Gasturbinemotoren, die je het vaakst tegenkomt op de achterste rij van een commerciële cross-country vlucht, worden al meer dan 60 jaar gebruikt in auto's en prototypen van auto's. Als het u, beste lezer, lijkt dat het een slecht idee lijkt om een oorverdovend ventilatorblad van 50.000 RPM te gebruiken om uw dagelijkse stuurprogramma van stroom te voorzien, dan heeft u gelijk!
Voor automobieltoepassingen werden turbines meestal op twee manieren toegepast. Ze zouden een direct-drive systeem kunnen gebruiken waarbij de motor de wielen rechtstreeks aandrijft via een transmissie - net als bij een typische verbrandingsmotor - of een hybride systeem waarbij de turbine een systeem van elektromotoren in de auto aandrijft.
Complexiteit is altijd een probleem, dat veel verschillende fabrikanten, groot en klein, er niet van heeft weerhouden te proberen de nieuwe technologie aan te slaan. Vandaag The Drive's team is hier om u te helpen begrijpen hoe deze onbetwistbaar cool mislukte experimenten probeerden het autolandschap te veranderen.
Gasturbinemotoren zijn er in verschillende varianten, maar alle stijlen hebben drie essentiële componenten gemeen:een compressorventilator om inkomende lucht onder hoge druk te draaien, een verbrandingskamer waar brandstof wordt verbrand om het systeem aan te drijven, en een turbine die wordt rondgedraaid door de verbranding van brandstof.
De turbine is via een as met de compressor verbonden, dus wanneer brandstof wordt verbrand en de turbine wordt gedraaid, trekt de compressor actief meer lucht aan en duwt deze in de verbrandingskamer, waardoor de stroom blijft stromen. Het is qua concept vergelijkbaar met een turbocompressor, behalve dat hij niet wordt aangedreven door externe luchtstroom - de uitlaatgassen van een draaiende motor - hij is volledig op zichzelf staand.
Turbinemotoren in turboprop- en high-bypass turbofan-toepassingen worden het meest gezien door mensen buiten militaire toepassingen, omdat ze worden gebruikt voor civiele vliegtuigen. Ze zijn zeer geschikt voor vliegtoepassingen omdat een bijproduct van de extreem hogedrukverbrandingskamer het uitlaatgas met hoge snelheid is, dat kan worden gebruikt voor stuwkracht. Low-bypass turbofans worden vaak gebruikt voor moderne militaire straaljagers. Deze turbines zijn vaak gekoppeld aan een tweede brandstofinjectie en verbrandingskamer na de turbine. Dit systeem staat bekend als een naverbrander en biedt een extreem hoge stuwkracht ten koste van een hoog brandstofverbruik en hoge hitte - in de wachtrij Kenny Loggins .
Het maakt niet uit welke toepassing, turbines zijn extreem populair voor vluchten omdat hun hoge compressie uitstekend functioneert, zelfs in de dunnere luchtmijlen boven de aarde, hun relatief constante operationele snelheid zeer geschikt is om urenlang op grote hoogte te cruisen, en hun hoge stuwkracht zorgt voor efficiënter gebruik van brandstof.
Dus wat dwong ingenieurs om ze te gebruiken voor aardgebonden toepassingen, waar geen van deze voordelen van toepassing is?
Turbinemotoren hebben verschillende dwingende redenen om ze voor terrestrisch gebruik te overwegen. De eerste is dat ze relatief weinig bewegende delen hebben in vergelijking met een verbrandingsmotor met zuigers en daardoor theoretisch betrouwbaarder zijn.
De tweede reden is een absurd hoog koppel bij lage toerentallen uit een relatief klein pakket, vanwege de powerband van gasturbines. Deze reden heeft ervoor gezorgd dat gasturbines de overhand hebben in diesel-elektrische treinlocomotieven waar een hoog koppel wordt gewaardeerd om langdurig te starten.
De laatste reden is dat ze vaak op bijna elk type brandstof kunnen werken, of dat nu benzine, diesel is, en in het geval van de president van Mexico en zijn technologische demonstratie van de Chrysler Turbine in de jaren 60, tequila - je weet dat je gewoon hoorde het nummer ook in je hoofd.
