Грузовик с реактивным двигателем характеристики

Чемодан в танке или самый необычный дизельный двигатель 5ТДФ

Танк Т-64 с «чемоданом» внутри © 1ZOOM.RU

История моторостроения знает много необычных разработок. Наряду с традиционными рядными и V-образными двигателями, за более чем столетнюю историю инженеры изобрели оппозитные, звездообразные, роторные и другие типы моторов. Многие из них до сих пор находятся в стадии экспериментальных разработок, но некоторые необычные решения производились серийно. К таковым относится и 5ТДФ – танковый дизельный мотор, прозванный «чемодан».

5ТДФ – это двухтактный дизельный мотор, устанавливавшийся на танки Т-64, а в модифицированном варианте 5ТДФМА – на Т-72, Т-64БМ и Т-55АГМ. Он серийно выпускается с середины 60-х и до наших дней на Заводе имени Малышева (Харьков). Однако корни мотора уходят в более давние времена, он ведет свою родословную из Германии.

Т-64 со стороны МТО © Военная техника

Многотопливный оппозитный двигатель 5ТДФ советских танков моделей Т-64, T-72. Характеристики

В этой статье мы рассмотрим довольно интересный двигатель — 5ТДФ, который был разработан по спецзаказу для танков Т-64 и T-72 советской эпохи. Это был на тот момент довольно оптимальным вариантов танкового двигателя, совмещая достаточную мощность и компактность. При частоте вращения коленвала 2.000 об.мин. и с рабочим объёмом 13.6 литров, 5ТДФ выдаёт 700 лошадок, что для того времени более чем впечатляет – более того, это ровно тому, когда, допустим 1,3-1,4литровый мотор малолитражки развивает 70 сил что был отличным показателем 80-90х гг., и неплохим в 2000х, то есть этот мотор не является низкофорсированным! 5ТДФ — оппозитного, о пяти цилиндрах, с десятью поршнями при диаметре 120мм… Наверно вы подумали, как же пятицилиндровый с десятью — это опечатка – ан нет! Действительно это так, но обо всём поподробнее.
Все настоящие оппозитные моторы, как правило, имеют двухтактный цикл работы, и поэтому 5ТДФ не составляет исключение.

Однако для начала, следует объяснить, что такое оппозитный или «плоский» двигатель, самое главное, как это в его пяти цилиндрах могут находиться и работать десять поршней. Этот «оппозит» имеет два коленвала, которые расположены друг напротив друга, к примеру, если вам удалось видеть оппозитные моторы Субару, то представьте себе аналогичный же двигатель.

Теперь о самом интересном — вместо головок цилиндров поставим по коленвалу, а внутрь двигателя на место коленвала вставим пять больших цилиндров, в которых поршня будут двигаться друг другу на встречу, и в миг достижения верхней мёртвой точки, происходит впрыск топлива. Как и полагается, при этом, у двухтактных двигателей, такт сжатия и рабочий ход совершаются за раз, то есть происходят при каждом полным обороте коленвала. Как известно, в четырёх-тактных двигателях это происходит не через один оборот. У каждого коленвала своя индивидуальная «трансмиссия», каждая из которой приводит в действие одну из гусениц. Если весь процесс происходит в течение действия одного оборота коленвала, то тогда встает вопрос каким же образом и когда же успевают происходить процессы впуска и выпуска? Ответ кроется в вентиляции цилиндров 5ТДФ, в которой применяется газовая турбина для отсоса выхлопных газов, и простую систему ракушки турбонаддува (правда, не совсем уж очень простую). У всей этой газораспределительной системы имеется механический привод. Что насчёт скорости вращения турбин, то она жестко и напрямую зависит от количества оборотов мотора (коленвала). Вот так и происходит вентиляция и избавление от выхлопных газов в цилиндрах 5ТДФ: Как и полагается на всех двухтактникам, когда поршни достигают нижнюю мёртвую точку, в цилиндрах этого мотора открывается по три вентиляционных окна с каждой стороны для продувки цилиндра – это такая имитация выпускных клапанов у «четырёхтактника».

А теперь о том, зачем необходимы турбины: • турбина наддува, или турбонаддува – им выполняется обычные «турбофункции», такие как подача чистого воздуха под давлением в цилиндры, которое создается в специально предназначенной части блока цилиндров, и известен под названием продувочный ресивер. • газовой турбиной — высасываются отработавшие газы, создаются вакуум необходимой величины в своём коллекторе, благодаря чему гарантируется лучшая вентиляция цилиндров. Чтобы более понятно объяснить данный процесс вентиляции цилиндров этого «пятицилиндровика» о десяти поршнях, то можно описать сие действие так – воздух влетает в одну дырку, из другой вылетает.

