Принцип действия газотурбинных автомобильных двигателей

Схема газотурбинного автомобильного двигателя показана на рис. 14. Через входной патрубок / в компрессор двигателя поступает воздух. Попадая на лопатки вращающегося с большой угловой скоростью колеса 2 компрессора, воздух движется вдоль лопаток и на выходе из них приобретает очень большую скорость (400—500 м/с). В диффузоре 3 с постепенно увеличивающимся сечением скорость воздуха уменьшается, а давление возрастает. В теплообменнике 4 воздух, соприкасаясь с его горячими деталями, нагревается и поступает в камеру сгорания 7, в которую через форсунку 5 непрерывно впрыскивается топливо, воспламеняемое свечой зажигания 6. Из камеры сгорания горячие газы поступают в направляющий сопловой аппарат 8, где скорость газов увеличивается, а их давление понижается. Газы, выходящие из направляющего аппарата, воздействуют на лопатки 9 колеса 10 турбины, приводя его во вращение.
Для уменьшения угловой скорости вала, достигающей 5250 рад/с, момент от вала газотурбинного двигателя передается на трансмиссию автомобиля через редуктор 11. Выходящие из турбины газы проходят через теплообменник 4, отдавая часть своего тепла поступающему в камеру сгорания воздуху, после чего выбрасываются в атмосферу. Как видно из изложенного, деталью газотурбинного двигателя, непрерывно воспринимающей энергию газов, является колесо турбины, совершающее только вращательное движение. Отсутствие вспомогательных ходов и непрерывность рабочего процесса позволяют получить большие мощности при небольших размерах газовых турбин, а отсутствие кривошипно-шатунного механизма исключает по сравнению с. поршневыми двигателями неравномерность вращения вала. Автомобильные газотурбинные двигатели имеют и другие преимущества перед поршневыми: благоприятное изменение крутящего момента, могут работать на любом жидком или газообразном топливе, легко пускаются при низких температурах, их продукты сгорания менее токсичны. Основными недостатками газотурбинных автомобильных двигателей являются сложность и высокая стоимость их производства, а при отсутствии теплообменника — низкая экономичность. Экономичный и сравнительно недорогостоящий газотурбинный двигатель целесообразно применять только тогда, когда его мощность будет не менее 150 кВт. Поэтому область применения газовых турбин ограничивается автомобилями большой грузоподъемности.

Рис. 14. Схема газотурбинного двигателя