✖


Jump to content

Газовая турбина

(Перенаправлено с Газотурбинные двигатели )

Examples of gas turbine configurations: (1) turbojet, (2) turboprop, (3) turboshaft (shown as electric generator), (4) high-bypass turbofan, (5) low-bypass afterburning turbofan

Газовая турбина , газотурбинный двигатель , или также известный под своим старым названием турбина внутреннего сгорания , представляет собой тип с непрерывным потоком двигателя внутреннего сгорания . [1] Основные части, общие для всех газотурбинных двигателей, образуют энергопроизводительную часть (известную как газогенератор или активная зона) и по направлению потока:

В газогенератор необходимо добавить дополнительные компоненты в соответствии с его применением. Общим для всех является воздухозаборник, но с различными конфигурациями, отвечающими требованиям морского использования, использования на суше или полета на скоростях, варьирующихся от стационарных до сверхзвуковых. Для создания тяги для полета добавлено реактивное сопло. Добавляется дополнительная турбина для привода воздушного винта ( турбовинтовой ) или канального вентилятора ( ТРДД ) для снижения расхода топлива (за счет увеличения тягового КПД) на дозвуковых скоростях полета. Дополнительная турбина также требуется для привода ротора вертолета или трансмиссии наземного транспортного средства ( турбовальный вал ), морского гребного винта или электрического генератора (силовая турбина). Большая тяговооруженность для полета достигается за счет установки форсажной камеры .

The basic operation of the gas turbine is a Brayton cycle with air as the working fluid: atmospheric air flows through the compressor that brings it to higher pressure; energy is then added by spraying fuel into the air and igniting it so that the combustion generates a high-temperature flow; this high-temperature pressurized gas enters a turbine, producing a shaft work output in the process, used to drive the compressor; the unused energy comes out in the exhaust gases that can be repurposed for external work, such as directly producing thrust in a turbojet engine, or rotating a second, independent turbine (known as a power turbine) that can be connected to a fan, propeller, or electrical generator. The purpose of the gas turbine determines the design so that the most desirable split of energy between the thrust and the shaft work is achieved. The fourth step of the Brayton cycle (cooling of the working fluid) is omitted, as gas turbines are open systems that do not reuse the same air.

Gas turbines are used to power aircraft, trains, ships, electrical generators, pumps, gas compressors, and tanks.[2]

Timeline of development

[edit]
Sketch of John Barber's gas turbine, from his patent
  • 50: Earliest records of Hero's engine (aeolipile). It most likely served no practical purpose, and was rather more of a curiosity; nonetheless, it demonstrated an important principle of physics that all modern turbine engines rely on.[3]
  • 1000: The "Trotting Horse Lamp" (Chinese: 走马灯, zŏumădēng) was used by the Chinese at lantern fairs as early as the Northern Song dynasty. When the lamp is lit, the heated airflow rises and drives an impeller with horse-riding figures attached on it, whose shadows are then projected onto the outer screen of the lantern.[4]
  • 1500: The Smoke jack was drawn by Leonardo da Vinci: Hot air from a fire rises through a single-stage axial turbine rotor mounted in the exhaust duct of the fireplace and turns the roasting spit by gear-chain connection.
  • 1791: A patent was given to John Barber, an Englishman, for the first true gas turbine. His invention had most of the elements present in the modern day gas turbines. The turbine was designed to power a horseless carriage.[5][6]
  • 1894: Sir Charles Parsons patented the idea of propelling a ship with a steam turbine, and built a demonstration vessel, the Turbinia, easily the fastest vessel afloat at the time.
  • 1899: Charles Gordon Curtis patented the first gas turbine engine in the US.[7]
  • 1900: Sanford Alexander Moss submitted a thesis on gas turbines. In 1903, Moss became an engineer for General Electric's Steam Turbine Department in Lynn, Massachusetts.[8] While there, he applied some of his concepts in the development of the turbocharger.[8]
  • 1903: A Norwegian, Ægidius Elling, built the first gas turbine that was able to produce more power than needed to run its own components, which was considered an achievement in a time when knowledge about aerodynamics was limited. Using rotary compressors and turbines it produced 11 hp.[9]
  • 1904: A gas turbine engine designed by Franz Stolze, based on his earlier 1873 patent application, is built and tested in Berlin. The Stolze gas turbine was too inefficient to sustain its own operation.[3]
  • 1906: The Armengaud-Lemale gas turbine tested in France. This was a relatively large machine which included a 25 stage centrifugal compressor designed by Auguste Rateau and built by the Brown Boveri Company. The gas turbine could sustain its own air compression but was too inefficient to produce useful work.[3]
  • 1910: Holzwarth gas turbine (pulse combustion) achieved 150 kW (200 hp).[3]
  • 1920s The practical theory of gas flow through passages was developed into the more formal (and applicable to turbines) theory of gas flow past airfoils by A. A. Griffith resulting in the publishing in 1926 of An Aerodynamic Theory of Turbine Design. Working testbed designs of axial turbines suitable for driving a propeller were developed by the Royal Aeronautical Establishment.[10]
  • 1930: Having found no interest from the RAF for his idea, Frank Whittle patented[11] the design for a centrifugal gas turbine for jet propulsion. The first successful test run of his engine occurred in England in April 1937.[12]
  • 1932: The Brown Boveri Company of Switzerland starts selling axial compressor and turbine turbosets as part of the turbocharged steam generating Velox boiler. Following the gas turbine principle, the steam evaporation tubes are arranged within the gas turbine combustion chamber; the first Velox plant was erected in Mondeville, Calvados, France.[13]
  • 1936: The first constant flow industrial gas turbine is commissioned by the Brown Boveri Company and goes into service at Sun Oil's Marcus Hook refinery in Pennsylvania, US.[14]
  • 1937: Working proof-of-concept prototype turbojet engine runs in UK (Frank Whittle's) and Germany (Hans von Ohain's Heinkel HeS 1). Henry Tizard secures UK government funding for further development of Power Jets engine.[15]
  • 1939: The First 4 MW utility power generation gas turbine is built by the Brown Boveri Company for an emergency power station in Neuchâtel, Switzerland.[16] The turbojet powered Heinkel He 178, the world's first jet aircraft, makes its first flight.
  • 1940: Jendrassik Cs-1, a turboprop engine, made its first bench run. The Cs-1 was designed by Hungarian engineer György Jendrassik, and was intended to power a Hungarian twin-engine heavy fighter, the RMI-1. Work on the Cs-1 stopped in 1941 without the type having powered any aircraft.[17]
  • 1944: The Junkers Jumo 004 engine enters full production, powering the first German military jets such as the Messerschmitt Me 262. This marks the beginning of the reign of gas turbines in the sky.
  • 1946: National Gas Turbine Establishment formed from Power Jets and the RAE turbine division to bring together Whittle and Hayne Constant's work.[18] In Beznau, Switzerland the first commercial reheated/recuperated unit generating 27 MW was commissioned.[19]
  • 1947: A Metropolitan Vickers G1 (Gatric) becomes the first marine gas turbine when it completes sea trials on the Royal Navy's M.G.B 2009 vessel. The Gatric was an aeroderivative gas turbine based on the Metropolitan Vickers F2 jet engine.[20][21]
  • 1995: Siemens becomes the first manufacturer of large electricity producing gas turbines to incorporate single crystal turbine blade technology into their production models, allowing higher operating temperatures and greater efficiency.[22]
  • 2011 Mitsubishi Heavy Industries tests the first >60% efficiency combined cycle gas turbine (the M501J) at its Takasago, Hyōgo, works.[23][24]

Theory of operation

[edit]
The Brayton cycle

In an ideal gas turbine, gases undergo four thermodynamic processes: an isentropic compression, an isobaric (constant pressure) combustion, an isentropic expansion and isobaric heat rejection. Together, these make up the Brayton cycle, also known as the "constant pressure cycle".[25] It is distinguished from the Otto cycle, in that all the processes (compression, ignition combustion, exhaust), occur at the same time, continuously.[25]

In a real gas turbine, mechanical energy is changed irreversibly (due to internal friction and turbulence) into pressure and thermal energy when the gas is compressed (in either a centrifugal or axial compressor). Heat is added in the combustion chamber and the specific volume of the gas increases, accompanied by a slight loss in pressure. During expansion through the stator and rotor passages in the turbine, irreversible energy transformation once again occurs. Fresh air is taken in, in place of the heat rejection.

Air is taken in by a compressor, called a gas generator, with either an axial or centrifugal design, or a combination of the two.[25] This air is then ducted into the combustor section which can be of a annular, can, or can-annular design.[25] In the combustor section, roughly 70% of the air from the compressor is ducted around the combustor itself for cooling purposes.[25] The remaining roughly 30% the air is mixed with fuel and ignited by the already burning air-fuel mixture, which then expands producing power across the turbine.[25] This expansion of the mixture then leaves the combustor section and has its velocity increased across the turbine section to strike the turbine blades, spinning the disc they are attached to, thus creating useful power. Of the power produced, 60-70% is solely used to power the gas generator.[25] The remaining power is used to power what the engine is being used for, typically an aviation application, being thrust in a turbojet, driving the fan of a turbofan, rotor or accessory of a turboshaft, and gear reduction and propeller of a turboprop.[26][25]

If the engine has a power turbine added to drive an industrial generator or a helicopter rotor, the exit pressure will be as close to the entry pressure as possible with only enough energy left to overcome the pressure losses in the exhaust ducting and expel the exhaust. For a turboprop engine there will be a particular balance between propeller power and jet thrust which gives the most economical operation. In a turbojet engine only enough pressure and energy is extracted from the flow to drive the compressor and other components. The remaining high-pressure gases are accelerated through a nozzle to provide a jet to propel an aircraft.

