Недостатки газотурбинных двигателей

Опубликовано 29 Август 2008 
Рубрики: Автомобильное топливо, Газотурбинные автомобили

ГТД - газотурбинные двигатели

Наряду с немалыми достоинствами газотурбинные двигатели имеют ряд существенных недостатков, которые обусловливают отсутствие серийного выпуска газотурбинных автомобилей. Главный недостаток газотурбинной установки с камерами сгорания — низкий к. п. д., что обусловлено существенно меньшим перепадом тепла в рабочем процессе по сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания. Благодаря пульсирующему принципу работы в поршневом двигателе температура достигает 2500° (а иногда и выше), в то время как температура поршня не превышает 600° (в подавляющем большинстве конструкций значительно ниже). Непрерывность процесса в газовой турбине заставляет лопатки турбины работать с температурой, равной температуре газа, а прочность лопаток не позволяет иметь такую высокую температуру газа, которая обеспечивала бы высокие к.п.д. Без дополнительных устройств газотурбинный двигатель имеет к.п.д. на валу турбины, обычно не выше 20%. Если низкий к.п.д. обусловливает высокие расходы топлива на полной мощности, то на частичных нагрузках экономичность его по сравнению с поршневым двигателем еще более ухудшается, а автомобильный двигатель, как известно, на частичных нагрузках работает более продолжительное время, чем на полной мощности.

Применение теплообменников, использующих тепло отработавших газов для подогрева воздуха, идущего из компрессора в камеру сгорания, несколько увеличивает экономичность, но увеличивает вес и габаритные размеры двигателя. Рекордное значение к.п.д. (27%) достигнуто в настоящее время фирмой Форд усложнением установки, при котором сведен на нет выигрыш в весе. Теплообменники не спасают также от сильного ухудшения экономичности на частичных нагрузках.

При работе двигателя на режиме максимальной мощности ухудшение экономичности газотурбинного автомобиля по сравнению с обычным автомобилем несколько уменьшается вследствие лучшей динамики на постоянной передаче.
Если бы автомобили работали без коробок передач, то этот выигрыш в экономичности был бы принципиальным и мог бы оказаться решающим в общем сравнении расходов топлива, однако при работе в обычных условиях это обстоятельство лишь несколько уменьшает снижение экономичности.

Газотурбинные двигатели имеют меньший срок службы, чем поршневые двигатели, так как при высокой температуре и высоких скоростях газа происходит износ и изменение формы лопаток.

Внедрению в промышленность газотурбинных автомобилей мешает также необходимость в значительных количествах таких остродефицитных материалов, как никель, кобальт и т. п.
Если вес ГТУ удается снизить по сравнению с поршневым двигателем той же мощности, то выигрыш в объеме почти отсутствует, так как расход воздуха, больший в 3—4 раза, вызывает необходимость в размещении объемистых газопроводов. Значительно больший расход воздуха обусловливает и значительно больший шум газотурбинной установки на впуске и выпуске.

Комментарии

Оставьте свой отзыв