Gasturbinemotoren voor automobieltoepassingen bestaan al sinds het einde van de Tweede Wereldoorlog als concept. De eerste gasturbinemotor voor gebruik op de weg werd echter gebouwd en aangedreven door de Britse fabrikant Rover in de in 1950 ontwikkelde JET1.
De JET1 was een concept-roadster met een direct drive-turbinemotor die bedoeld was als de eerste van vele Rover-turbinemodellen die later zouden komen, maar hij werd achtervolgd door verschrikkelijke kilometers (ongeveer 6 MPG) en relatief langzame acceleratie waardoor ze de productie niet konden vrijgeven modellen in de komende decennia nadat het werd gebouwd.
In de jaren '50 deed Chrysler uitgebreid onderzoek naar de gasturbine, waarbij hij zelfs een Plymouth uit 1954 uitrustte met een turbinemotor en ermee door de VS reed als een publiciteitsstunt en testoefening. In 1963 ontwikkelden ze de beroemdste en meest geproduceerde auto met turbineaandrijving, toepasselijk de Chrysler Turbine genoemd.
Er werden 50 straatmodellen gebouwd en aan het publiek gegeven voor een gratis lease van twee jaar, met een cumulatieve 1,1 miljoen mijl op hen van 1964 tot 1966. Ze leden aan soortgelijke problemen als de JET1, met chauffeurs die klaagden over een laag brandstofverbruik , extreem langzame acceleratie en veel geluid van de 60.000 RPM redline-turbine. Toen Chrysler het Turbine-project stopte, werden op negen na alle originele Ghia-auto's vernietigd om PR-schade aan het bedrijf te voorkomen.
In de jaren 70 probeerde Toyota een hybride gasturbinesysteem te gebruiken in verschillende concepten, waaronder een Century en een Sports 800. In plaats van de wielen rechtstreeks aan te drijven zoals in de JET1 en de Chrysler Turbine, dreef de gasturbine een generator aan die elektriciteit opwekte die kon direct naar motoren op de achterwielen worden gestuurd, of opgeslagen in een batterij-eenheid voor later gebruik.
Dit systeem is ontwikkeld om de extreem lage acceleratiesnelheden en mogelijke start/stop-problemen van het rechtstreeks verbinden van de turbine met de aandrijflijn te voorkomen, maar het batterijsysteem en de complexiteit verdubbelden het gewicht van de Sports 800 bijna terwijl het meer dan de helft van het vermogen verloor. Toyota stopte in het begin van de jaren tachtig met het onderzoek naar hybride gasturbines en splitste hybride onderzoek en turbine-ontwikkeling op in afzonderlijke divisies.
Meer recentelijk kwam de Marine Turbine Technologies Turbine Superbike, bekend als de Y2K voor zijn debuutjaar, beschikbaar voor verkoop. Met een Rolls Royce 250-C18 gasturbinemotor produceert hij maar liefst 320 pk en 425 ft/lbs koppel en heeft hij het Guinness World Record voor de duurste en krachtigste productiemotorfiets ooit gebouwd. De topsnelheid is een geclaimde 227 MPH, maar om deze wilde rit te ervaren, kost je $ 270.000. Het was ook te zien in de uitstekend verschrikkelijke film Torque.
Gasturbinemotoren bestaan al sinds 1000 na Christus, in het oude China, toen verwarmde lucht werd gebruikt om wat we nu een turbine zouden noemen, te laten draaien om bewegende kunstwerken aan te drijven die 's nachts op festivals worden getoond. Modernere patenten voor gasturbinemotoren gaan terug tot 1791, toen John Barber patent vroeg op een rudimentair ontwerp voor de voortstuwing van een paard zonder koets, maar de gasturbinemotor behaalde geen industrieel succes tot 1939 toen de Neuchatel-krachtcentrale in Zwitserland online ging.