История создания 5ТДФ

Развитие тяжелой авиации в послевоенные годы требовало использования мощных силовых установок, имеющих относительно небольшие размеры и вес. Так как в те времена в СССР не было варианта мотора, конструкцию которого можно совершенствовать далее, а создавать двигатель с нуля долго и трудно – было решено перенять опыт немцев. В качестве прототипа нового авиадизеля выбрали немецкий Junkers Jumo 205, сочетавший высокую мощность с умеренными габаритами.

Junkers Jumo 205 в разрезе © Википедия

На базе трофейного мотора был создан Х-образный 28-цилиндровый дизель М-305, развивавший до 10000 л.с. Однако к моменту, когда дело дошло до прототипов, дизельные авиамоторы уступили место турбовинтовым и реактивным силовым установкам. Дальнейшее совершенствование огромного движка сочли бесперспективным, и передали наработки по нему танкостроителям.

К концу 40-х годов советские инженеры пришли к выводу, что моторы семейства В-2, устанавливаемые на танки (в том числе, легендарные Т-34 и КВ-1), не имеют потенциала для дальнейшей модернизации. Поэтому конструкторами были начаты работы по проектированию новой силовой установки, предназначенной для бронетехники следующего поколения.

За основу нового двигателя была взята одна секция от М-305 (носила индекс У-305), и на ее основе был создан мотор 4ТПД, состоящий их 4 секций. Он развивал всего менее 500 л.с., как и уже устаревший В-2, поэтому такая мощность была явно недостаточной. Как результат, инженеры добавили еще одну секцию, и в середине 50-х свет увидел 5ТД, развивавший 600 л.с..

Новый движок отличался хорошим соотношением рабочего объема и мощности, но был весьма ненадежным. Его ресурс составлял менее 100 моточасов, чего было недостаточно, да и мощность требовалось поднять. В результате работ по модернизации к концу 50-х родился 5ТДФ.

О многотопливности «пятерки»

Ей обязан он конструкции своего топливного узла. Вообще-то мотора по умолчанию 5ТДФ дизельный, и естественно умолчанию же предназначен для работы именно на дизтопливе, однако, как известно, в силу того, что война суровая штука, она никого и ничего не щадит. Разработка этого мотора также включала разработку режимов его работы на альтернативных типах топлива — иных нефтепродуктах. Итак, 5ТДФ может позволить себе беспроблемную работу также и на бензине, керосине, различных смесях бензина керосина и солярки, более того, даже на реактивном горючем! Теперь о работе. Чтобы перевести двигатель с дизтоплива, скажем на керосин или бензин, необходимо будет передвинуть специальный маленький рычаг на ТНВД и угол зажигания подкорректировать, и о чудо — танк поедет на бензиновой тяге! Старт двигателя производится двумя стартерами, по одному для каждого коленвала, мощностью 1.5л.с. каждый. Они питаются от четырех гигантских аккумуляторов. Есть возможность и пуска мотора с помощью специального редуктора, который работает на сжатом воздухе, который накачивался танкистами каждый вечер. Ещё один способ завести двигатель – это «старт» с толкача. Если танку вдруг не охота была заводиться вышеупомянутыми способами, то сбегались к нему все танкисты батальона и толкали…(шутка). Брали, значит, они другой танк, тросом цепляли и тащили, пока мотор не заведется. Если интересно к чему на этом сайте эта статья, то отвечу: мой отец в армии служил как раз на этих двух моделях этого танка, сначала на T-64 и потом и на T -72.

Разрушение мифов

Самая главная цель, так и не была достигнута, размеры оппозитного двигателя отличаются от обычного V-образного настолько слабо, что гордиться этим не приходится, а расположение не чего не меняет. Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.

Недостатки

Но и минусы заставляют задуматься:

• Повышенное потребление топлива, если взять два автомобиля, один с оппозитником а другой с V-образным примерно одинаковой мощности, расход на 100 километров у оппозитного двигателя будет примерно на пять литров больше.
• Повышенный расход масла, двигатели других типов «едят» в разы меньше масла.
• Дорогостоящий ремонт двигателя, это касается не только стоимости процедуры, но и стоимости запасных частей для вашего двигателя.
• Поиски станции, даже если у вас и будут деньги на ремонт и запчасти, не каждый мастер возьмется за столь сложный двигатель.

