Gasturbinmotorer, som oftast upptäcks som öronbedövande på den bakre raden av en kommersiell längdflygning, har också använts i bilar och prototypbilar i över 60 år. Om det verkar för dig, kära läsare, att det verkar vara en dålig idé att använda ett öronbedövande 50 000 RPM fläktblad för att driva din dagliga förare, så har du rätt!
För fordonstillämpningar användes turbiner vanligtvis på ett av två sätt. De skulle kunna använda ett direktdrivet system där motorn direkt driver hjulen genom en transmission – precis som med en typisk förbränningsmotor – eller ett hybridsystem där turbinen driver ett system av elmotorer i bilen.
Komplexitet är alltid ett problem, som inte har hindrat många olika tillverkare, stora som små, från att försöka få den nya tekniken att slå fast. Idag The Drive’s teamet är här för att hjälpa dig förstå hur dessa odiskutabelt coola misslyckade experiment försökte förändra billandskapet.
Gasturbinmotorer finns i olika varianter, men alla stilar delar tre kritiska komponenter:en kompressorfläkt för att snurra inkommande luft till höga tryck, en förbränningskammare där bränsle förbränns för att driva systemet, och en turbin som snurras genom förbränning av bränsle.
Turbinen är ansluten till kompressorn med hjälp av en axel, så när bränsle förbränns och turbinen vrids drar kompressorn aktivt in mer luft och trycker in den i förbränningskammaren, vilket håller kraften flytande. Den liknar sin koncept till en turboladdare, förutom att den istället för att drivas av externt luftflöde - avgaserna från en motor igång - är helt fristående.
Turbinmotorer i turboprop- och högbypass-turbofläktapplikationer ses oftast av människor utanför militära applikationer, eftersom de används för civila flygplan. De är väl lämpade för flygtillämpningar eftersom en biprodukt av förbränningskammaren med extremt högt tryck är höghastighetsavgaser, som kan användas för dragkraft. Lågbypass-turbofläktar används ofta för moderna militära jetjaktplan. Dessa turbiner är ofta ihopkopplade med en andra bränsleinsprutnings- och förbränningskammare efter turbinen. Detta system är känt som en efterbrännare och ger extremt hög dragkraft till priset av hög bränsleförbrukning och värme—köer upp Kenny Loggins .
Oavsett vilken applikation är turbiner extremt populära för flygning eftersom deras höga kompression fungerar utmärkt även i den tunnare luften mil ovanför jorden, deras relativt jämna drifthastighet är väl lämpad för att kryssa på höjden i timmar i sträck och deras höga dragkraft möjliggör effektivare användning av bränsle.
Så vad tvingade ingenjörer att använda dem för jordbundna applikationer, där ingen av dessa fördelar gäller?
Turbinmotorer har flera övertygande skäl att överväga dem för markbunden användning. Den första är att de har relativt få rörliga delar jämfört med en kolvförbränningsmotor och är teoretiskt mer tillförlitliga som ett resultat.
Det andra skälet är absurt högt vridmoment vid låga varvtal från ett relativt litet paket, på grund av gasturbinernas kraftband. Detta skäl har hållit gasturbiner vanliga i dieselelektriska tåglok där högt vridmoment är uppskattat för att starta lång består.
Den sista anledningen är att de ofta kan köras på nästan alla typer av bränsle, oavsett om det är bensin, diesel, och i fallet med Mexikos president och hans teknologidemonstration av Chrysler Turbine på 60-talet, tequila - du vet att du bara hörde låten i ditt huvud också.
Gasturbinmotorer för fordonstillämpningar har funnits som ett koncept åtminstone sedan slutet av andra världskriget. Den första gasturbinmotorn för vägbruk byggdes och drevs av den brittiska tillverkaren Rover i JET1 som utvecklades 1950.
JET1 var en koncept-roadster med en direktdriven turbinmotor som var avsedd att vara den första av många Rover-turbinmodeller som skulle komma senare, men den var förföljd av fruktansvärda körsträcka (cirka 6 MPG) och relativt långsam acceleration som hindrade dem från att släppa produktion modeller under de kommande decennierna efter att den byggdes.
Under 50-talet undersökte Chrysler gasturbinen omfattande, till och med eftermonterade en Plymouth från 1954 med en turbinmotor och körde den genom USA som ett reklamtrick och testövning. 1963 utvecklade de den mest kända och mest producerade turbindrivna bilen – lämpligen kallad Chrysler Turbine.
50 väggående modeller byggdes och gavs till allmänheten för ett gratis tvåårigt leasingavtal, med sammanlagt 1,1 miljoner mil på dem från 1964 till 1966. De led av liknande problem som JET1, med förare som klagade över dålig bränslekörning. , extremt långsam acceleration och högt ljud från 60 000 RPM redline-turbinen. När Chrysler konserverade Turbine-projektet förstördes alla utom nio av de ursprungliga Ghia-karossade bilarna för att förhindra PR-skador på företaget.
På 70-talet försökte Toyota använda ett gasturbinhybridsystem i flera koncept, inklusive en Century och en Sports 800. Istället för att direkt driva hjulen som i JET1 och Chrysler Turbine, drev gasturbinen en generator som skapade elektricitet som kan skickas direkt till motorer vid bakhjulen, eller lagras i en batterienhet för senare användning.
