I motori a turbina a gas, che più comunemente ti assordano nell'ultima fila di un volo commerciale che attraversa il paese, sono stati utilizzati anche nelle automobili e nei prototipi di automobili, per oltre 60 anni. Se ti sembra, caro lettore, che usare una ventola assordante da 50.000 RPM per alimentare il tuo driver quotidiano ti sembra una cattiva idea, avresti ragione!
Per le applicazioni automobilistiche, le turbine venivano solitamente applicate in due modi. Potrebbero utilizzare un sistema di trasmissione diretta in cui il motore aziona direttamente le ruote attraverso una trasmissione, proprio come con un tipico motore a combustione interna, o un sistema ibrido in cui la turbina alimenta un sistema di motori elettrici nell'auto.
La complessità è sempre un problema, che non ha impedito a molti produttori diversi, grandi e piccoli, di provare a far prendere piede la nuova tecnologia. Oggi The Drive's il team è qui per aiutarti a capire come questi indiscutibilmente interessanti esperimenti falliti hanno cercato di cambiare il panorama automobilistico.
I motori a turbina a gas sono disponibili in diverse varianti, ma tutti gli stili condividono tre componenti critici:una ventola del compressore per far girare l'aria in entrata ad alte pressioni, una camera di combustione in cui il carburante viene bruciato per alimentare il sistema e una turbina azionata dalla combustione del carburante.
La turbina è collegata al compressore tramite un albero, quindi quando il carburante viene bruciato e la turbina viene girata, il compressore aspira attivamente più aria e la spinge nella camera di combustione, mantenendo il flusso di potenza. È simile nel concetto a un turbocompressore, tranne per il fatto che invece di essere azionato da un flusso d'aria esterno, i gas di scarico di un motore acceso, è completamente autonomo.
I motori a turbina nelle applicazioni turboelica e turbofan ad alto bypass sono più comunemente visti da persone al di fuori delle applicazioni militari, poiché vengono utilizzati per aerei civili. Sono adatti per applicazioni di volo perché un sottoprodotto della camera di combustione ad altissima pressione è il gas di scarico ad alta velocità, che può essere utilizzato per la spinta. I turbofan a basso bypass sono spesso utilizzati per i moderni caccia a reazione militari. Queste turbine sono spesso abbinate a una seconda iniezione di carburante e camera di combustione dopo la turbina. Questo sistema è noto come postbruciatore e fornisce una spinta estremamente elevata a scapito di un elevato consumo di carburante e calore:fare la fila Kenny Login .
Indipendentemente dall'applicazione, le turbine sono estremamente popolari per il volo perché la loro elevata compressione funziona in modo eccellente anche nelle miglia aeree più sottili sopra la Terra, la loro velocità operativa relativamente costante è adatta per la crociera in quota per ore e la loro elevata spinta consente di uso più efficiente del carburante.
Quindi cosa ha costretto gli ingegneri a usarli per applicazioni legate alla Terra, dove nessuno di questi vantaggi si applica?
I motori a turbina hanno diversi motivi convincenti per considerarli per uso terrestre. Il primo è che hanno relativamente poche parti mobili rispetto a un motore a combustione interna a pistoni e di conseguenza sono teoricamente più affidabili.
Il secondo motivo è la coppia assurdamente elevata a bassi regimi da un pacchetto relativamente piccolo, a causa della fascia di potenza delle turbine a gas. Questo motivo ha mantenuto le turbine a gas prevalenti nelle locomotive diesel-elettriche in cui la coppia elevata è apprezzata per l'avvio di lunghe consistenze.
L'ultima ragione è che spesso possono essere alimentati con quasi tutti i tipi di carburante, benzina, diesel e, nel caso del Presidente del Messico e della sua dimostrazione tecnologica della turbina Chrysler negli anni '60, tequila:sentito la canzone anche nella tua testa.
I motori a turbina a gas per applicazioni automobilistiche esistono come concetto almeno dalla fine della seconda guerra mondiale. Tuttavia, il primo motore a turbina a gas per uso stradale è stato costruito e azionato dal produttore britannico Rover nel JET1 sviluppato nel 1950.
Il JET1 era un concept roadster dotato di un motore a turbina a trasmissione diretta che doveva essere il primo di molti modelli di turbine Rover a venire in seguito, ma era perseguitato da un terribile chilometraggio (circa 6 MPG) e un'accelerazione relativamente lenta che impediva loro di rilasciare la produzione modelli nei decenni a venire dopo la sua costruzione.
Negli anni '50, Chrysler ha svolto ricerche approfondite sulla turbina a gas, persino adattando una Plymouth del 1954 con un motore a turbina e guidandola attraverso gli Stati Uniti come trovata pubblicitaria e esercizio di prova. Nel 1963 svilupparono l'auto a turbina più famosa e ampiamente prodotta, giustamente chiamata Chrysler Turbine.
50 modelli stradali furono costruiti e dati a membri del pubblico per un contratto di locazione gratuito di due anni, con un totale di 1,1 milioni di miglia accumulate dal 1964 al 1966. Soffrivano di problemi simili a quelli del JET1, con i conducenti che si lamentavano della scarsa percorrenza del carburante , accelerazione estremamente lenta e rumore elevato dalla turbina redline da 60.000 giri/min. Quando Chrysler annullò il progetto Turbine, tutte le auto con carrozzeria Ghia originali tranne nove furono distrutte, per evitare danni alle pubbliche relazioni all'azienda.
