Тысяча градусов под капотом: как появились и почему вымерли газотурбинные легковушки?
Благодаря бесспорным успехам мощных газотурбинных силовых агрегатов они давным-давно вытеснили поршневые двигатели из многих смежных отраслей хозяйства и воздушного транспорта. Что же касается легковых автомобилей, то «газотурбинная эйфория», родившаяся вскоре после Второй мировой войны, через двадцать с небольшим лет тихо и навсегда скончалась, оставив истории лишь несколько единичных образцов столь необычной техники.
Это незаметное для мировой автомобильной индустрии событие выглядело тем более странным, что создание самоходных повозок с газотурбинными устройствами началось ещё в конце XVII века, и в дальнейшем, вплоть до 1950-х годов, их неспешно доделывали, превратив в особые компактные «моторы» для транспортных нужд. Примером уникальной самодвижущейся древности с такого рода «двигателем» считается тележка с паровым котлом, которую в 1672 году изобрёл фламандский миссионер и учёный Фердинанд Вербист. Его идея заключалась в направлении струи горячего пара на горизонтальное колесо с лопатками, приводившее в движение два передних колеса.
Макет самоходной повозки Фердинанда Вербиста с древним прообразом газотурбинной установки
Так что же это за уникально простой, компактный и мощный газотурбинный двигатель (ГТД) в одновальном исполнении для легковушек? В обобщенной конструктивной схеме он снабжался радиальным компрессором, засасывавшим воздух в камеры сгорания, куда впрыскивалось недорогое жидкое топливо. При воспламенении горючей смеси раскаленные газы раскручивали как компрессор-нагнетатель воздуха, так и тяговую турбину с шестеренчатым редуктором, понижавшим число оборотов до значения, приемлемого для привода колес автомобиля.
Упрощенная схема автомобильного ГТД: 1 — компрессор, 2 — тяговая турбина, 3 — турбина компрессора
Газотурбинные автомобили компании Rover
Первый в мире газотурбинный автомобиль Rover Jet-1 удивлял всех прохожих в Лондоне. 1950 год
Опробование второго более мощного турбоавтомобиля Rover Jet-1. 1952 год (фото R. Gerelli)
Публичная демонстрация автомобиля Jet-1 сопровождалась шумной рекламной кампанией (фото R. Gerelli)
Презентация Jet-1 состоялась в марте 1950 года. Через два года начались испытания модернизированного варианта с 230-сильной турбиной Т-8. Такой ГТД отличался плавностью работы, но слишком высокая рабочая температура потребовала применения редких и дорогих материалов, а расход авиационного керосина достигал 50 литров на 100 километров.
Единственная сохранившаяся машина Rover Jet-1 образца 1950 года в лондонском Музее науки (фото автора)
В 1956 году фирма Rover вернулась к ГТД второго поколения с новой 100-сильной турбиной 2S/100 и теплообменником производства компании British Leyland. Ее смонтировали в задней части полноприводного автомобиля Т-3 с двухместным стеклопластиковым кузовом на сварной раме с алюминиевыми усилителями и дисковыми тормозами. Максимальная скорость достигала 170 км/ч, расход топлива сократился до 22 литров, но в то время компания уже не могла выделить крупных средств на продолжение этих работ.
Испытания уникального полноприводного концепт-кара Rover T-3 с задней установкой ГТД. 1956 год
Газотурбинный автомобиль-купе T-3 в экспозиции Heritage Motor Centre в Гайдоне
Несмотря на огромные расходы, в 1961-м появилась переднеприводная легковушка Т-4 с 140-сильным агрегатом 2S/140 переднего расположения и четырехместным несущим кузовом для будущей серийной модели Rover-2000. Она стала самой быстроходной дорожной машиной с ГТД (около 200 км/ч) и с места до «сотни» разгонялась за восемь секунд.
Фото 1. Последняя газотурбинная машина компании Rover с кузовом, созданным для серийной модели Rover-2000
Дополнением к серии Т-4 был удлиненный приземистый спортивный вариант Rover-BRM с задним приводом и двухместным кузовом купе, созданный совместно с фирмой BRM. До середины 1970-х он служил престижным и дорогим дорожным автомобилем и участвовал в крупных международных автогонках.
