Chrysler Turbine Car — автомобиль с газотурбинным двигателем

Многие автомобильные компании в попытке выделиться изобретают крайне нестандартные решения. Например, компания Chrysler в свое время разработала автомобиль с газотурбинным двигателем, который даже успели испытать на общественных дорогах. Автомобиль носил предельно простое название Chrysler Turbine Car.

Для компании Chrysler работа с газотурбинными моторами была отнюдь не в новинку, ведь разработки такого типа двигателей они вели еще с конца 30-х годов. По окончании войны компания взяла заказ от военных на турбовинтовую авиационную силовую установку, главным конструктором которой стал Джордж Хюбнер. В итоге его проекты так и не увенчались успехом, и двигатели так и не пошли в серию. Тем не менее гордостью компании все-таки стала баллистическая ракета, ставшая первой американской ракетой такого типа. Правда, к газотурбинному двигателю это отношения не имеет т.к. там совсем другой тип силовой установки. Сам же Хюбнер в приоритете видел разработку газотурбинных двигателей именно для автомобилей.

Баллистическая ракета Redstone PGM-11 с жидкостным ракетным двигателем (не ГТД)

Использование газотурбинных двигателей в авиации показало ряд преимуществ над поршневыми, что и привлекло инженера. Газотурбинные силовые установки отличались компактностью и простотой. Если вкратце, то в простейшей модели компрессор и турбина закреплены на одном валу. В камеру подается топливо через форсунки, происходит зажигание топливно-воздушной смеси, и от давления вращается турбина вместе с компрессором. Если в авиации вал через редуктор передает движение на пропеллер, то в наземной технике трансмиссия может быть многоступенчатая (коробка передач), а далее – как в обычном автомобиле. В итоге такой двигатель не нуждается в системе зажигания т.к. горение в камере сгорания происходит во время работы непрерывно, зажечь его нужно только при пуске, а дальше — только поддерживать. Также отсутствует и газораспределительный механизм, нет возвратно-поступательных движений – всё это обещало низкий уровень вибраций. А если у этого двигателя не было фаз газораспределения и зажигания, значит, качество топлива не играло большой роли. Более того, октановое число не играло большой роли, и двигатель мог работать фактически на любом жидком топливе. В ходе рекламной кампании инженеры демонстративно запускали двигатель на всём, что только может гореть. В списке были такие оригинальные виды горючего, как арахисовое масло, текила, и даже духи “Шанель”. Но всё же производитель в инструкции указывал, что в качестве топлива нужно использовать неэтилированный бензин или керосин. Этилированный бензин не рекомендовался из-за образований паровых пробок в топливной магистрали и возможности повредить турбину.

КПД турбовальных двигателей оставлял желать лучшего, и диапазон оптимальных для работы оборотов был очень узким. При этом на холостом ходе расход был в разы выше, чем у поршневых двигателей, а для езды по городу это особо критично. Также сразу возникли трудности с отводом газов — в населенных пунктах такие объемы выхлопных газов, да еще и с высоким давлением, были просто неприемлемыми. Для решения этой проблемы инженеры разработали сложный теплообменник, который охлаждал выхлопные газы, а их температуру частично превращал в полезную энергию. Была выбрана сложная роторная схема теплообменника, что должно было сэкономить на холостом ходу до 80% топлива, а на близких к пределу мощностях – до 50%. При этом потребление воздуха составляло до 0.8 кубометра в секунду! Выход же выхлопных газов был направлен вниз в районе багажника, при этом температура не была запредельной.

Точных данных про температуру на выходе нет, но в самом коллекторе температура даже в критичных режимах работы достигала 260 градусов, а это значит, что на выходе температура была в пределах разумного.Сам крайслеровский двигатель имел отличия от простой авиационной схемы. Там было 2 вала, где компрессор и турбина были отдельно. Это позволяло менять обороты турбины независимо от оборотов компрессора. Сам же компрессор имел рабочие обороты от 18 000 до 44 600 в минуту, а диапазон турбины был значительно шире. Чтоб такой двигатель заглох, нужно было еще постараться, а для переключения передач ему фактически не нужны сцепление и гидротрансформатор.