The smaller the engine, the higher the rotation rate of the shaft must be to attain the required blade tip speed. Blade-tip speed determines the maximum pressure ratios that can be obtained by the turbine and the compressor. This, in turn, limits the maximum power and efficiency that can be obtained by the engine. In order for tip speed to remain constant, if the diameter of a rotor is reduced by half, the rotational speed must double. For example, large jet engines operate around 10,000–25,000 rpm, while micro turbines spin as fast as 500,000 rpm.[27]

Mechanically, gas turbines can be considerably less complex than Reciprocating engines. Simple turbines might have one main moving part, the compressor/shaft/turbine rotor assembly, with other moving parts in the fuel system. This, in turn, can translate into price. For instance, costing 10,000 ℛℳ for materials, the Jumo 004 proved cheaper than the Junkers 213 piston engine, which was 35,000 ℛℳ,[28] and needed only 375 hours of lower-skill labor to complete (including manufacture, assembly, and shipping), compared to 1,400 for the BMW 801.[29] This, however, also translated into poor efficiency and reliability. More advanced gas turbines (such as those found in modern jet engines or combined cycle power plants) may have 2 or 3 shafts (spools), hundreds of compressor and turbine blades, movable stator blades, and extensive external tubing for fuel, oil and air systems; they use temperature resistant alloys, and are made with tight specifications requiring precision manufacture. All this often makes the construction of a simple gas turbine more complicated than a piston engine.

Moreover, to reach optimum performance in modern gas turbine power plants the gas needs to be prepared to exact fuel specifications. Fuel gas conditioning systems treat the natural gas to reach the exact fuel specification prior to entering the turbine in terms of pressure, temperature, gas composition, and the related Wobbe index.

The primary advantage of a gas turbine engine is its power to weight ratio.[citation needed] Since significant useful work can be generated by a relatively lightweight engine, gas turbines are perfectly suited for aircraft propulsion.

Thrust bearings and journal bearings are a critical part of a design. They are hydrodynamic oil bearings or oil-cooled rolling-element bearings. Foil bearings are used in some small machines such as micro turbines[30] and also have strong potential for use in small gas turbines/auxiliary power units[31]

Creep

[edit]

A major challenge facing turbine design, especially turbine blades, is reducing the creep that is induced by the high temperatures and stresses that are experienced during operation. Higher operating temperatures are continuously sought in order to increase efficiency, but come at the cost of higher creep rates. Several methods have therefore been employed in an attempt to achieve optimal performance while limiting creep, with the most successful ones being high performance coatings and single crystal superalloys.[32] These technologies work by limiting deformation that occurs by mechanisms that can be broadly classified as dislocation glide, dislocation climb and diffusional flow.

Protective coatings provide thermal insulation of the blade and offer oxidation and corrosion resistance. Thermal barrier coatings (TBCs) are often stabilized zirconium dioxide-based ceramics and oxidation/corrosion resistant coatings (bond coats) typically consist of aluminides or MCrAlY (where M is typically Fe and/or Cr) alloys. Using TBCs limits the temperature exposure of the superalloy substrate, thereby decreasing the diffusivity of the active species (typically vacancies) within the alloy and reducing dislocation and vacancy creep. It has been found that a coating of 1–200 μm can decrease blade temperatures by up to 200 °C (392 °F).[33] Bond coats are directly applied onto the surface of the substrate using pack carburization and serve the dual purpose of providing improved adherence for the TBC and oxidation resistance for the substrate. The Al from the bond coats forms Al2O3 on the TBC-bond coat interface which provides the oxidation resistance, but also results in the formation of an undesirable interdiffusion (ID) zone between itself and the substrate.[34] The oxidation resistance outweighs the drawbacks associated with the ID zone as it increases the lifetime of the blade and limits the efficiency losses caused by a buildup on the outside of the blades.[35]

Nickel-based superalloys boast improved strength and creep resistance due to their composition and resultant microstructure. The gamma (γ) FCC nickel is alloyed with aluminum and titanium in order to precipitate a uniform dispersion of the coherent Ni3(Al,Ti) gamma-prime (γ') phases. The finely dispersed γ' precipitates impede dislocation motion and introduce a threshold stress, increasing the stress required for the onset of creep. Furthermore, γ' is an ordered L12 phase that makes it harder for dislocations to shear past it.[36] Further Refractory elements such as rhenium and ruthenium can be added in solid solution to improve creep strength. The addition of these elements reduces the diffusion of the gamma prime phase, thus preserving the fatigue resistance, strength, and creep resistance.[37] The development of single crystal superalloys has led to significant improvements in creep resistance as well. Due to the lack of grain boundaries, single crystals eliminate Coble creep and consequently deform by fewer modes – decreasing the creep rate.[38] Although single crystals have lower creep at high temperatures, they have significantly lower yield stresses at room temperature where strength is determined by the Hall-Petch relationship. Care needs to be taken in order to optimize the design parameters to limit high temperature creep while not decreasing low temperature yield strength.

Types

[edit]

Jet engines

[edit]
typical axial-flow gas turbine turbojet, the J85, sectioned for display. Flow is left to right, multistage compressor on left, combustion chambers center, two-stage turbine on right

Airbreathing jet engines are gas turbines optimized to produce thrust from the exhaust gases, or from ducted fans connected to the gas turbines.[39] Jet engines that produce thrust from the direct impulse of exhaust gases are often called turbojets. While still in service with many militaries and civilian operators, turbojets have mostly been phased out in favor of the turbofan engine due to the turbojet's low fuel efficiency, and high noise.[25] Those that generate thrust with the addition of a ducted fan are called turbofans or (rarely) fan-jets. These engines produce nearly 80% of their thrust by the ducted fan, which can be seen from the front of the engine. They come in two types, low-bypass turbofan and high bypass, the difference being the amount of air moved by the fan, called "bypass air". These engines offer the benefit of more thrust without extra fuel consumption.[25][26]

Gas turbines are also used in many liquid-fuel rockets, where gas turbines are used to power a turbopump to permit the use of lightweight, low-pressure tanks, reducing the empty weight of the rocket.

Turboprop engines

[edit]

A turboprop engine is a turbine engine that drives an aircraft propeller using a reduction gear to translate high turbine section operating speed (often in the 10s of thousands) into low thousands necessary for efficient propeller operation. The benefit of using the turboprop engine is to take advantage of the turbine engines high power-to-weight ratio to drive a propeller, thus allowing a more powerful, but also smaller engine to be used.[26] Turboprop engines are used on a wide range of business aircraft such as the Pilatus PC-12, commuter aircraft such as the Beechcraft 1900, and small cargo aircraft such as the Cessna 208 Caravan or De Havilland Canada Dash 8, and large aircraft (typically military) such as the Airbus A400M transport, Lockheed AC-130 and the 60-year-old Tupolev Tu-95 strategic bomber. While military turboprop engines can vary, in the civilian market there are two primary engines to be found: the Pratt & Whitney Canada PT6, a free-turbine turboshaft engine, and the Honeywell TPE331, a fixed turbine engine (formerly designated as the Garrett AiResearch 331).

Aeroderivative gas turbines

[edit]
An LM6000 in an electrical power plant application

Aeroderivative gas turbines are generally based on existing aircraft gas turbine engines and are smaller and lighter than industrial gas turbines.[40]

Aeroderivatives are used in electrical power generation due to their ability to be shut down and handle load changes more quickly than industrial machines.[41] They are also used in the marine industry to reduce weight. Common types include the General Electric LM2500, General Electric LM6000, and aeroderivative versions of the Pratt & Whitney PW4000, Pratt & Whitney FT4 and Rolls-Royce RB211.[40]

Amateur gas turbines

[edit]

Increasing numbers of gas turbines are being used or even constructed by amateurs.

In its most straightforward form, these are commercial turbines acquired through military surplus or scrapyard sales, then operated for display as part of the hobby of engine collecting.[42][43] In its most extreme form, amateurs have even rebuilt engines beyond professional repair and then used them to compete for the land speed record.

The simplest form of self-constructed gas turbine employs an automotive turbocharger as the core component. A combustion chamber is fabricated and plumbed between the compressor and turbine sections.[44]

More sophisticated turbojets are also built, where their thrust and light weight are sufficient to power large model aircraft.[45] The Schreckling design[45] constructs the entire engine from raw materials, including the fabrication of a centrifugal compressor wheel from plywood, epoxy and wrapped carbon fibre strands.

Several small companies now manufacture small turbines and parts for the amateur. Most turbojet-powered model aircraft are now using these commercial and semi-commercial microturbines, rather than a Schreckling-like home-build.[46]

Auxiliary power units

[edit]

Small gas turbines are used as auxiliary power units (APUs) to supply auxiliary power to larger, mobile, machines such as an aircraft, and are a turboshaft design.[25] They supply:

  • compressed air for air cycle machine style air conditioning and ventilation,
  • compressed air start-up power for larger jet engines,
  • mechanical (shaft) power to a gearbox to drive shafted accessories, and
  • electrical, hydraulic and other power-transmission sources to consuming devices remote from the APU.

Industrial gas turbines for power generation

[edit]
Gateway Generating Station, a combined-cycle gas-fired power station in California, uses two GE 7F.04 combustion turbines to burn natural gas.
GE H series power generation gas turbine: in combined cycle configuration, its highest thermodynamic efficiency is 62.22%
See also: Gas-fired power plant

Industrial gas turbines differ from aeronautical designs in that the frames, bearings, and blading are of heavier construction. They are also much more closely integrated with the devices they power—often an electric generator—and the secondary-energy equipment that is used to recover residual energy (largely heat).

They range in size from portable mobile plants to large, complex systems weighing more than a hundred tonnes housed in purpose-built buildings. When the gas turbine is used solely for shaft power, its thermal efficiency is about 30%. However, it may be cheaper to buy electricity than to generate it. Therefore, many engines are used in CHP (Combined Heat and Power) configurations that can be small enough to be integrated into portable container configurations.

Gas turbines can be particularly efficient when waste heat from the turbine is recovered by a heat recovery steam generator (HRSG) to power a conventional steam turbine in a combined cycle configuration.[47] The 605 MW General Electric 9HA achieved a 62.22% efficiency rate with temperatures as high as 1,540 °C (2,800 °F).[48]For 2018, GE offers its 826 MW HA at over 64% efficiency in combined cycle due to advances in additive manufacturing and combustion breakthroughs, up from 63.7% in 2017 orders and on track to achieve 65% by the early 2020s.[49]In March 2018, GE Power achieved a 63.08% gross efficiency for its 7HA turbine.[50]

Aeroderivative gas turbines can also be used in combined cycles, leading to a higher efficiency, but it will not be as high as a specifically designed industrial gas turbine. They can also be run in a cogeneration configuration: the exhaust is used for space or water heating, or drives an absorption chiller for cooling the inlet air and increase the power output, technology known as turbine inlet air cooling.