Detta system utvecklades för att undvika de extremt låga accelerationshastigheterna och potentiella start/stoppproblem med att direkt ansluta turbinen till drivlinan, men batterisystemet och komplexiteten fördubblade nästan vikten av Sports 800 samtidigt som den tappade över hälften av hästkrafterna. Toyota övergav gasturbinhybridforskningen tidigt på 1980-talet och delade upp hybridforskning och turbinutveckling i separata divisioner.
Mer nyligen blev Marine Turbine Technologies Turbine Superbike, känd som Y2K för sitt debutår, tillgänglig för försäljning. Med en Rolls Royce 250-C18 gasturbinmotor, producerar den häpnadsväckande 320 hk och 425 ft/lbs vridmoment och håller Guinness världsrekord för den dyraste – och kraftfulla – produktionsmotorcykeln som någonsin byggts. Topphastigheten är påstådda 227 MPH, men att få uppleva denna vilda åktur kommer att sätta tillbaka $270 000. Den var också med i den utmärkt fruktansvärda filmen Torque.
Gasturbinmotorer har funnits som ett koncept sedan 1000 e.Kr., i det antika Kina, då uppvärmd luft användes för att snurra vad vi nu skulle kalla en turbin för att driva rörliga konstverk som skulle visas på festivaler på natten. Mer moderna gasturbinmotorpatent går tillbaka så långt tillbaka som 1791 när John Barber patenterade en rudimentär design för framdrivning av hästlös vagn, men gasturbinmotorn nådde inte industriell framgång förrän 1939 när Neuchatel-kraftverket gick online i Schweiz.
Samma år flyger Heinkel He 178 som världens första rent turbojetdrivna flygplan, och trots problem med flygtid och tillförlitlighet banade den vägen för efterkrigstidens jet-era då många andra motortillverkare förfinade och fulländade jetkonceptet för senare flygplan mot slutet av kriget.
Det tyska Messerschmitt Me 262 blev det första opererbara jetflygplanet 1944, efter He 178:ans fotspår, och även om dess användning var begränsad när det tredje riket kollapsade, bevisade det att turbindrivna flygplan var här för att stanna eftersom det stoltserade med en topp hastighet nästan hundra kilometer i timmen högre än det snabbaste kolvdrivna allierade flygplanet vid den tiden.
Gasturbinmotorer är för närvarande oanvända för produktionsbilar. Det närmaste man har kommit produktion på senare tid var Jaguars CX75-koncept, som använde dieseldrivna mikroturbiner för att driva ett elhybridsystem, men bilen skrotades när finanskrisen förvärrades.
Ovannämnda Y2K Superbike är det enda markbundna fordonet för vägtrafik som kan köpas, men de är byggda på beställning och har produktionsnummer i ensiffrigt per år.
Gasturbinmotorer experimenterades med i racing upprepade gånger, eftersom de stora problemen som konsumenterna hade med dem (dålig bränsleförbrukning och buller, nämligen) var mycket mindre problem för tävlingsteamen.
De mest framgångsrika bilarna ställdes upp av STP-raceteamet vid olika Indy-lopp på 60-talet, med början med den Parnelli Jones-drivna STP Paxton Turbocar. Drivs av en ST6 gasturbinhelikoptermotor placerad till vänster om föraren, producerade den 550 hästkrafter, hade fyrhjulsdrift och hade en förarkontrollerbar luftbroms för retardation. Bilen var snabb – ledde nästan alla de 196 varven i 1967 Indianapolis 500 – men ett lagerfel tvingade fram pensionering med åtta mil kvar av loppet. 1968 totaliserades bilen under träningen och den körde aldrig mer.
Lotus 56 följde varmt i hälarna och försökte vinna Indianapolis 500 med den ikoniska kilformade profilen av Lotus öppna hjul för ett decennium framöver men samma ST6 gasturbinmotor som drev STP Paxton Turbocar. Trots USAC-regler (den styrande organet för Indy racing vid den tiden) som kräver luftintagsstorlekar som nästan eliminerade turbinbilar helt från racing, försökte 56:an kompensera för bristen på kraft med avancerad fjädring och sofistikerad aerodynamik.
Bilen dödade tyvärr föraren Mike Spence när han missbedömde en sväng i praktiken och smällde in i sväng en vägg. Carroll Shelby drog omedelbart tillbaka sina andra turbindrivna bilar från 500:an och påstod att det var omöjligt att göra en turbindriven racerbil konkurrenskraftig på ett säkert sätt. USAC gick snabbt över till att helt förbjuda gasturbinbilar från Indy, och det innebar att 56:an dog. Den levde kvar en kort stund under 1971 års F1-säsong, men nådde aldrig framgång.
Du vet att du vill ha mer fakta om gasturbinmotorer!
Vi är här för att vara expertguider i allt relaterat till hur man gör. Använd oss, komplimang oss, skrik på oss. Kommentera nedan och låt oss prata! Du kan också skrika åt oss på Twitter eller Instagram, här är våra profiler.
Jonathon Klein:Twitter (@jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)
Tony Markovich:Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)
Chris Teague:Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)
Victoria Scott:Twitter (@mikurubaeahina), Instagram (@reimuracing)
Kolla in en video av Jay Lenos fullt fungerande Chrysler Turbine-bil från 1963 nedan!
Mekanikerböcker
Boostmätare
Hastighetsmätare
Har du en fråga? Har du ett proffstips? Skicka oss ett meddelande: [email protected]