Получается, что все минусы касаются именно вашего кошелька, все вопросы лишь в том готовы ли вы отдать за это деньги. Но качество не оспаривается, именно по этому, нужно задуматься, лучше платить много раз по малу или не заплатить вовсе не когда.

Поломка двигателя это большая редкость для двигателей и с меньшой работа способность, что уж говорить о «боксере», рассчитанным на миллион километров лучшими инженерами Fuji Heavy Indastries Ltd, специально для Subaru. Не знаю, зависит ли это от этого или нет, но Subaru не собираются отказываться от своих двигателей ещё очень долгое время и судя по их продажам людей это вполне устраивает. Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.

• Принцип работы

Цели двигателя

Двигатель Nissan YD25DDTi
Естественно, что после такого технического описания 5ТДФ у многих может возникнуть вопрос о том, зачем же создавался данный силовой агрегат, какие цели преследовали его создатели.

Все эти изменения преследовали всего несколько довольно четко сформулированных целей. Во-первых, мотор должен был быть как можно более компактным, во-вторых, он должен быть экономичным. Однако самое главное — это получить достаточную мощность для работы такого средства, как танк

Важность данных требований объясняется следующим. Компактность может значительно облегчить компоновку танка, а значит, его можно будет быстрее собирать на заводе

Экономичность значительно влияет на автономность танка, то есть уменьшает потребность в частой дозаправке. Мощность же для силового агрегата танка важна тем, что она увеличивала такой важный параметр, как маневренность.

Технические параметры

Стоит сказать, что технические характеристики двигателя 5ТДФ достаточно высокие, а сам по себе он является уже второй модификацией, выпущенной в 1960 году. Первым был 5ТД, выпущенный в 1956 году. Мощность силового агрегата 5ТДФ составляла 700 л.с. Диаметр его цилиндров был равен 120 мм. Ход поршня был равен 2 х 120 мм. Число цилиндров составляло 5, а рабочий объем, как уже говорилось раньше, — 13,6 литра. Частота вращения составляла 2800 об/мин-1. Есть такой параметр, как габаритная мощность, которая у 5ТДФ составляет 895 л.с./м3. Удельная масса силового агрегата составляет 1,47 кг/л.с. Литровая мощность, которая характеризуется, как л.с./л, составляет 52. Это краткое техническое описание двигателя 5ТДФ.

Работа агрегата на разном топливе

Для того чтобы танк мог работать с разными видами топлива, он был снабжен специальным механизмом управления подачей топлива. Он имел всего два положения, которые могли быть переключены, в нужный момент. Первое положение обеспечивало эксплуатацию при заправке дизельным топливом для быстроходных дизелей, топливом для реактивных двигателей, а также бензином и смесями этих трех видов горючего в любых пропорциях. Второе же положение подразумевало переключение режима работы двигателя на использование только бензина в качестве рабочей смеси.

Есть несколько особенностей, которые возникают при переключении работы на бензин. Во-первых, необходимо не позже чем за 2 минуты до начала работы танка включить насос БЦН техники, а после этого в интенсивном темпе прокачать топливо при помощи ручного подкачивающего насоса. Во-вторых, вне зависимости от окружающей температуры окружающей среды перед запуском нужно произвести двойной впрыск масляной жидкости в цилиндры.

Другие хитрости конструкции

Хитрости и особенности двигателя 5ТДФ вовсе не заканчивались на том, что было перечислено выше. Была еще одна изюминка, которая скрывалась в турбокомпрессоре. Сама турбина имела достаточно большие размеры и вместе с компрессором располагалась на валу. Кроме этого, у нее была механическая связь с одним из коленчатых валов двигателя. Данное решение считается гениальным. Во-первых, во время разгона танка компрессор несколько подкручивался за счет крутящего момента вала, что исключало такой недостаток, как турбояма. После того как образовывался достаточно мощный поток выхлопных газов и турбина раскручивалась до значительных оборотов, то мощность, которую она набрала, передавалась, наоборот, коленчатому валу. Все это повышало экономичность силового агрегата, а сама турбина называлась силовой.

Сюда же стоит отнести еще одну важную характеристику двигателя 5ТДФ — он был многотопливным. Другими словами, он мог эксплуатироваться и на дизеле, и на бензине, и на авиационном топливе, и на любой смеси этих видов.

Помимо перечисленных больших конструктивных особенностей, общая конструкция устройства насчитывала еще около полусотни небольших хитростей. Сюда можно было отнести и поршни со вставками из жаропрочной стали, и системы смазки с сухим картером, и много чего еще.