Another significant advantage is their ability to be turned on and off within minutes, supplying power during peak, or unscheduled, demand. Since single cycle (gas turbine only) power plants are less efficient than combined cycle plants, they are usually used as peaking power plants, which operate anywhere from several hours per day to a few dozen hours per year—depending on the electricity demand and the generating capacity of the region. In areas with a shortage of base-load and load following power plant capacity or with low fuel costs, a gas turbine powerplant may regularly operate most hours of the day. A large single-cycle gas turbine typically produces 100 to 400 megawatts of electric power and has 35–40% thermodynamic efficiency.[51]

Industrial gas turbines for mechanical drive

[edit]

Industrial gas turbines that are used solely for mechanical drive or used in collaboration with a recovery steam generator differ from power generating sets in that they are often smaller and feature a dual shaft design as opposed to a single shaft. The power range varies from 1 megawatt up to 50 megawatts.[citation needed] These engines are connected directly or via a gearbox to either a pump or compressor assembly. The majority of installations are used within the oil and gas industries. Mechanical drive applications increase efficiency by around 2%.

Oil and gas platforms require these engines to drive compressors to inject gas into the wells to force oil up via another bore, or to compress the gas for transportation. They are also often used to provide power for the platform. These platforms do not need to use the engine in collaboration with a CHP system due to getting the gas at an extremely reduced cost (often free from burn off gas). The same companies use pump sets to drive the fluids to land and across pipelines in various intervals.

Compressed air energy storage

[edit]
Main article: Compressed air energy storage

One modern development seeks to improve efficiency in another way, by separating the compressor and the turbine with a compressed air store. In a conventional turbine, up to half the generated power is used driving the compressor. In a compressed air energy storage configuration, power is used to drive the compressor, and the compressed air is released to operate the turbine when required.

Turboshaft engines

[edit]
Main article: Turboshaft

Turboshaft engines are used to drive compressors in gas pumping stations and natural gas liquefaction plants. They are also used in aviation to power all but the smallest modern helicopters, and function as an auxiliary power unit in large commercial aircraft. A primary shaft carries the compressor and its turbine which, together with a combustor, is called a Gas Generator. A separately spinning power-turbine is usually used to drive the rotor on helicopters. Allowing the gas generator and power turbine/rotor to spin at their own speeds allows more flexibility in their design.

Radial gas turbines

[edit]
Main article: Radial turbine

Scale jet engines

[edit]
Scale jet engines are scaled down versions of this early full scale engine

Also known as miniature gas turbines or micro-jets.

With this in mind the pioneer of modern Micro-Jets, Kurt Schreckling, produced one of the world's first Micro-Turbines, the FD3/67.[45] This engine can produce up to 22 newtons of thrust, and can be built by most mechanically minded people with basic engineering tools, such as a metal lathe.[45]

Microturbines

[edit]
Main article: Microturbine

Evolved from piston engine turbochargers, aircraft APUs or small jet engines, microturbines are 25 to 500 kilowatt turbines the size of a refrigerator.Microturbines have around 15% efficiencies without a recuperator, 20 to 30% with one and they can reach 85% combined thermal-electrical efficiency in cogeneration.[52]

External combustion

[edit]

Most gas turbines are internal combustion engines but it is also possible to manufacture an external combustion gas turbine which is, effectively, a turbine version of a hot air engine.Those systems are usually indicated as EFGT (Externally Fired Gas Turbine) or IFGT (Indirectly Fired Gas Turbine).

External combustion has been used for the purpose of using pulverized coal or finely ground biomass (such as sawdust) as a fuel. In the indirect system, a heat exchanger is used and only clean air with no combustion products travels through the power turbine. The thermal efficiency is lower in the indirect type of external combustion; however, the turbine blades are not subjected to combustion products and much lower quality (and therefore cheaper) fuels are able to be used.

When external combustion is used, it is possible to use exhaust air from the turbine as the primary combustion air. This effectively reduces global heat losses, although heat losses associated with the combustion exhaust remain inevitable.

Closed-cycle gas turbines based on helium or supercritical carbon dioxide also hold promise for use with future high temperature solar and nuclear power generation.

In surface vehicles

[edit]
MAZ-7907, a transporter erector launcher with a turbine–electric powertrain

Gas turbines are often used on ships, locomotives, helicopters, tanks, and to a lesser extent, on cars, buses, and motorcycles.

A key advantage of jets and turboprops for airplane propulsion – their superior performance at high altitude compared to piston engines, particularly naturally aspirated ones – is irrelevant in most automobile applications. Their power-to-weight advantage, though less critical than for aircraft, is still important.

Gas turbines offer a high-powered engine in a very small and light package. However, they are not as responsive and efficient as small piston engines over the wide range of RPMs and powers needed in vehicle applications. In series hybrid vehicles, as the driving electric motors are mechanically detached from the electricity generating engine, the responsiveness, poor performance at low speed and low efficiency at low output problems are much less important. The turbine can be run at optimum speed for its power output, and batteries and ultracapacitors can supply power as needed, with the engine cycled on and off to run it only at high efficiency. The emergence of the continuously variable transmission may also alleviate the responsiveness problem.

Turbines have historically been more expensive to produce than piston engines, though this is partly because piston engines have been mass-produced in huge quantities for decades, while small gas turbine engines are rarities; however, turbines are mass-produced in the closely related form of the turbocharger.

The turbocharger is basically a compact and simple free shaft radial gas turbine which is driven by the piston engine's exhaust gas. The centripetal turbine wheel drives a centrifugal compressor wheel through a common rotating shaft. This wheel supercharges the engine air intake to a degree that can be controlled by means of a wastegate or by dynamically modifying the turbine housing's geometry (as in a variable geometry turbocharger).It mainly serves as a power recovery device which converts a great deal of otherwise wasted thermal and kinetic energy into engine boost.

Turbo-compound engines (actually employed on some semi-trailer trucks) are fitted with blow down turbines which are similar in design and appearance to a turbocharger except for the turbine shaft being mechanically or hydraulically connected to the engine's crankshaft instead of to a centrifugal compressor, thus providing additional power instead of boost. While the turbocharger is a pressure turbine, a power recovery turbine is a velocity one.[citation needed]

Passenger road vehicles (cars, bikes, and buses)

[edit]

A number of experiments have been conducted with gas turbine powered automobiles, the largest by Chrysler.[53][54] More recently, there has been some interest in the use of turbine engines for hybrid electric cars. For instance, a consortium led by micro gas turbine company Bladon Jets has secured investment from the Technology Strategy Board to develop an Ultra Lightweight Range Extender (ULRE) for next-generation electric vehicles. The objective of the consortium, which includes luxury car maker Jaguar Land Rover and leading electrical machine company SR Drives, is to produce the world's first commercially viable – and environmentally friendly – gas turbine generator designed specifically for automotive applications.[55]

The common turbocharger for gasoline or diesel engines is also a turbine derivative.

Concept cars

[edit]
1950 года выпуска Ровер JET1

The first serious investigation of using a gas turbine in cars was in 1946 when two engineers, Robert Kafka and Robert Engerstein of Carney Associates, a New York engineering firm, came up with the concept where a unique compact turbine engine design would provide power for a rear wheel drive car. After an article appeared in Popular Science, there was no further work, beyond the paper stage.[56]

Ранние концепции (1950-е/60-е годы)

В 1950 году конструктор Ф. Р. Белл и главный инженер Морис Уилкс из британской автомобильной компании Rover представили первый автомобиль с газотурбинным двигателем. У двухместного JET1 двигатель располагался за сиденьями, воздухозаборные решетки располагались по обеим сторонам автомобиля, а выхлопные патрубки - в верхней части хвостовой части. Во время испытаний автомобиль достиг максимальной скорости 140 км/ч (87 миль в час) при частоте вращения турбины 50 000 об/мин. После показа в Великобритании и США в 1950 году JET1 получил дальнейшее развитие и в июне 1952 года прошел скоростные испытания на шоссе Яббеке в Бельгии, где его скорость превысила 240 км/ч (150 миль в час). [57] Автомобиль работал на бензине , парафине (керосине) или дизельном топливе, но проблемы с расходом топлива оказались непреодолимыми для серийного автомобиля. JET1 выставлен в Лондонском музее науки .

Французский автомобиль с турбинным двигателем SOCEMA-Grégoire был представлен на Парижском автосалоне в октябре 1952 года . Его спроектировал французский инженер Жан-Альбер Грегуар . [58]

ГМ Жар-птица I

Первым автомобилем с турбинным двигателем, построенным в США, был GM Firebird I , испытания которого начались в 1953 году. Хотя по фотографиям Firebird я могу предположить, что тяга реактивной турбины приводила в движение автомобиль, как самолет, на самом деле турбина приводила в движение задние колеса. Firebird I никогда не задумывался как коммерческий легковой автомобиль и создавался исключительно для испытаний и оценки, а также в целях связей с общественностью. [59] Дополнительные концептуальные автомобили Firebird, каждый из которых оснащен газовыми турбинами, были разработаны для Motorama автосалонов в 1953, 1956 и 1959 годах. Газотурбинный двигатель GM Research также устанавливался на ряд транзитных автобусов , начиная с Turbo-Cruiser I 1953 года. [60]

Моторный отсек автомобиля Chrysler с турбиной 1963 года выпуска.