25 мая 1954 года публике был показан первый газотурбинный двигатель в серийном автомобиле Plymouth Belvedere. Запуск двигателя осуществлялся при помощи компрессора, т.к. обычный стартер со своей задачей справиться не мог. Мощность этого двигателя составила 100 л.с., но на этом останавливаться не собирались. Первый выезд на общественные дороги состоялся в 1955 году в Детройте, а уже в 1956 году с 26 по 30 марта третий опытный экземпляр успешно доехал из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, пробег составил 4860 километров. Но расход не радовал, ведь даже по трассе он составил около 18 литров на 100 км.

Уже в декабре 1958 года команда под руководством Хюбнера оснастила еще один автомобиль газотурбинной силовой установкой, но мощностью уже в 200 л.с. Если предыдущий мотор имел неприемлемые показатели расхода, то новый потреблял уже 12-13 литров на сотню по трассе, что уже можно было считать вполне адекватным результатом. Но, несмотря на хорошие показатели крутящего момента, приемистость двигателя была слабой, ведь турбине нужно было время для раскрутки.

В 1961 году инженеры оснастили ГТД нового поколения не только Plymouth, но и Dodge. Доработки позволили применять полноценное торможение двигателем, а также помогли ускорить время раскрутки турбины, теперь оно составляло 1 – 1.5 секунды против 3-х секунд в предыдущей модели. Мощность в 140 л.с. не казалась сильно большой, но крутящий момент в 508 Нм был просто невероятным, при этом расход по трассе был 12.4 литра.

В том же году этим двигателем оснастили Dodge Dart, на котором в рекламных целях устроили пробег в 5000 километров, в ходе которого автомобиль демонстрировали на выставках по разным городам. До 97 км/ч в час этот автомобиль разгонялся за 8.5 – 8.7 секунд, а максимальная скорость достигала 185 км/ч. Трогание с места было слабым, но потом следовало просто отличное ускорение, а звуковой комфорт был на необычайно высоком уровне. По словам журналиста, при скорости 110 км/ч турбина имела обороты 32 000 в минуту, а тишина была такая, что было слышно поскрипывание элементов подвески и шум моря вдоль дороги. Но насчет расхода были серьезные сомнения, и если по официальным заявлениям он не превышал 12.4 литра на сотню километров по трассе, то по заявлениям независимых специалистов показатель близился скорее к 14 литрам.

Серийный Dodge Dart

Уже четвертым поколением ГТД специалисты начали заниматься в 1962 году, на этот раз планировалась установка на автомобили собственного производства в количестве 50-75 единиц. При этом вся эта партия должна была на время достаться для испытательного использования обычным американцам бесплатно, всего же было 30 000 желающих. Специалисты компании отобрали из них 180 мужчин и 23 женщины, при этом кандидаты были выбраны из самых разных слоев населения, а возрастной диапазон был от 21 года до 70 лет. Каждый испытатель должен был иметь собственный автомобиль, причем, автомобили испытателей также должны были быть самых разных классов. Срок испытания составлял 3 месяца, без права самостоятельного ремонта и вмешательства в работу автомобиля, а условия эксплуатации не должны были выходить за рамки штатных. Обслуживание, ремонт и страховку компания оплачивала, ну а топливо пользователь уже покупал самостоятельно. Всего же испытания проводились с 29 октября 1963 года до 28 января 1966 года.Кузова были изготовлены итальянским ателье Ghia, а себестоимость автомобилей росла до заоблачных показателей, но отказ от затеи слишком сильно ударил бы по репутации компании. Первый полностью готовый автомобиль был собран в мае 1963 года. При этом комплектация всей серии была богатой: кожаный салон, радиоприемник и даже подсветка порогов, но вот кондиционера не было.

Капот и багажник открывались из салона – что примечательно, капоты американских автомобилей в то время вообще не имели замков. Видимо, в этом автомобиле это было сделано для того, чтоб поменьше любопытных туда заглядывали. Вся серия комплектовалась одинаковыми замками, под одинаковые ключи.

Специалисты из Крайслера очень высоко оценили качество итальянских кузовов, но нюансы были очень серьезные. Выполнены они были вручную, а для выравнивания неровностей использовался свинец, что негативно сказалось на весе автомобиля и его динамических характеристиках. При этом каждая панель и кузовная деталь подгонялась под конкретный кузов, и на другой она бы в лучшем случае не подошла по зазорам.

