году концепт Jaguar C-X75, который недавно использовали в новом фильме о Джеймсе Бонде, имел две «микротурбины», работающие на дизельном топливе. Они вращали генератор, который питал четыре электромотора автомобиля. Такое решение может быть более эффективным, чем использование его для вращения трансмиссии автомобиля. Поэтому, возможно, в будущем мы сможем увидеть автомобили с газотурбинами на борту.