Начиная с 1954 года с модифицированного «Плимута» , [61] Американский производитель автомобилей Chrysler продемонстрировал несколько прототипов автомобилей с газотурбинными двигателями с начала 1950-х по начало 1980-х годов. В 1963 году компания Chrysler построила пятьдесят автомобилей Chrysler Turbine Cars и провела единственные потребительские испытания автомобилей с газотурбинными двигателями. [62] В каждой из их турбин использовался уникальный вращающийся рекуператор , называемый регенератором, который повышал эффективность. [61]

В 1954 году компания Fiat представила концепт-кар с газотурбинным двигателем, получивший название Fiat Turbina . В этом транспортном средстве, похожем на самолет с колесами, использовалось уникальное сочетание реактивной тяги и двигателя, приводящего в движение колеса. Заявленная скорость составляла 282 км/ч (175 миль в час). [63]

В 1960-х годах Ford и GM также занимались разработкой газотурбинных полуприцепов. Форд представил Big Red на Всемирной выставке 1964 года . [64] Вместе с прицепом он имел длину 29 м (96 футов), высоту 4,0 м (13 футов) и был окрашен в малиново-красный цвет. Он содержал разработанный Ford газотурбинный двигатель с выходной мощностью и крутящим моментом 450 кВт (600 л.с.) и 1160 Нм (855 фунт-футов). В кабине была карта шоссе континентальной части США, мини-кухня, ванная комната и телевизор для штурмана. Судьба грузовика была неизвестна в течение нескольких десятилетий, но в начале 2021 года он был вновь обнаружен в частных руках и восстановлен в рабочем состоянии. [65] [66] Подразделение Chevrolet компании GM построило серию концептуальных грузовиков Turbo Titan с газотурбинными двигателями как аналоги концептов Firebird, включая Turbo Titan I ( ок. 1959 г. , общий двигатель GT-304 с Firebird II), Turbo Titan II ( ок. 1962 г. , разделяет двигатель GT-305 с Firebird III) и Turbo Titan III (1965, двигатель GT-309); кроме того, на Всемирной выставке 1964 года был показан газотурбинный грузовик GM Bison. [67]

Выбросы и экономия топлива (1970-е/80-е годы)

В результате внесения поправок в Закон США о чистом воздухе 1970 года были профинансированы исследования по разработке технологии автомобильных газовых турбин. [68] Концепции дизайна и автомобили разрабатывались компаниями Chrysler , General Motors , Ford (в сотрудничестве с AiResearch ) и American Motors (совместно с Williams Research ). [69] Были проведены долгосрочные испытания для оценки сопоставимой экономической эффективности. [70] Несколько AMC Hornets были оснащены небольшой регенеративной газовой турбиной Williams весом 250 фунтов (113 кг) и мощностью 80 л.с. (60 кВт; 81 л.с.) при 4450 об / мин. [71] [72] [73]

В 1982 году General Motors использовала Oldsmobile Delta 88 с газовой турбиной, работающей на пылевидной угольной пыли. В то время считалось, что это позволит Соединенным Штатам и западному миру снизить зависимость от ближневосточной нефти. [74] [75] [76]

Toyota продемонстрировала несколько концепт-каров с газотурбинными двигателями, таких как газотурбинный гибрид Century в 1975 году, Sports 800 Gas Turbine Hybrid в 1979 году и GTV в 1985 году. Серийных автомобилей не производилось. Двигатель GT24 был выставлен в 1977 году без автомобиля.

Дальнейшее развитие

В начале 1990-х годов компания Volvo представила Volvo ECC с газотурбинным двигателем , гибридный электромобиль . [77]

В 1993 году компания General Motors серии EV1 с газотурбинным двигателем разработала гибрид — как прототип General Motors EV1 . Турбина Williams International мощностью 40 кВт приводила в движение генератор переменного тока, который приводил в действие аккумуляторно-электрическую трансмиссию . В конструкцию турбины включен рекуператор. занялась проектом концептуального автомобиля EcoJet В 2006 году GM совместно с Джеем Лено .

На Парижском автосалоне 2010 года компания Jaguar продемонстрировала концепт-кар Jaguar C-X75 . Этот суперкар с электрическим приводом развивает максимальную скорость 204 миль в час (328 км/ч) и может разгоняться от 0 до 62 миль в час (от 0 до 100 км/ч) за 3,4 секунды. Он использует литий-ионные батареи для питания четырех электродвигателей, которые в совокупности производят 780 л.с. Он проедет 68 миль (109 км) на одном заряде батарей и использует пару газовых турбин Bladon Micro для подзарядки батарей, увеличивая запас хода до 560 миль (900 км). [78]

Гоночные автомобили

[ редактировать ]
1967 года Специальная обработка нефти STP на выставке в автодрома Индианаполиса Зале славы Pratt & Whitney . с газовой турбиной
1968 года выпуска Howmet TX , единственный гоночный автомобиль с турбинным двигателем, выигравший гонку.

Первый гоночный автомобиль (только концептуально), оснащенный турбиной, был создан в 1955 году группой ВВС США в качестве хобби-проекта с турбиной, предоставленной им взаймы компанией Boeing, и гоночным автомобилем, принадлежавшим компании Firestone Tire & Rubber. [79] Первый гоночный автомобиль, оснащенный турбиной для настоящих гонок, был создан компанией Rover, и BRM команда Формулы-1 объединила усилия для производства Rover-BRM , купе с газотурбинным двигателем, которое участвовало в гонках « 24 часа Ле-Мана» 1963 года под управлением Грэм Хилл и Ричи Гинтер . Его средняя скорость составляла 107,8 миль в час (173,5 км/ч), а максимальная скорость — 142 миль в час (229 км/ч). Американец Рэй Хеппенстолл объединил усилия Howmet Corporation и McKee Engineering в 1968 году для разработки собственного газотурбинного спортивного автомобиля Howmet TX , который участвовал в нескольких американских и европейских соревнованиях, включая две победы, а также участвовал в гонках « 24 часа Ле-Мана» 1968 года . В автомобилях использовались газовые турбины Continental , которые в конечном итоге установили шесть рекордов скорости FIA для автомобилей с турбинными двигателями. [80]

Что касается гонок на открытых колесах 1967 года , то революционный автомобиль STP-Paxton Turbocar , выставленный легендой гонок и предпринимательства Энди Гранателли и управляемый Парнелли Джонсом, почти выиграл гонку Индианаполис 500 ; Автомобиль Pratt & Whitney ST6B-62 с турбинным двигателем почти на круг опередил машину, занявшую второе место, когда всего за три круга до финиша вышел из строя подшипник коробки передач. В следующем году турбинный автомобиль STP Lotus 56 выиграл поул-позицию Indianapolis 500, несмотря на то, что новые правила резко ограничили подачу воздуха. В 1971 году команды Lotus руководитель Колин Чепмен представил автомобиль Lotus 56B F1, оснащенный газовой турбиной Pratt & Whitney STN 6/76 . Чепмен имел репутацию производителя радикальных автомобилей, выигравших чемпионаты, но ему пришлось отказаться от проекта, потому что было слишком много проблем с турбо-лагом .

Автобусы

[ редактировать ]

General Motors установила серию газовых турбин GT-30x (под торговой маркой «Whirlfire») на несколько прототипов автобусов в 1950-х и 1960-х годах, включая Turbo-Cruiser I (1953, GT-300); Турбо-Круизер II (1964, ГТ-309); Турбо-Круизер III (1968, ГТ-309); РТХ (1968, ГТ-309); и РТС 3Т (1972). [81]

Появление Capstone Turbine привело к созданию нескольких конструкций гибридных автобусов, начиная с HEV-1, разработанного компанией AVS из Чаттануги, штат Теннесси, в 1999 году, за которым внимательно следили Ebus и ISE Research в Калифорнии, а также DesignLine Corporation в Новой Зеландии (а позже и United States Research). Штаты). Гибриды турбин AVS столкнулись с проблемами надежности и контроля качества, что привело к ликвидации AVS в 2003 году. Самая успешная конструкция Designline сейчас эксплуатируется в 5 городах в 6 странах, по всему миру эксплуатируется более 30 автобусов, а заказ на несколько сотен доставлено в Балтимор и Нью-Йорк.

Брешиа, Италия, использует серийные гибридные автобусы с микротурбинами на маршрутах через исторические районы города. [82]

Мотоциклы

[ редактировать ]

MTT Turbine Superbike появился в 2000 году (отсюда и обозначение Y2K Superbike от MTT) и является первым серийным мотоциклом, оснащенным газотурбинным двигателем, а именно турбовальным двигателем Rolls-Royce Allison модели 250 мощностью около 283 кВт (380 л.с.). Протестированный на скорости до 365 км/ч или 227 миль в час (по некоторым сведениям, во время испытаний команда тестировщиков выехала за пределы дороги), он занесен в Книгу рекордов Гиннеса как самый мощный серийный мотоцикл и самый дорогой серийный мотоцикл с ценником. в размере 185 000 долларов США.

Поезда

[ редактировать ]
Основная статья: Газотурбовоз

Несколько классов локомотивов оснащены газовыми турбинами, последним из которых является Bombardier компании JetTrain .

Танки

[ редактировать ]
Морские пехотинцы из 1-го танкового батальона загружают многотопливную турбину Honeywell AGT1500 обратно в танк M1 Abrams в Кэмп-Койот, Кувейт, февраль 2003 г.

рейха Третьего Отдел разработки Вермахта , Heereswaffenamt (Армейский совет по артиллерийскому вооружению), начиная с середины 1944 года изучал ряд конструкций газотурбинных двигателей для использования в танках. Первый газотурбинный двигатель конструкции, предназначенный для использования в силовой установке боевой бронированной машины, BMW 003 на базе GT 101 , предназначался для установки на танк «Пантера» . [83] К концу войны « Ягдтигр» был оснащен одной из вышеупомянутых газовых турбин. [84]

Второе использование газовой турбины в боевой бронированной машине произошло в 1954 году, когда агрегат PU2979, специально разработанный для танков компанией CA Parsons and Company , был установлен и испытан на британском танке Conqueror . [85] Stridsvagn 103 был разработан в 1950-х годах и стал первым серийным основным боевым танком, использовавшим газотурбинный двигатель Boeing T50 . С тех пор газотурбинные двигатели использовались в качестве вспомогательных силовых установок в некоторых танках и в качестве основных силовых установок в советских/российских танках Т-80 и американских танках M1 Abrams и других. Они легче и меньше дизельных двигателей при той же продолжительной мощности, но модели, установленные на сегодняшний день, менее экономичны, чем эквивалентный дизель, особенно на холостом ходу, и им требуется больше топлива для достижения той же боевой дальности. В последующих моделях M1 эта проблема была решена с помощью аккумуляторных блоков или вторичных генераторов для питания систем танка во время стоянки, что позволяет экономить топливо за счет уменьшения необходимости остановки основной турбины на холостом ходу. На Т-80 можно установить три больших внешних топливных бака для увеличения дальности полета. Россия прекратила производство Т-80 в пользу дизельного Т-90 (на базе Т-72 ), а Украина разработала дизельные Т-80УД и Т-84, мощность которых почти аналогична газовой. - бак турбины. французы Дизельная силовая установка танка Leclerc оснащена гибридной системой наддува «Hyperbar», в которой турбонагнетатель двигателя полностью заменен небольшой газовой турбиной, которая также работает как вспомогательный турбокомпрессор дизельного выхлопа, обеспечивая независимое от оборотов двигателя управление уровнем наддува и более высокий пиковый наддув. требуемое давление (чем при использовании обычных турбокомпрессоров). Эта система позволяет использовать в качестве силовой установки танка двигатель меньшего объема и более легкий, а также эффективно устраняет турболаг . Эта специальная газовая турбина/турбокомпрессор также может работать независимо от основного двигателя как обычная ВСУ.