Престижный дорожный вариант спортивного автомобиля Rover-BRM с газовой турбиной. 1965 год
Газотурбинный уникум FIAT
Спортивная газотурбинная машина FIAT Turbina в Museo dell’ Automobile di Torino. 1954 год
Автомобиль FIAT Turbina с задним силовым агрегатом и автоматической трансмиссией модели 8001
Главной особенностью 300-сильного ГТД заднего расположения была особая трансмиссия модели 8001, автоматически регулировавшая рабочие режимы компрессора и тяговой турбины. При этом свежий воздух засасывался спереди и подавался к заднему компрессору по центральному тоннелю.
При желании на этой схеме можно разглядеть всю «механическую мельницу» машины FIAT Turbina
Автомобиль получил стальную трубчатую раму и независимую подвеску всех колес со стабилизаторами поперечной устойчивости. После испытаний и демонстрации на Туринском автосалоне в нём выявили множество недостатков, и дальнейшие работы пришлось прекратить.
«Огненные птицы» от корпорации General Motors
Известный дизайнер Харли Эрл во главе своего «огненного семейства» уникальных автомобилей Firebird
В декабре 1953 года с первой экспериментальной газотурбинной машиной Firebird XP-21 (Firebird I) сразу же произошел конфуз: ее приняли за поставленный на четыре больших колеса одноместный реактивный истребитель с короткими крылышками, хвостовым стабилизатором и задним соплом.
Странное авиационно-автомобильное сочетание по-американски — концепт-кар Firebird XP-21. 1953 год
Нелетающий истребитель GM Firebird XP-21 со спрятанным в корпусе ГТД и декоративным оперением
Но, присмотревшись, под стеклопластиковым кузовом можно было увидеть 380-сильный ГТД GT-302 компании Allison, весивший около 350 кг и разгонявший бутафорский самолет до 370 км/ч. Он снабжался по-автомобильному независимой подвеской и внутренними тормозными барабанами.
Необычный газотурбинный автомобиль-самолет Firebird I в экспозиции GM Heritage Center
Через три года был представлен более строгий четырехместный вариант Firebird II (XP-43) с новым ГТД GT-304 в 200 сил при рабочем режиме 25 тысяч оборотов в минуту и дисковыми тормозами. На этот раз он был похож на гоночный автомобиль с передним остроконечным обтекателем и упрятанными в него фарами, небольшими боковыми крыльями, прозрачной крышей-фонарём и хвостовым оперением. В отличие от первенца его напичкали мелкими оригинальностями: двухсекционные двери, бортовой компьютер, блок автоматического переключения световых приборов.
Второй газотурбинный вариант Firebird II, напоминавший рекордно-гоночный автомобиль. 1956 год
Харли Эрл с удовольствием позирует у своего уникального газотурбинного детища GM Firebird II
Вскоре за ним появилась третья приземистая шестиметровая «сказочная огненная птица» Firebird III (XP-73) с 225-сильным двигателем GT-305 и самолетным фонарём, ощетинившаяся всеми своими стеклопластиковыми кузовными панелями и ножевидными кромками дверей, крыльев и всевозможных хвостов. Для питания бортовых систем, кондиционера и круиз-контроля служил миниатюрный бензиновый движок в 10 сил.
Третий газотурбинный уникум Firebird III с уймой полезных и бесполезных крыльев и крылышек. 1958 год
Спиннер под капотом К чему приводит установка газовой турбины в автомобиль
Установить на автомобиль газотурбинный двигатель пытались — с переменным успехом — почти четверть века. Увы, несмотря на компактность и мощность агрегата, автопроизводители в конце концов отказались от затеи — последняя большая программа разработки легковых авто с ГТД была свернута компанией Chrysler ровно 40 лет назад. Однако в этом столетии газовые турбины могут вернуться на автомобили — хотя и в неожиданной комбинации.
Крутится, ревет
Как ни странно, турбина была едва ли не первым двигателем, изобретенным человечеством, — эолипил греческого механика Герона Александрийского был создан еще в 50 году нашей эры. Впрочем, чтобы занятная игрушка превратилась в пламенный мотор, потребовались почти два тысячелетия.