Автомобили с авиационными двигателями — советские и не только

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.

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.

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.

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двигатель (ТРД, англоязычный термин — turbojet engine) — Воздушно-реактивный двигатель (ВРД), в котором сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Компрессор приводится в движение турбиной, смонтированной на одном валу с ним, и работающей на том же рабочем теле, нагретом в камере сгорания, из которого образуется реактивная струя. Во входном устройстве осуществляется рост статического давления воздуха за счёт торможения воздушного потока. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счёт совершаемой компрессором механической работы. В камере сгорания производится подвод теплоты. Часть энергии рабочего тела отнимается турбиной. В реактивном сопле формируется реактивная струя.

Содержание

Ключевые характеристики

Ключевые характеристики ТРД следующие.

1. Создаваемая двигателем тяга.

2. Удельный расход топлива. (Масса топлива потребляемая за единицу времени для создания единицы тяги/мощности)

3. Расход воздуха. (Масса воздуха проходящего через каждое из сечений двигателя за единицу времени)

4. Степень повышения полного давления в компрессоре

5. Температура газа на выходе из камеры сгорания.

6. Масса и габариты.

Степень повышения полного давления в компрессоре является одним из важнейших параметров ТРД, поскольку от него зависит эффективный КПД двигателя. Если у первых образцов ТРД (Jumo-004) этот показатель составлял 3, то у современных он достигает 40 (General Electric GE90). Для повышения газодинамической устойчивости компрессоров они выполняются двухкаскадными. Каждый из каскадов работает со своей скоростью вращения и приводится в движение своей турбиной. При этом вал 1-го каскада компрессора (низкого давления), вращаемого последней (самой низкооборотной) турбиной, проходит внутри полого вала компрессора второго каскада (высокого давления). Каскады двигателя также именуют роторами низкого и высокого давления.

Камера сгорания большинства ТРД имеет кольцевую форму и вал турбина-компрессор проходит внутри кольца камеры. При поступлении в камеру сгорания воздух разделяется на 3 потока.

Первичный воздух — поступает через фронтальные отверстия в камере сгорания, тормозится перед форсунками и принимает непосредственное участие в формировании топливно-воздушной смеси. Непосредственно участвует в сгорании топлива. Топливо-воздушная смесь в зоне сгорания топлива в ВРД по своему составу близка к стехиометрической.

Вторичный воздух — поступает через боковые отверстия в средней части стенок камеры сгорания и служит для их охлаждения путём создания потока воздуха с гораздо более низкой температурой, чем в зоне горения.

Третичный воздух — поступает через специальные воздушные каналы в выходной части стенок камеры сгорания и служит для выравнивания поля температур рабочего тела перед турбиной.

Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает на турбину, расширяется, приводя её в движение и отдавая ей часть своей энергии, а после неё расширяется в сопле и истекает из него, создавая реактивную тягу.

Благодаря компрессору ТРД (в отличие от ПВРД) может «трогать с места» и работать при низких скоростях полёта, что для двигателя самолёта является совершенно необходимым, при этом давление в тракте двигателя и расход воздуха обеспечиваются только за счёт компрессора.

При повышении скорости полёта давление в камере сгорания и расход рабочего тела растут за счёт роста напора встречного потока воздуха, который затормаживается во входном устройстве (так же, как в ПВРД) и поступает на вход низшего каскада компрессора под давлением более высоким, чем атмосферное, при этом повышается и тяга двигателя.

Диапазон скоростей, в котором ТРД эффективен, смещён в сторону меньших значений, по сравнению с ПВРД. Агрегат «турбина-компрессор», позволяющий создавать большой расход и высокую степень сжатия рабочего тела в области низких и средних скоростей полёта, является препятствием на пути повышения эффективности двигателя в зоне высоких скоростей:

• Температура, которую может выдерживать турбина, ограничена, что накладывает ограничение на количество тепловой энергии, подводимой к рабочему телу в камере сгорания, а это ведёт к уменьшению работы, производимой им при расширении.

Повышение допустимой температуры рабочего тела на входе в турбину является одним из главных направлений совершенствования ТРД. Если для первых ТРД эта температура едва достигала 1000 К, то в современных двигателях она приближается к 2000 К. Это обеспечивается как за счёт применения особо жаропрочных материалов, из которых изготовляются лопатки и диски турбин, так и за счёт организации их охлаждения: воздух из средних ступеней компрессора (гораздо более холодный, чем продукты сгорания топлива) подается на турбину и проходит сквозь сложные каналы внутри турбинных лопаток.