Теоретически турбина более надежна и проще в обслуживании, чем поршневой двигатель, поскольку она имеет более простую конструкцию с меньшим количеством движущихся частей, но на практике детали турбины изнашиваются с более высокой скоростью из-за более высоких рабочих скоростей. Лопатки турбины очень чувствительны к пыли и мелкому песку, поэтому при эксплуатации в пустыне воздушные фильтры приходится устанавливать и менять несколько раз в день. Неправильно установленный фильтр, а также пуля или осколок снаряда, пробившие фильтр, могут повредить двигатель. Поршневые двигатели (особенно с турбонаддувом) также нуждаются в ухоженных фильтрах, но они более устойчивы, если фильтр выйдет из строя.

Как и большинство современных дизелей, используемых в танках, газовые турбины обычно являются многотопливными двигателями.

Морские применения

[ редактировать ]
Основная статья: Морская силовая установка
[ редактировать ]
Газовая турбина из МГБ 2009.

Газовые турбины используются на многих военно-морских кораблях , где их ценят за высокую удельную мощность и, как следствие, за ускорение и способность кораблей быстро трогаться с места.

Первым военным судном с газотурбинным двигателем стала флота Королевского канонерская лодка MGB 2009 (ранее MGB 509 ), переоборудованная в 1947 году. Metropolitan-Vickers оснастила свой реактивный двигатель F2/3 силовой турбиной. Паровой артиллерийский катер Grey Goose был переоборудован под газовые турбины Rolls-Royce в 1952 году и эксплуатировался в таком качестве с 1953 года. [86] Быстроходные класса патрульные катера Bold Pioneer и Bold Pathfinder, построенные в 1953 году, были первыми кораблями, созданными специально для газотурбинной установки. [87]

Первыми крупномасштабными кораблями с частично газотурбинными двигателями были Королевского флота Тип 81 (класс Tribal) фрегаты с комбинированными паровыми и газовыми силовыми установками. Первый, HMS Ashanti, был введен в строй в 1961 году.

В 1961 году ВМС Германии спустили на воду первый «Кёльн» класса фрегат с двумя газовыми турбинами Brown, Boveri & Cie и первой в мире комбинированной дизель-газовой двигательной установкой.

В 1962 году в состав ВМФ СССР вступил первый из 25 «Кашин» типа эсминцев с четырьмя газовыми турбинами в комбинированной газогазовой двигательной установке. На этих судах использовались 4 газовые турбины M8E мощностью 54 000–72 000 кВт (72 000–96 000 л.с.). Эти корабли были первыми в мире крупными кораблями, приводившимися в движение исключительно газовыми турбинами.

Большой противолодочный корабль проекта 61, «Кашин» типа эсминец

ВМС Дании 6 торпедных катеров класса Søløven (экспортная версия британского быстроходного патрульного катера класса Brave имели на вооружении с 1965 по 1990 год ), которые имели 3 морские газовые турбины Bristol Proteus (позже RR Proteus) мощностью 9 510 кВт (12 750 л.с.). ) вместе, а также два дизельных двигателя General Motors мощностью 340 кВт (460 л.с.) для лучшей экономии топлива на более низких скоростях. [88] И они также произвели 10 торпедных/ракетных катеров класса Willemoes (находившихся на вооружении с 1974 по 2000 год), которые имели 3 газовые турбины Rolls-Royce Marine Proteus, также мощностью 9 510 кВт (12 750 л.с.), такие же, как лодки класса Søløven, и 2 Дизельные двигатели General Motors мощностью 600 кВт (800 л.с.) также обеспечивают повышенную экономию топлива на малых скоростях. [89]

В период с 1966 по 1967 год ВМС Швеции произвели шесть торпедных катеров класса Spica с тремя турбинами Bristol Siddeley Proteus 1282 , каждая мощностью 3210 кВт (4300 л.с.). Позже к ним присоединились 12 модернизированных кораблей класса Norrköping, все еще с теми же двигателями. После замены кормовых торпедных аппаратов на противокорабельные ракеты они служили ракетными катерами, пока последний не был списан в 2005 году. [90]

В 1968 году ВМС Финляндии ввели в строй два Турунмаа класса корвета , Турунмаа и Карьяла . Они были оснащены одной газовой турбиной Rolls-Royce Olympus TM1 мощностью 16 410 кВт (22 000 л.с.) и тремя судовыми дизелями Wärtsilä для более низких скоростей. Это были самые быстроходные корабли ВМС Финляндии; они регулярно достигали скорости 35 узлов, а во время ходовых испытаний — 37,3 узла. » «Турунмаа были выведены из эксплуатации в 2002 году. «Карьяла» Сегодня является кораблем-музеем в Турку , а «Турунмаа» служит плавучим механическим цехом и учебным судном для Политехнического колледжа Сатакунта.

Следующей серией крупных военно-морских кораблей стали четыре канадских «Ирокез», эсминца-вертолета класса впервые вступившие в строй в 1972 году. Они использовали главные маршевые двигатели 2 фута 4, 2 маршевых двигателя фута 12 и 3 генератора Solar Saturn мощностью 750 кВт.

Газовая турбина LM2500 на авианосце USS Ford

Первым кораблем с газотурбинным двигателем в США был « береговой охраны США Пойнт Тэтчер» — катер, введенный в эксплуатацию в 1961 году и оснащенный двумя турбинами мощностью 750 кВт (1000 л.с.) с гребными винтами регулируемого шага. [91] Более крупные Hamilton класса катера High Endurance Cutter были первым классом более крупных катеров, в которых использовались газовые турбины, первая из которых ( USCGC Hamilton ) была введена в эксплуатацию в 1967 году. С тех пор они используются на ВМС США Oliver Hazard Perry фрегатах класса . «Спруэнс» и «Арли Берк» Эсминцы типа , а также «Тикондерога» типа ракетные крейсеры . USS Makin Island , модифицированный Wasp класса десантный корабль , станет первым десантным кораблем ВМФ с газовыми турбинами.Судовая газовая турбина работает в более агрессивной атмосфере из-за присутствия морской соли в воздухе и топливе и использования более дешевого топлива.

Гражданский морской

[ редактировать ]

До конца 1940-х годов большая часть разработки морских газовых турбин во всем мире осуществлялась в конструкторских бюро и моторостроительных мастерских, а опытно-конструкторские работы велись британским Королевским флотом и военно-морскими силами других стран. В то время как интерес к газовым турбинам для морских целей, как военно-морских, так и коммерческих, продолжал расти, отсутствие результатов опыта эксплуатации ранних проектов газовых турбин ограничивало количество новых проектов на морских коммерческих судах.

В 1951 году дизель-электрический нефтяной танкер Auris 12 290 тонн дедвейтом (DWT) использовался для получения опыта эксплуатации газовой турбины главной двигательной установки в условиях эксплуатации в море и стал первым океанским торговым судном, работавшим на газовом топливе. турбина. Построенный компанией Hawthorn Leslie в Хебберн-он-Тайн , Великобритания, в соответствии с планами и спецификациями, составленными Anglo-Saxon Petroleum Company , и спущенный на воду в 1947 году, в день 21-го дня рождения британской принцессы Елизаветы , корабль был спроектирован с машинным отделением. компоновка, которая позволила бы экспериментально использовать тяжелое топливо в одном из его высокооборотных двигателей, а также в будущем заменить один из его дизельных двигателей газовой турбиной. [92] Auris . эксплуатировался в коммерческих целях в качестве танкера в течение трех с половиной лет с дизель-электрической силовой установкой в ​​том виде, в котором она была первоначально введена в эксплуатацию, но в 1951 году был установлен один из четырех дизельных двигателей мощностью 824 кВт (1105 л.с.), известных как «Вера» , «Надежда», «Благотворительность» и «Пруденс» - были заменены первым в мире судовым газотурбинным двигателем, газовым турбогенератором открытого цикла мощностью 890 кВт (1200 л.с.), построенным британской компанией Thompson-Houston Company в Регби . После успешных ходовых испытаний у побережья Нортумбрии, Auris в октябре 1951 года отплыл из Хебберн-он-Тайн в Порт-Артур в США, а затем в Кюрасао на юге Карибского моря, вернувшись в Эйвонмут после 44 дней в море, успешно завершив свой исторический переход. -Переход через Атлантику. Все это время в море газовая турбина сжигала дизельное топливо и работала без непроизвольной остановки или каких-либо механических проблем. Впоследствии она посетила Суонси, Халл, Роттердам , Осло и Саутгемптон, преодолев в общей сложности 13 211 морских миль. были Затем на Auris заменены все силовые установки на газовую турбину с прямым соединением мощностью 3910 кВт (5250 л.с.), что стало первым гражданским судном, работающим исключительно на мощности газовой турбины.