In hetzelfde jaar nam de Heinkel He 178 de vlucht als 's werelds eerste puur turbojet-aangedreven vliegtuig, en ondanks problemen met vliegtijd en betrouwbaarheid, baande het de weg voor het naoorlogse straaljagertijdperk, aangezien veel andere motorfabrikanten het jetconcept verfijnden en perfectioneerden voor later vliegtuigen tegen het einde van de oorlog.
De Duitse Messerschmitt Me 262 werd het eerste operationele straalvliegtuig in 1944, in de voetsporen van de He 178, en hoewel het gebruik ervan beperkt was toen het Derde Rijk instortte, bewees het wel dat turbine-aangedreven vliegtuigen een blijvertje waren, want het pochte een top snelheid bijna honderd mijl per uur hoger dan het snelste door een zuiger aangedreven geallieerde vliegtuig op dat moment.
Gasturbinemotoren worden momenteel niet gebruikt voor productieauto's. Het dichtst bij de productie in het recente verleden was Jaguar's CX75-concept, die microturbines op diesel gebruikte om een elektrisch hybride systeem aan te drijven, maar de auto werd gesloopt toen de financiële crisis verergerde.
De eerder genoemde Y2K Superbike is het enige terrestrische voertuig voor gebruik op de weg dat kan worden gekocht, maar ze worden op bestelling gebouwd en hebben productieaantallen in de enkele cijfers per jaar.
Er werd herhaaldelijk met gasturbinemotoren geëxperimenteerd in de racerij, omdat de grootste problemen die consumenten ermee hadden (slecht brandstofverbruik en lawaai) veel kleinere problemen waren voor raceteams.
De meest succesvolle auto's werden door het STP-raceteam ingezet tijdens verschillende Indy-races in de jaren '60, te beginnen met de door Parnelli Jones aangedreven STP Paxton Turbocar. Aangedreven door een ST6 gasturbine-helikoptermotor die links van de bestuurder was geplaatst, produceerde hij 550 pk, had hij vierwielaandrijving en had hij een door de bestuurder bestuurbare luchtrem voor vertraging. De auto was snel - hij reed bijna alle 196 ronden van de Indianapolis 500 uit 1967 aan de leiding - maar een lager defect dwong tot pensionering met nog acht mijl te gaan in de race. In 1968 werd de auto total loss gereden tijdens de training en heeft hij nooit meer geracet.
De Lotus 56 volgde hem op de hielen en probeerde de Indianapolis 500 te winnen met het iconische wigvormige profiel van Lotus-auto's met open wielen voor de komende tien jaar, maar met dezelfde ST6-gasturbinemotor die de STP Paxton Turbocar aandreef. Ondanks de USAC-regels (destijds het bestuursorgaan van Indy Racing) die luchtinlaatmaten oplegden die turbineauto's bijna volledig uit het racen elimineerden, probeerde de 56 het gebrek aan vermogen goed te maken met geavanceerde ophanging en geavanceerde aerodynamica.
De auto doodde helaas coureur Mike Spence toen hij een bocht in de praktijk verkeerd inschatte en tegen de muur van bocht één knalde. Carroll Shelby trok onmiddellijk zijn andere turbine-aangedreven auto's uit de 500, met de mededeling dat het onmogelijk was om een turbine-aangedreven raceauto veilig competitief te maken. USAC ging snel over tot het volledig verbieden van gasturbine-auto's van Indy, en dat betekende de dood van de 56. Het leefde kort voort in het F1-seizoen van 1971, maar behaalde nooit succes.
Je weet dat je meer feiten over de gasturbinemotor wilt!
We zijn hier om deskundige gidsen te zijn in alles wat met How-To te maken heeft. Gebruik ons, complimenteer ons, schreeuw tegen ons. Reageer hieronder en laten we praten! Je kunt ook naar ons schreeuwen op Twitter of Instagram, hier zijn onze profielen.
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)
Bekijk hieronder een video van Jay Leno's volledig operationele Chrysler Turbine-auto uit 1963!
Monteurboeken
Boostmeters
Snelheidsmeters
Heeft u een vraag? Heb je een professionele tip? Stuur ons een bericht: [email protected]