Изначально автомобиль должен был называться Typhoon, но по неизвестным причинам вообще лишился какого-либо названия, потому в историю так и вошел – Chrysler Turbine Car. Последний такой Крайслер был собран в июле 1964 года – всего было сделано 50 экземпляров, а большее количество было бы нерентабельным.Перед испытанием, в августе 1963 года автомобиль даже представили на Парижском автосалоне. В 1964 году гонки NASCAR открыл именно серийный газотурбинный Chrysler, а позже компания стала спонсором художественного фильма о гонках на газотурбинных автомобилях. Хотя, событие это не особо важное, т.к. успеха фильм не принес.

Во многих узлах двигателя использовались дорогие газовые подшипники, ведь из-за высоких оборотов нагрузки были колоссальные. Компрессор развивал те же обороты, что и в предыдущих поколениях, 18000 – 44600, а турбина – от нуля до 45 700 об/мин. Редуктор имел передаточное число 9.76, что соответствовало 4 680 об/мин на выходе. При этом мощность агрегата составила 130 л.с., а крутящий момент – 576 Нм. Интересно, что управление мощностью двигателя осуществлялось не только изменением интенсивности подачи топлива, но и путем изменения угла лопастей турбины. Когда водитель полностью бросал педаль газа, подача топлива прекращалась полностью, а вращение вала двигателя продолжалось за счет инерции и тепловой энергии из роторных теплообменников. Свеча была подключена к магнето постоянно, так что при нажатии на педаль газа подача топлива возобновлялась, и зажигание происходило практически мгновенно.Стартер и генератор были объединены в один агрегат. При запуске он раскручивал мотор до необходимых оборотов, после чего переходил в режим генератора. При этом автомобиль имел 2 аккумулятора, и для запуска использовалось 24 вольта, а дальше включался режим 12 вольт.

Трехступенчатая автоматическая коробка передач сделана на базе коробки передач TorqueFlite. Из оригинальной коробки был убран гидротрансформатор и были несколько изменены настройки переключения. Она же не давала турбине выйти на запредельные обороты, что могло случиться в случае отсутствия нагрузки на одно из ведущих колес.На всех колесах стояли барабанные тормоза на гидравлике, с автоподстройкой колодок. Но практика показала, что такой тормозной системы оказалось недостаточно. Автомобиль весил почти 2 тонны, и диаметра барабанов в 25 см было явно мало. Усилитель тормозов пневматический, а для его работы установлен электрокомпрессор.

По общим итогам испытаний суммарный пробег всей партии составил 1 788 512 километров, а средний пробег за 3 месяца — от 8 до 22 с половиной тысяч км. За это время имели место быть отказы электрооборудования и проблемы с тормозной системой. Что касается двигателей, с ними проблемы были реже, но всё же без них не обошлось. Была выявлена недостаточная прочность сварки ротора турбины к валу, которая была выполнена по методу трения, в остальном же агрегат не добавлял неприятностей. Что касается расхода – с испытателями был подписан контракт, в котором был строгий запрет указывать точные цифры. Но в целом, по отзывам, расход был ужасно большим.

В таком виде автомобиль не был готов к серийному производству, так что компания заявила о намерении начать испытания ГТД следующего поколения. Но стандарты по токсичности выхлопов автомобилей ужесточались, и он им уже совсем не мог соответствовать. Позже были попытки сделать шестое, и даже седьмое поколение ГТД, но все они не могли угнаться за растущими требованиями к нормам токсичности выхлопа, и в итоге пришлось отказаться от этой затеи в принципе, ограничиваясь единичными прототипами. Зато военный отдел компании Chrysler добился успеха в разработке танков M1 Abrams, где в качестве силовой установки трудится как раз газотурбинный двигатель, но это уже совсем другая история.На этом судьба газотурбинного Крайслера была окончена, но всё же некоторые испытатели изъявили желание выкупить автомобили, на что получили отказ. Большая часть автомобилей была уничтожена, а оставшиеся экземпляры разошлись по музеям и частным коллекциям. Изначально с них сняли компрессоры, чтоб запуск был невозможен, но уже в 2000-х годах несколько двигателей были восстановлены. Всего же на сегодняшний день осталось 9 таких автомобилей.

Wiki

Поделиться в соцсетях

Добавить комментарий