Несмотря на успех этого раннего экспериментального путешествия, газовая турбина не заменила дизельный двигатель в качестве силовой установки на крупных торговых судах. На постоянных крейсерских скоростях дизельному двигателю просто не было равных в жизненно важной области экономии топлива. Газовая турбина имела больший успех на кораблях Королевского флота и других военно-морских флотах мира, где боевые корабли требуют внезапных и быстрых изменений скорости. [93]

искала Морская комиссия США варианты обновления кораблей Liberty времен Второй мировой войны , и одним из выбранных были газовые турбины большой мощности. В 1956 году John Sergeant был удлинен и оснащен газовой турбиной General Electric HD мощностью 4900 кВт (6600 л.с.) с регенерацией выхлопных газов, понижающей передачей и гребным винтом изменяемого шага . Он проработал 9700 часов на остаточном топливе ( Бункер С ) в течение 7000 часов. Топливная эффективность была на уровне паровой тяги - 0,318 кг/кВт (0,523 фунта/л.с.) в час. [94] а выходная мощность оказалась выше ожидаемой и составила 5603 кВт (7514 л.с.) из-за того, что температура окружающей среды на Северном морском пути была ниже расчетной температуры газовой турбины. Это дало кораблю скорость в 18 узлов по сравнению с 11 узлами с исходной силовой установкой и значительно превышающую запланированные 15 узлов. Корабль совершил свой первый трансатлантический переход со средней скоростью 16,8 узла, несмотря на ненастную погоду по пути. Подходящее топливо для бункера C было доступно только в ограниченных портах, поскольку качество топлива имело решающее значение. Мазут также необходимо было обрабатывать на борту, чтобы уменьшить количество загрязнений, и это был трудоемкий процесс, который в то время не подходил для автоматизации. В конечном итоге испытания гребного винта изменяемого шага, который имел новую и непроверенную конструкцию, завершились, поскольку три последовательные ежегодные проверки выявили растрескивание под напряжением. Однако это не отразилось плохо на концепции морской газотурбинной установки, и испытания в целом прошли успешно. Успех этого испытания открыл путь для дальнейших разработок GE в области использования газовых турбин высокого давления для использования на судах на тяжелом топливе. [95] « Джон Сержант» был списан в 1972 году в Портсмуте, штат Пенсильвания.

Boeing Jetfoil Урзела TurboJET 929-100-007

В апреле 1974 года компания Boeing спустила на воду свой первый пассажирский водометный самолет Boeing 929 на подводных крыльях были . Эти корабли оснащены двумя Allison 501 -KF. газовыми турбинами [96]

В период с 1971 по 1981 год компания Seatrain Lines осуществляла регулярные контейнерные перевозки между портами восточного побережья США и портами северо-западной Европы через Северную Атлантику с помощью четырех контейнеровозов дедвейтом 26 000 тонн. Эти корабли были оснащены сдвоенными газовыми турбинами Pratt & Whitney серии FT 4. Четыре корабля этого класса были названы Euroliner , Eurofreighter , Asialiner и Asiafreighter . После резкого повышения цен Организации стран-экспортеров нефти (ОПЕК) в середине 1970-х годов деятельность была ограничена ростом цен на топливо. Некоторая модификация систем двигателей на этих кораблях была предпринята для обеспечения возможности сжигания топлива более низкого качества (например, судового дизеля ). Снижение затрат на топливо было успешным при использовании другого непроверенного топлива в морской газовой турбине, но затраты на техническое обслуживание увеличились с заменой топлива. После 1981 года корабли были проданы и переоборудованы более экономичными на тот момент дизельными двигателями, но увеличенный размер двигателя уменьшил грузовое пространство. [ нужна ссылка ]

Первым пассажирским паромом, использовавшим газовую турбину, был GTS Finnjet , построенный в 1977 году и оснащенный двумя турбинами Pratt & Whitney FT 4C-1 DLF, вырабатывающими мощность 55 000 кВт (74 000 л.с.) и разгоняющими судно до скорости 31 узел. Однако Finnjet также продемонстрировал недостатки газотурбинной установки на коммерческих судах, поскольку высокие цены на топливо делали ее эксплуатацию нерентабельной. После четырех лет службы на судне были установлены дополнительные дизельные двигатели для снижения эксплуатационных расходов в межсезонье. Finnjet также был первым кораблем с комбинированной дизель-электрической и газовой силовой установкой. Еще одним примером коммерческого использования газовых турбин на пассажирском судне являются Stena Line компании класса HSS быстроходные паромы класса HSS 1500 . На судах Stena Explorer , Stena Voyager и Stena Discovery используются комбинированные газовые и газовые установки, состоящие из двух двигателей GE LM2500 и GE LM1600 общей мощностью 68 000 кВт (91 000 л.с.). Немного меньшая по размеру модель Stena Carisma класса HSS 900 использует сдвоенные турбины ABB – STAL GT35 общей мощностью 34 000 кВт (46 000 л.с.). Stena Discovery был выведен из эксплуатации в 2007 году, став еще одной жертвой слишком высоких цен на топливо. [ нужна ссылка ]

В июле 2000 года « Миллениум» стал первым круизным лайнером , оснащенным газовыми и паровыми турбинами. На корабле было два газотурбинных генератора General Electric LM2500, тепло выхлопных газов которых использовалось для работы паротурбинного генератора в конфигурации COGES (комбинированная газоэлектрическая и паровая конфигурация). Движение обеспечивалось двумя азимутальными гондолами Rolls-Royce Mermaid с электрическим приводом. На лайнере RMS Queen Mary 2 используется комбинированная дизель-газовая конфигурация. [97]

В морских гонках катамаран Mystic C5000 Miss GEICO 2010 года использует в качестве силовой системы две турбины Lycoming T-55. [ нужна ссылка ]

Достижения в области технологий

[ редактировать ]

Газотурбинные технологии неуклонно развивались с момента своего создания и продолжают развиваться. Разработки активно производят как газовые турбины меньшего размера, так и более мощные и экономичные двигатели. Этим достижениям способствуют компьютерное проектирование (в частности, вычислительная гидродинамика и анализ методом конечных элементов ) и разработка современных материалов: базовые материалы с превосходной жаропрочностью (например, монокристаллические суперсплавы , демонстрирующие аномалии предела текучести ) или термический барьер. покрытия , защищающие конструкционный материал от все более высоких температур. Эти достижения позволяют повысить степень сжатия и температуру на входе в турбину, обеспечить более эффективное сгорание и лучшее охлаждение деталей двигателя.

Вычислительная гидродинамика (CFD) способствовала существенному улучшению производительности и эффективности компонентов газотурбинных двигателей благодаря лучшему пониманию сложных процессов вязкого потока и связанных с этим явлений теплопередачи. По этой причине CFD является одним из ключевых вычислительных инструментов, используемых при проектировании и разработке газовых проектов. [98] [99] турбинные двигатели.

КПД простого цикла первых газовых турбин был практически удвоен за счет включения промежуточного охлаждения, регенерации (или рекуперации) и повторного нагрева. Эти улучшения, конечно, происходят за счет увеличения первоначальных и эксплуатационных затрат, и они не могут быть оправданы, если снижение затрат на топливо не компенсирует увеличение других затрат. Относительно низкие цены на топливо, общее стремление в отрасли минимизировать затраты на установку и огромное увеличение эффективности простого цикла примерно до 40 процентов не оставляли особого желания выбирать эти модификации. [100]

Что касается выбросов, задача состоит в том, чтобы повысить температуру на входе в турбину и в то же время снизить пиковую температуру пламени, чтобы добиться более низких выбросов NOx и соответствовать последним нормам выбросов. В мае 2011 года компания Mitsubishi Heavy Industries достигла температуры на входе в турбину 1600 ° C (2900 ° F) на газовой турбине мощностью 320 мегаватт и 460 МВт в газотурбинных установках с комбинированным циклом производства электроэнергии, в которых общий тепловой КПД превышает 60%. [101] [102]

Соответствующие требованиям фольгированные подшипники были коммерчески внедрены в газовые турбины в 1990-х годах. Они выдерживают более ста тысяч циклов пуска/останова и устраняют необходимость в масляной системе. Применение микроэлектроники и технологии переключения мощности позволило разработать коммерчески жизнеспособное производство электроэнергии с помощью микротурбин для распределения и движения транспортных средств.

В 2013 году General Electric начала разработку GE9X со степенью сжатия 61:1. [103]

Преимущества и недостатки

[ редактировать ]

Ниже приведены преимущества и недостатки газотурбинных двигателей: [104]

Преимущества включают в себя:

  • Очень высокая удельная мощность по сравнению с поршневыми двигателями.
  • Меньше, чем у большинства поршневых двигателей той же мощности.
  • Плавное вращение главного вала создает гораздо меньшую вибрацию, чем поршневой двигатель.
  • Меньшее количество движущихся частей, чем у поршневых двигателей, приводит к снижению затрат на техническое обслуживание и повышению надежности/доступности в течение всего срока службы.
  • Повышенная надежность, особенно в приложениях, где требуется устойчивая высокая выходная мощность.
  • Отходящее тепло практически полностью рассеивается в выхлопных газах. В результате получается высокотемпературный поток выхлопных газов, который очень пригоден для кипячения воды в комбинированном цикле или для когенерации .
  • Более низкое пиковое давление сгорания, чем у поршневых двигателей в целом.
  • Высокие скорости вала в небольших «свободных турбоагрегатах», хотя более крупные газовые турбины, используемые в производстве электроэнергии, работают на синхронных скоростях.
  • Низкая стоимость и расход смазочного масла.
  • Может работать на самых разных видах топлива.
  • Очень низкие токсичные выбросы CO и HC за счет избытка воздуха, полного сгорания и отсутствия «гашения» пламени на холодных поверхностях.

К недостаткам относятся:

  • Стоимость основного двигателя может быть высокой из-за использования экзотических материалов, особенно в приложениях, где требуется высокая надежность (например, двигательная установка самолета).
  • Менее эффективен, чем поршневые двигатели на холостом ходу.
  • Более длительный запуск, чем у поршневых двигателей.
  • Менее чувствителен к изменениям потребляемой мощности по сравнению с поршневыми двигателями.
  • Характерное нытье может быть трудно подавить. Выхлоп (особенно турбореактивных двигателей) также может издавать характерный рев.