Конец XIX века ознаменовался бурным развитием транспортной индустрии и, как следствие, поисками новых, более эффективных, чем паровая машина, способов приводить в движение корабли, «безлошадные экипажи» и (в самых смелых мечтаниях того времени) летательные аппараты. В 1890-е швед Густав Лаваль и британец Чарлз Парсонс создали первые пригодные к практическому применению паровые турбины, а в 1903 году норвежец Эгидиус Эллинг сумел воплотить в металле и газотурбинный движок мощностью 11 лошадиных сил (немало для той поры).
Несмотря на относительную простоту конструкции и большую компактность по сравнению с поршневыми моторами, развитие газотурбинных двигателей тормозило из-за отсутствия как необходимых термостойких материалов для лопаток, так и теоретической базы. С развитием технологий и прорывами в газо- и термодинамике к середине ХХ века промышленные газовые турбины, а также авиационные и судовые газотурбинные двигатели стали реальностью. Тогда же возник и замысел оснастить ими автомобили.
Главным недостатком газотурбинного двигателя остается его низкий (по сравнению с ДВС) коэффициент полезного действия, но компактность и большая мощность, по мнению инженеров 1950-х, компенсировали его с лихвой. Первым газотурбинным легковым прототипом стал в 1950 году созданный главным инженером британской компании Rover Морисом Уилксом двухместный родстер JET1. Двигатель располагался за задними сиденьями и мог работать на бензине, керосине или дизельном топливе (еще одно преимущество ГТД) на испытаниях машина показала максимальную скорость в 140 километров в час, а после ряда усовершенствований в 1952 году достигла на трассе в Яббеке (Бельгия) результата в 240 километров в час.
Rover продолжил эксперименты с ГТД, собрав еще три прототипа дорожных автомобилей, а в начале 1960-х представил гоночную модель Rover-BRM, не без успеха участвовавшую в «24 часах Ле-Мана» в 1962-64 годах. Знаменитый гонщик Грэм Хилл так описывал свои впечатления от болида: «Ты сидишь в этой штуке, которую можно назвать автомобилем, но в следующую минуту она звучит так, словно у тебя за спиной «Боинг 707», который сейчас всосет тебя и слопает, как какой-то гигантский монстр».
В 1954 году свой концепт с ГТД показали итальянцы. Автомобиль, названный без лишних изысков Fiat Turbina, был оснащен 300-сильным ГТД, позволявшим футуристичному купе развивать скорость до 250 километров в час. Кстати, кузов машины обладал рекордно низким коэффициентом аэродинамического сопротивления — 0,14 (у современного BMW i8, к примеру, этот показатель равен 0,26). Модель так и осталась прототипом — из-за очень большого расхода топлива (беда всех первых газотурбинных моторов) и проблем с охлаждением двигателя. Тогда же опытный рекордный болид с ГТД выкатили и французы: Renault Étoile Filante в 1956 году развил скорость 308,6 километров в час на соляном озере Бонневиль в США, установив рекорд для своего класса. Впрочем, дальнейшего развития проект также не получил.
Развлечения сверхдержав
Зато в конкурировавших в области технологий сверхдержавах за ГТД взялись основательно. Об использовании их в качестве силовых установок для бронетехники и скоростных военных кораблей (например, ракетных катеров) знают многие. Но фантазия инженеров на военном применении не остановилась.
В Советском Союзе 1960-х легковые авто все еще были мало кому доступной роскошью, так что использование ГТД на «москвичах» и «волгах» осталось вне обсуждения. Зато успешно прошел испытания гоночный «Пионер-1» с двумя газотурбинными двигателями, поставивший несколько национальных рекордов скорости. Проводились и эксперименты по использованию турбин на коммерческих (точнее, как тогда они назывались в СССР, народнохозяйственных) автомобилях. Министерство обороны финансировало работы по созданию газотурбинного тяжелого грузовика. КрАЗ-Э260Е заметно выделялся внешне невероятным — почти в половину грузового отсека — капотом. Увы, автомобиль оказался крайне прожорливым, а коробка передач венгерского производства постоянно выходила из строя, так что проект был свернут. По тем же причинам неудачей окончилась и программа НАМИ по разработке газотурбинного автобуса на базе ЗИЛ-127.