• Турбина поглощает часть энергии рабочего тела перед поступлением его в сопло.

В результате максимальная скорость истечения реактивной струи у ТРД меньше, чем у ПВРД, что в соответствии с формулой для реактивной тяги ВРД [1]

, (1)

где — сила тяги,
— секундный расход массы рабочего тела через двигатель,
— скорость истечения реактивной струи (относительно двигателя),
— скорость полёта,
ограничивает сверху диапазон скоростей, на которых ТРД эффективен, значениями 2,5—3М. На этих и более высоких скоростях полёта торможение встречного потока воздуха создаёт степень повышения давления, измеряемую десятками единиц, такую же, или даже более высокую, чем у высоконапорных компрессоров, и ещё бо́льшее сжатие становится нежелательным, так как воздух при этом нагревается, а это ограничивает количество тепла, которое можно сообщить ему в камере сгорания. Таким образом, на высоких скоростях полёта (при M>3) агрегат турбина-компрессор становится бесполезным, и даже контрпродуктивным, поскольку только создаёт дополнительное сопротивление в тракте двигателя, и в этих условиях более эффективными становятся прямоточные воздушно-реактивные двигатели.

Форсажная камера

Хотя в ТРД имеет место избыток кислорода в камере сгорания, этот резерв мощности не удаётся реализовать напрямую — увеличением расхода горючего в камере — из-за ограничения температуры рабочего тела, поступающего на турбину. Этот резерв используется в двигателях, оборудованных форсажной камерой, расположенной между турбиной и соплом. В режиме форсажа в этой камере сжигается дополнительное количество горючего, внутренняя энергия рабочего тела перед расширением в сопле повышается, в результате чего скорость его истечения возрастает, и тяга двигателя увеличивается, в некоторых случаях, более, чем в 1,5 раза, что используется боевыми самолётами при полетах на высоких скоростях. При форсаже значительно повышается расход топлива, ТРД с форсажной камерой практически не нашли применения в коммерческой авиации, за исключением самолётов Ту-144 и Конкорд, полеты которых уже прекратились.

Гибридный ТРД / ПВРД

В 1960-х годах в США был создан гибридный ТРД / ПВРД Pratt & Whitney J58, использовавшийся на стратегическом разведчике SR-71 Blackbird. До скорости М=2,4 он работал как ТРД с форсажем, а на более высоких скоростях открывались каналы, по которым воздух из входного устройства поступал в форсажную камеру, минуя компрессор, камеру сгорания и турбину, подача топлива в форсажную камеру увеличивалась, и она начинала работать, как ПВРД. Такая схема работы позволяла расширить скоростной диапазон эффективной работы двигателя до М=3,2. В то же время двигатель уступал по весовым характеристикам как ТРД, так и ПВРД, и широкого распространения этот опыт не получил.

Регулируемые сопла

ТРД, скорость истечения реактивной струи в которых может быть как дозвуковой, так и сверхзвуковой на различных режимах работы двигателей, оборудуются регулируемыми соплами. Эти сопла состоят из продольных элементов, называемых створками, подвижных относительно друг друга и приводимых в движение специальным приводом, позволяющим по команде пилота или автоматической системы управления двигателем изменять геометрию сопла. При этом изменяются размеры критического (самого узкого) и выходного сечений сопла, что позволяет оптимизировать работу двигателя при полётах на разных скоростях и режимах работы двигателя.[1]

Область применения

ТРД наиболее активно развивались в качестве двигателей для всевозможных военных и коммерческих самолётов до 70-80-х годов XX века. В настоящее время ТРД потеряли значительную часть своей ниши в авиастроении, будучи вытесненными более экономичными двухконтурными ТРД (ТРДД).

Образцы летательных аппаратов, оборудованных ТРД

Грузовик с реактивным двигателем характеристики

You are using an outdated browser. Please upgrade your browser or activate Google Chrome Frame to improve your experience.

• Главная
• Новости
• Тест-драйвы
• Обзоры
• Купить-Продать
  • Автосалоны
  • Отзывы
  • Поиск
  • Новости компаний
  • Продать
• Рубрики
• Фото
• Видео
• Автоблог

Десять самых крутых автомобилей с газотурбинными двигателями

Газотурбинные двигатели — это невероятная вещь, и их применение не ограничивается лишь самолетами. Мы подобрали для вас очередную десятку

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.