Основные производители

[ редактировать ]

Тестирование

[ редактировать ]

Британские, немецкие и другие национальные и международные правила испытаний используются для стандартизации процедур и определений, используемых для испытаний газовых турбин. Выбор используемого тестового кода является соглашением между покупателем и производителем и имеет определенное значение для конструкции турбины и связанных с ней систем. В Соединенных Штатах ASME разработало несколько правил испытаний производительности газовых турбин. Сюда входит ASME PTC 22–2014. Эти правила испытаний производительности ASME получили международное признание и признание для испытаний газовых турбин. Единственная наиболее важная и отличительная характеристика кодов испытаний производительности ASME, включая PTC 22, заключается в том, что неопределенность измерения указывает на качество испытания и не должна использоваться в качестве коммерческого допуска.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Рэгг, Дэвид В. (1973). Словарь авиации (первое изд.). Скопа. п. 141. ИСБН  9780850451634 .
  2. ^ Воскресенье, Ричард Э.; Боргнакке, Клаус (2006). Введение в инженерную термодинамику (Второе изд.). Джон Уайли. ISBN  9780471737599 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Эккардт, Дитрих (2014). «3.2 Ранние попытки использования принципа газовой турбины». Газотурбинная электростанция . Ольденбург Верлаг Мюнхен. ISBN  9783486735710 .
  4. ^ Чжан Б. (14 декабря 2014 г.). Лу, Юнсян (ред.). История китайской науки и техники: Том 3 . Шпрингер Берлин Гейдельберг. стр. 308–310. ISBN  978-3662441626 .
  5. ^ «Лаборатория газовых турбин Массачусетского технологического института» . Web.mit.edu. 27 августа 1939 года . Проверено 13 августа 2012 г.
  6. ^ Патент Великобритании №. 1833 г. - Получение и применение движущей силы и т. д. Способ подъема горючего воздуха для обеспечения движения и облегчения металлургических операций
  7. ^ «История – биографии, достопримечательности, патенты» . АСМЭ. 10 марта 1905 года . Проверено 13 августа 2012 г.
  8. ^ Перейти обратно: а б Законы, стр.231-232.
  9. ^ Баккен, Ларс Э. и др., стр.83-88. «Столетие первой газовой турбины, дающей полезную мощность: дань уважения Эгидиусу Эллингу». АСМЭ. 2004 г.
  10. ^ Армстронг, ФР (2020). «Фарнборо и начало газотурбинных двигателей» (PDF) . Журнал истории авиации . Королевское аэронавтическое общество.
  11. ^ «Добро пожаловать на сайт Фрэнка Уиттла» . www.frankwhittle.co.uk . Архивировано из оригинала 13 февраля 2012 года . Проверено 22 октября 2016 г. .
  12. ^ Крейт, Фрэнк, изд. (1998). Справочник CRC по машиностроению (второе изд.). США: CRC Press. п. 222. ИСБН  978-0-8493-9418-8 .
  13. ^ «Университет Бохума, журнал In Touch 2005», стр. 5» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 марта 2012 года . Проверено 13 августа 2012 г.
  14. ^ Брун, Клаус; Курц, Райнер (2019). Введение в теорию газовых турбин (4-е изд.). Компания «Солнечные турбины». п. 15. ISBN  978-0-578-48386-3 .
  15. ^ Джон Голли. 1996. «Джет: Фрэнк Уиттл и изобретение реактивного двигателя». ISBN   978-1-907472-00-8
  16. ^ Экардт, Д. и Руфли, П. «Передовые технологии газовых турбин - исторические открытия ABB / BBC», ASME J. Eng. Газовая турбина. Власть, 2002, с. 124, 542–549
  17. ^ Экардт, Дитрих (2022). «Ранние разработки турбореактивных двигателей в США и других странах». Джет Веб . Висбаден, Германия: Springer. п. 399. ИСБН  978-3-658-38531-6 . {{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  18. ^ Гиффард, Гермиона (10 октября 2016 г.). Производство реактивных двигателей во Второй мировой войне: Великобритания, Германия и США . Издательство Чикагского университета. ISBN  978-0-226-38859-5 .
  19. ^ Эккардт, Д. «Газотурбинная электростанция». 2014. ISBN   978-3-11-035962-6
  20. ^ «Послевоенные достижения в области двигательной активности» . Таймс . 15 июня 1953 г. с. 20 . Проверено 8 января 2021 г.
  21. ^ Нанн, Роберт Х (25 февраля 1977 г.). Морская газовая турбина. Великобритания представляет практический пример технологического развития (PDF) (Отчет). Управление военно-морских исследований США. п. 5. Архивировано (PDF) из оригинала 19 апреля 2021 г.
  22. ^ Лэнгстон, Ли С. (6 февраля 2017 г.). «Каждое лезвие — отдельный кристалл» . Американский учёный . Проверено 25 января 2019 г.
  23. ^ Хада, Сатоши; и др. «Результаты испытаний первой в мире газовой турбины J-серии на 1600C» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 октября 2015 года . Проверено 15 октября 2015 г.
  24. ^ «Газовые турбины преодолевают барьер эффективности в 60%» . Когенерация и производство электроэнергии на месте . 5 января 2010 г. Архивировано из оригинала 30 сентября 2013 г.
  25. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к 8083 Справочник для техника по техническому обслуживанию авиации – Силовая установка, Том 1 (PDF) . США: Федеральное управление гражданской авиации. 2018. ISBN  978-0983865810 .
  26. ^ Перейти обратно: а б с Учебник A&P Powerplant (3-е изд.). Джеппесон. 2011. ISBN  978-0884873389 .
  27. ^ Вауманс, Т.; Влюгельс, П.; Пирс, Дж.; Аль-Бендер, Ф.; Рейнартс, Д. (2006). Ротородинамическое поведение ротора микротурбины на воздушных подшипниках: методы моделирования и экспериментальная проверка, с. 182 (PDF) . ИСМА. Международная конференция по шумовой и вибрационной инженерии. Архивировано из оригинала (PDF) 25 февраля 2013 года . Проверено 7 января 2013 г.
  28. ^ Кристофер, Джон. Гонка за гитлеровскими X-самолетами (The Mill, Глостершир: History Press, 2013), стр.74.
  29. ^ Кристофер, стр.75.
  30. ^ Налепа, Кшиштоф; Пьеткевич2, Павел; Ресин, Гжегож (ноябрь 2009 г.). «Разработка технологии подшипников из фольги» (PDF) . Технические науки . 12 : 229–240. doi : 10.2478/v10022-009-0019-2 (неактивен 31 января 2024 г.). S2CID   44838086 . Проверено 1 марта 2022 г. {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  31. ^ Агравал, Гири Л. (2 июня 1997 г.). Технология фольгированных воздухо-газовых подшипников – обзор . ASME 1997 Международный конгресс и выставка газовых турбин и авиационных двигателей. стр. В001Т04А006. дои : 10.1115/97-GT-347 . ISBN  978-0-7918-7868-2 . Проверено 23 июля 2018 г.
  32. ^ Хейзел, Брайан; Ригни, Джо; Горман, Марк; Бутвелл, Бретт; Даролия, Рам (2008). «Разработка улучшенного связующего покрытия для повышения долговечности турбины». Суперсплавы 2008 (Одиннадцатый международный симпозиум) . Суперсплавы. США: Общество минералов, металлов и материалов. стр. 753–760. doi : 10.7449/2008/Superalloys_2008_753_760 . ISBN  978-0-87339-728-5 .
  33. ^ «Покрытия для турбинных лопаток» . www.phase-trans.msm.cam.ac.uk .
  34. ^ AW Джеймс и др. «Газовые турбины: условия эксплуатации, комплектующие и требования к материалам»
  35. ^ Тамарин, Ю. Защитные покрытия для лопаток турбин. 2002. АСМ Интернэшнл. стр. 3–5
  36. ^ А. Новотник "Суперсплавы на основе никеля"
  37. ^ Латиф, FH; Какехи, К. (2013) «Влияние содержания Re и кристаллографической ориентации на поведение ползучести алюминизированных монокристаллических суперсплавов на основе Ni». Материалы и дизайн 49: 485–492
  38. ^ Кэрон П., Хан Т. «Эволюция суперсплавов на основе Ni для монокристаллических лопаток газовых турбин»
  39. ^ Дик, Эрик (2015). «Тяга газовых турбин». Основы турбомашин . 109 .
  40. ^ Перейти обратно: а б Робб, Дрю (1 декабря 2017 г.). «Авиапроизводные газовые турбины» . Международный журнал «Турбомашиностроение» . Проверено 26 июня 2020 г.
  41. ^ Смит, Р.П. (1996). Производство электроэнергии с использованием высокоэффективных авиационных газовых турбин . Международная конференция «Возможности и достижения в области международной электроэнергетики» (Публикация конференции № 419). Дарем, Великобритания. стр. 104–110. дои : 10.1049/cp:19960128 .
  42. ^ «Запуск ВСУ Вулкан» . Архивировано из оригинала (видео) 13 апреля 2013 года.
  43. ^ «Бристоль Сиддели Протеус» . Музей внутреннего пожара энергетики. 1999. Архивировано из оригинала 18 января 2009 года.
  44. ^ «Реактивный гонщик» . Вызов свалки . 6 сезон. Великобритания. 2003 . Проверено 13 марта 2016 г.
  45. ^ Перейти обратно: а б с д Шреклинг, Курт (1994). Газовые турбины для авиамоделей . Публикации Траплета. ISBN  978-0-9510589-1-6 .
  46. ^ Кампс, Томас (2005). Модели реактивных двигателей . Публикации Траплета. ISBN  978-1-900371-91-9 .
  47. ^ Лэнгстон, Ли С. (июль 2012 г.). «Эффективность в цифрах» . Архивировано из оригинала 7 февраля 2013 года.
  48. ^ Келлнер, Томас (17 июня 2016 г.). «Вот почему последний мировой рекорд Гиннеса будет продолжать освещать Францию ​​еще долго после того, как футбольные фанаты уйдут» (пресс-релиз). Дженерал Электрик . Архивировано из оригинала 16 июня 2017 года . Проверено 21 июня 2016 г.
  49. ^ «Технология высокой доступности теперь доступна с впервые в отрасли эффективностью 64 процента» (пресс-релиз). Джи Пауэр. 4 декабря 2017 г.
  50. ^ «Газовая турбина GE HA установила второй мировой рекорд по эффективности» (пресс-релиз). Джи Пауэр. 27 марта 2018 г.