Negli anni '70, la Toyota tentò di utilizzare un sistema ibrido con turbina a gas in diversi concetti, tra cui una Century e una Sports 800. Invece di azionare direttamente le ruote come nella JET1 e nella Chrysler Turbine, la turbina a gas azionava un generatore che creava elettricità che potrebbe essere inviato direttamente ai motori sulle ruote posteriori o conservato in un'unità batteria per un uso successivo.
Questo sistema è stato sviluppato per evitare le velocità di accelerazione estremamente basse e potenziali problemi di avvio/arresto del collegamento diretto della turbina alla trasmissione, ma il sistema della batteria e la complessità hanno quasi raddoppiato il peso dello Sports 800 perdendo oltre la metà della potenza. Toyota abbandonò la ricerca ibrida sulle turbine a gas all'inizio degli anni '80 e divise la ricerca ibrida e lo sviluppo delle turbine in divisioni separate.
Più recentemente, la Marine Turbine Technologies Turbine Superbike, nota come Y2K per il suo anno di debutto, è diventata disponibile per la vendita. Con un motore a turbina a gas Rolls Royce 250-C18, produce uno sbalorditivo 320 CV e 425 piedi / libbre di coppia e detiene il Guinness World Record per la motocicletta di serie più costosa e potente mai costruita. La velocità massima è di 227 MPH dichiarati, ma provare questa corsa selvaggia ti costerà $ 270.000. È stato anche descritto nel terribile film Torque.
I motori a turbina a gas sono stati utilizzati come concetto dal 1000 d.C., nell'antica Cina, quando l'aria riscaldata veniva utilizzata per far girare quella che oggi chiameremmo una turbina per alimentare opere d'arte in movimento da esporre durante i festival di notte. I brevetti più moderni sui motori a turbina a gas risalgono al 1791, quando John Barber brevettò un progetto rudimentale per la propulsione di carrozze senza cavalli, ma il motore a turbina a gas non ottenne il successo industriale fino al 1939, quando la centrale elettrica di Neuchatel entrò in funzione in Svizzera.
Lo stesso anno, l'Heinkel He 178 ha preso il volo come il primo velivolo al mondo esclusivamente a turbogetto e, nonostante i problemi con il tempo di volo e l'affidabilità, ha aperto la strada all'era dei jet del dopoguerra poiché molti altri produttori di motori hanno perfezionato e perfezionato il concetto di jet per poi aerei verso la fine della guerra.
Il Messerschmitt Me 262 tedesco divenne il primo aereo a reazione operabile nel 1944, seguendo le orme dell'He 178, e sebbene il suo uso fosse limitato a causa del crollo del Terzo Reich, dimostrò che gli aerei a turbina erano qui per restare in quanto vantava un top velocità di quasi cento miglia all'ora in più rispetto al più veloce aereo alleato a pistoni dell'epoca.
I motori a turbina a gas sono attualmente inutilizzati per le auto di produzione. La più vicina alla produzione nel recente passato è stata la concept car CX75 di Jaguar, che utilizzava microturbine alimentate a diesel per alimentare un sistema ibrido elettrico, ma l'auto è stata demolita con l'aggravarsi della crisi finanziaria.
La suddetta Y2K Superbike è l'unico veicolo terrestre per uso stradale che può essere acquistato, ma sono costruiti su ordinazione e hanno numeri di produzione a una cifra all'anno.
I motori a turbina a gas sono stati sperimentati ripetutamente nelle corse, poiché i problemi principali che i consumatori avevano con loro (scarso consumo di carburante e rumore, in particolare) erano problemi molto minori per i team di gara.
Le auto di maggior successo sono state schierate dal team di corse STP in varie gare di Indy negli anni '60, a cominciare dalla STP Paxton Turbocar guidata da Parnelli Jones. Alimentato da un motore di elicottero a turbina a gas ST6 posizionato alla sinistra del conducente, produceva 550 cavalli, aveva quattro ruote motrici e presentava un freno pneumatico controllabile dal conducente per la decelerazione. L'auto era veloce, in testa a quasi tutti i 196 giri della 500 Miglia di Indianapolis del 1967, ma un guasto al cuscinetto ha costretto il ritiro a otto miglia dalla fine della gara. Nel 1968 l'auto fu totalizzata durante le prove e non corse mai più.
La Lotus 56 ha seguito le calcagna, tentando di vincere la 500 Miglia di Indianapolis con l'iconico profilo a forma di cuneo delle auto Lotus a ruote scoperte per un decennio a venire, ma lo stesso motore a turbina a gas ST6 che ha alimentato la STP Paxton Turbocar. Nonostante le regole USAC (l'organo di governo delle corse Indy dell'epoca) imponessero dimensioni delle prese d'aria che eliminavano quasi completamente le auto a turbina dalle corse, il 56 tentò di compensare la mancanza di potenza con sospensioni avanzate e aerodinamica sofisticata.
L'auto, sfortunatamente, ha ucciso il pilota Mike Spence quando ha valutato male una svolta in pratica e si è schiantato contro il muro della prima curva. Carroll Shelby ha immediatamente ritirato le sue altre auto a turbina dalla 500, affermando che era impossibile rendere competitiva un'auto da corsa a turbina in sicurezza. L'USAC si mosse rapidamente per vietare completamente le auto a turbina a gas da Indy, e ciò segnò la morte dei 56. Visse brevemente nella stagione di F1 del 1971, ma non ottenne mai il successo.
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Guarda di seguito un video dell'auto Chrysler Turbine del 1963 completamente operativa di Jay Leno!
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