Американцы также экспериментировали с газотурбинными грузовиками, но проект оказался экономически невыгодным: экономия на массе двигателя (турбина весом чуть более 100 килограммов против дизеля равной мощности весом в тонну) сводилась на нет необходимостью возить огромный запас топлива для прожорливого ГТД. Зато программы по разработке газотурбинных легковушек растянулись на два десятка лет.
Четыре прототипа корпорации General Motors под общим названием Firebird (не путать с одноименными «пони-карами» Pontiac, выпускавшимися с 1967 по 2002 год) до сих пор внушают трепет своим космическим дизайном — многие современники искренне принимали эти машины за аппараты на реактивной тяге. В реальности установленные в них ГТД, разумеется, вращали через понижающий редуктор обычные колеса. Однако другие инновации, использованные в машинах, опережали свое время на десятилетия.
К примеру, Firebird III (1958) был оборудован системой круиз-контроля, дистанционным открыванием дверей и системой управления при помощи джойстика, на манер авиационной. Авиационной была и система экстренного торможения — при помощи парашюта в кормовом отсеке. Впрочем, General Motors не планировал создания на базе «жар-птиц» серийных автомобилей, а вот конкуренты из Chrysler серьезно рассматривали такую возможность.
Более того, в 1962-64 годах компания действительно выпустила малой серией (50 экземпляров) газотурбинный Chrysler Turbine Car. Из почти 30 тысяч американских водителей, желавших принять участие в тестировании элегантного купе в кузове итальянской фирмы Ghia, было отобрано около двух сотен, равномерно распределенных по территории страны. Автомобили передавались во временное пользование; топливо оплачивали сами участники испытаний.
Отзывы по результатам были в целом благожелательными — большинству понравился даже характерный звук двигателя, напоминавший «свист» реактивного самолета (при этом уровень шума внутри салона оказался значительно ниже, чем у обычного автомобиля). Испытатели также отмечали комфортность автомобилей благодаря повышенной плавности хода. Однако расход топлива оказался, судя по всему, катастрофически высоким — представители Chrysler не разглашали данных и запретили делать это принимавшим в программе испытаний водителям, но неофициально признавали его кошмарным.
К тому же в качестве топлива рекомендовалось использовать керосин или, в крайнем случае, низкооктановый бензин — на самый распространенный этилированный был наложен запрет, так как он приводил к быстрой порче силового агрегата. Были и курьезы: один из автомобилей был отправлен в Мексику для презентации. Во время осмотра новинки президент страны Адольфо Лопес Матеос поинтересовался, сможет ли она работать на текиле. После краткой консультации по телефону с инженерами в Детройте авто заправили национальным напитком и успешно прокатили Матеоса, к полному восторгу публики и прессы.
Наперегонки со временем
Зато на гоночных трассах газотурбинные двигатели нашли применение — по крайней мере, пока мода на них не сошла на нет к середине 1980-х. Тут можно вспомнить такие машины, как STP-Paxton Turbocar и созданный на его основе Lotus 56, использовавшие авиационный двигатель Pratt & Whitney Canada PT6.
Определенные признаки возобновившегося интереса к ГТД появились уже в нашем веке. Можно упомянуть и совершеннейшую экзотику вроде единственного, а также самого дорогого — 185 тысяч долларов — и самого мощного (385 лошадиных сил) в мире мотоцикла MTT Y2K Turbine Motorcycle. Благодаря газотурбинному двигателю Rolls-Royce M250 (такие же стоят, например, на вертолетах МВВ Во-105) впервые представленный в 2000 году байк разгоняется до скорости 365 километров в час.
Но более перспективным представляется использование ГТД в гибридных силовых установках. Например, в опытном Jaguar C-X75, показанном на Парижском автосалоне 2010 года, микротурбины служили дополнительными источниками энергии для подзарядки аккумуляторов при движении на дальние расстояния.
Для XXI столетия немаловажно и то, что ГТД выбрасывают в атмосферу гораздо меньше вредных веществ. А проблема с низкой эффективностью, возможно, также близка к разрешению — в 2011 году компания Mitsubishi продемонстрировала первый промышленный газотурбинный двигатель с КПД более 60 процентов.
Реактивный двигатель для автомобиля
You are using an outdated browser. Please upgrade your browser or activate Google Chrome Frame to improve your experience.
Десять самых крутых автомобилей с газотурбинными двигателями
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.