  51. ^ Рэтлифф, Фил; Гарбетт, Пол; Фишер, Виллибальд (сентябрь 2007 г.). «Новая газовая турбина Siemens SGT5-8000H для большей выгоды для клиентов» (PDF) . ВГБ ПауэрТех . «Сименс Энергогенерация». Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2011 года . Проверено 17 июля 2010 г.
  52. ^ Кейпхарт, Барни Л. (22 декабря 2016 г.). «Микротурбины» . Руководство по проектированию всего здания . Национальный институт строительных наук.
  53. ^ «История газотурбинных автомобилей Chrysler Corporation», опубликованная инженерным отделом в 1979 г.
  54. ^ "Chrysler Corp., Exner Concept Cars 1940–1961" без даты , получено 11 мая 2008 г.
  55. ^ «Новости» . Микротурбина Бладон . Архивировано из оригинала 13 марта 2012 года.
  56. ^ «Газовые турбины для автомобилей» . Популярная наука . 146 (8): 121. Май 1946 г. Проверено 13 марта 2016 г.
  57. ^ Боббит, Малькольм (2007) [1994]. «III – Газовые турбины и реактивная эра» . Серия Rover P4 (переработанная ред.). Дорчестер, Великобритания: Veloce Publishing. стр. 84–87. ISBN  978-1-903706-57-2 . Проверено 17 октября 2014 г.
  58. ^ Депре, Стефан (февраль 2005 г.). «Ретромобиль 2005» . Классика.com. Архивировано из оригинала 16 декабря 2018 года.
  59. ^ «Газотурбинное авто» . Популярная механика . 101 (3): 90. Март 1954 г.
  60. ^ Турунен, Вашингтон; Коллман, Дж. С. (1966). «Газотурбинный двигатель General Motors Research GT-309». Транзакции . Серия технических документов SAE. 74 . Общество автомобильной инженерии: 357–377. дои : 10.4271/650714 . JSTOR   44554219 .
  61. ^ Перейти обратно: а б «Турбо Плимут угрожает будущему стандарта» . Популярная наука . 165 (1): 102. Июль 1954 г. Проверено 13 марта 2016 г.
  62. ^ «Гурбиновые двигатели и автомобили Крайслер» . Allpar.com . Проверено 13 марта 2016 г.
  63. ^ «Итальянский турбоавтомобиль развивает скорость 175 миль в час» Популярная механика . 165 (1): 120. Июль 1954 г. Проверено 13 марта 2016 г.
  64. ^ Холдерит, Питер (24 марта 2021 г.). «Мы нашли невероятный полуприцеп Ford с турбинным двигателем «Big Red», который был потерян на протяжении десятилетий» . Драйв . НАС . Проверено 27 марта 2021 г.
  65. ^ «Большой красный» экспериментальный полуприцеп с газовой турбиной, Всемирная выставка в Нью-Йорке, 1964 г. XD10344 . Форд Мотор Компани. 1966. Архивировано из оригинала 30 октября 2021 года . Проверено 4 сентября 2020 г. - через YouTube.
  66. ^ Холдерит, Питер (19 августа 2020 г.). «Гигантский турбинный полуприцеп Ford 'Big Red' затерян где-то на юго-востоке Америки» . Драйв . НАС . Проверено 21 августа 2020 г.
  67. ^ Днестрань, Юлиан (20 апреля 2021 г.). «История Turbo Titan — давно потерянного газотурбинного грузовика Chevy» . ТопСпид . Проверено 12 сентября 2022 г.
  68. ^ Линден, Лоуренс Х.; Кумар, Субраманьям; Самуэльсон, Пол Р. (декабрь 1977 г.). Проблемы исследований в области передовых автомобильных силовых систем, поддерживаемых на федеральном уровне . Отдел политических исследований и анализа, Национальный научный фонд. п. 49. HDL : 1721,1/31259 .
  69. ^ Линден, страница 53.
  70. ^ Веррелли, LD; Андари, CJ (май 1972 г.). «Анализ выбросов выхлопных газов исследовательской газовой турбины Williams AMC Hornet». Национальная служба технической информации . ОСТИ   5038506 . PB218687.
  71. ^ Норбай, Ян П. (март 1971 г.). «Крошечная газовая турбина мощностью 80 л.с. для компактного автомобиля» . Популярная наука . 198 (3): 34 . Проверено 13 марта 2016 г.
  72. ^ Людвигсен, Карл (ноябрь 1971 г.). «Турбина Уильямса выходит в путь». Моторный тренд . 23 (11).
  73. ^ Норбай, Ян П.; Данн, Джим (сентябрь 1973 г.). «Газотурбинный автомобиль: сейчас или никогда» . Популярная наука . 302 (3): 59.
  74. ^ Рой, Рекс (2 января 2009 г.). «Уголь в чулке? Заправьте Кадиллак!» . Нью-Йорк Таймс .
  75. ^ «Этот Oldsmobile был оснащен турбинным двигателем, работающим на угле» . 16 января 2017 г.
  76. ^ «GM выпустила автомобиль, работающий на угле, в 80-х» . 20 марта 2018 г.
  77. ^ «Статья в зеленой машине» . Greencar.com. 31 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 13 августа 2012 г. . Проверено 13 августа 2012 г.
  78. ^ Надь, Крис (1 октября 2010 г.). «Электрический кот: концептуальный суперкар Jaguar C-X75» . Automoblog.net . Проверено 13 марта 2016 г.
  79. ^ «Турбинный привод гоночного автомобиля, вышедшего на пенсию» . Научно-популярный журнал : 89. Июнь 1955 г. Проверено 23 июля 2018 г.
  80. ^ «История турбинного автомобиля Howmet TX 1968 года, который до сих пор остается единственным в мире победителем гонок с турбинным двигателем» . Пит Стоу История автоспорта. Июнь 2006 г. Архивировано из оригинала 2 марта 2008 г. Проверено 31 января 2008 г.
  81. ^ Брофи, Джим (2 июня 2018 г.). «Классика автобусных остановок: городские автобусы General Motors (GM) Turbo Cruiser I, II и III – Maverick (Top Gun), ваш автобус здесь...» Curbside Classic . Проверено 12 сентября 2022 г.
  82. ^ «Серийные гибридные автобусы для схемы общественного транспорта в Брешии (Италия)» . Проект.fgm-amor.at. Архивировано из оригинала 16 марта 2012 года . Проверено 13 августа 2012 г.
  83. ^ Кей, Энтони Л. (2002). Разработка немецкого реактивного двигателя и газовой турбины, 1930–1945 гг . Эйрлайф. ISBN  9781840372946 .
  84. ^ Флетчер, Дэвид (2017). «Газотурбинный Ягдтигр» . Tankmuseum.org.
  85. ^ Огоркевич, Ричард М. (1991). Технология танков . Информационная группа Джейн. п. 259 . ISBN  9780710605955 .
  86. ^ Уолш, Филип П.; Флетчер, Пол (2004). Производительность газовой турбины (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 25. ISBN  978-0-632-06434-2 .
  87. ^ « Первая морская газовая турбина, 1947 год » . Scienceandsociety.co.uk. 23 апреля 2008 года . Проверено 13 августа 2012 г.
  88. ^ « Торпедный катер класса Søløven, 1965 год » . Архивировано из оригинала 15 ноября 2011 года.
  89. ^ , Торпедно-ракетный катер класса Willemoes г. 1974 Архивировано из оригинала 20 августа 2011 года.
  90. ^ Быстрый ракетный катер
  91. ^ «Веб-сайт историка береговой охраны США, USCGC Point Thatcher (WPB-82314)» (PDF) . Проверено 13 августа 2012 г.
  92. ^ «Работа морской газовой турбины в морских условиях». Журнал Американского общества военно-морских инженеров . 66 (2): 457–466. 2009. doi : 10.1111/j.1559-3584.1954.tb03976.x .
  93. ^ Варианты силовой установки будущих кораблей: изучение альтернативных методов движения судов . Королевская инженерная академия Дом принца Филиппа. 2013. ISBN  9781909327016 .
  94. ^ Центр разработки программ военно-морского образования и подготовки. Знакомство с морскими газовыми турбинами (1978), Командование поддержки военно-морского образования и обучения, стр. 3.
  95. ^ Национальный исследовательский совет (США) Инновации в морской отрасли (1979) Совет по исследованиям морского транспорта, стр. 127–131.
  96. ^ «Исторический снимок реактивного крыла / судна на подводных крыльях» . Боинг.
  97. ^ «GE – Авиация: GE переходит от установки к оптимизированной надежности газотурбинных установок на круизных лайнерах» . Geae.com. 16 марта 2004 г. Архивировано из оригинала 16 апреля 2011 г. Проверено 13 августа 2012 г.
  98. ^ «CFD для авиационных двигателей» (PDF) . ХКЛ Технологии. Апрель 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 9 июля 2017 г. . Проверено 13 марта 2016 г.
  99. ^ Кристи, Р; Бернс, я; Камински, К. (2013). «Температурная реакция акустически вынужденного турбулентного обедненного пламени предварительно смешанной смеси: количественное экспериментальное определение». Наука и технология горения . 185 : 180–199. дои : 10.1080/00102202.2012.714020 . S2CID   46039754 .
  100. ^ Ченгель, Юнус А.; Болес., Майкл А. (2011). 9-8. Термодинамика: инженерный подход (7-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 510.
  101. ^ «MHI достигла температуры на входе в турбину 1600 °C в ходе испытаний газовой турбины J-серии с самым высоким в мире термическим КПД» . Митсубиси Хэви Индастриз. 26 мая 2011 г. Архивировано из оригинала 13 ноября 2013 г.
  102. ^ Фея, Сатоши; Юрий, Масанори; Масада, Дзюнъитиро; Ито, Исаак; Цукагоси, Кейзо (9 июля 2013 г.). Эволюция и будущие тенденции газовых турбин большой рамы: новая газовая турбина класса J с температурой 1600 градусов C (технический отчет). Американское общество инженеров-механиков. дои : 10.1115/GT2012-68574 . Получено 23 декабря.
  103. ^ Trimble2013-03-22T16:05:00+00:00, Стивен. «АНАЛИЗ: GE открывает пятилетнюю программу разработки двигателя 777X» . Полет Глобал . {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  104. ^ Брэйн, Маршалл (1 апреля 2000 г.). «Как работают газотурбинные двигатели» . Science.howstuffworks.com . Проверено 13 марта 2016 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с газовыми турбинами .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gas_turbine&oldid=1233591145"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 271d57007be61f2075ac47cd87fdb694__1720552140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/27/94/271d57007be61f2075ac47cd87fdb694.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Gas turbine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)