Газовая турбина Leyland 2S/350

Leyland 2S Газовая турбина была разработана компанией British Leyland для привода дорожных транспортных средств. Оригинальная версия 2S/150. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} прославился тем, что использовался в серии гоночных автомобилей в 1960-х годах. В 1968 году базовая компоновка была использована при разработке более крупного 2S/350 для использования в полуприцепах . 2S/350 также использовался в поезде British Rail APT-E . Оба использовались только экспериментально, разработки закончились в 1970-х годах.

Предыдущая работа

История разработки двигателя берет свое начало из Rover опыта работы компании с Фрэнком Уиттлом во время Второй мировой войны . Rover исследовал использование турбинной мощности в автомобилях в послевоенный период, наиболее известным из которых является Rover JET1 , который выиграл несколько рекордов скорости в начале 1950-х годов, и Rover-BRM , который участвовал в гонках « 24 часа Ле-Мана» с 1963 года. до 1965 года . Турбина BRM была адаптирована как 2S/150 с номинальной мощностью 150 л.с. Однако об использовании двигателей в автомобилях не могло быть и речи, если только не удалось значительно снизить стоимость двигателей, что, по-видимому, требовало новых материалов. ^{[ 3 ]}

Оригинальная концепция

Rover был куплен компанией Leyland Motors в 1967 году. Технический директор Leyland доктор Берти Фогг спросил, можно ли использовать 2S/150 в грузовике, и предложил переоборудовать Leyland Super Comet , имеющий двигатель мощностью 130 л.с. Дизель. Инженеры отметили, что использование двигателя примерно такой же мощности приведет к плохой экономии топлива, но Фогг настаивал. ^{[ 4 ]}

В 1968 году Leyland Motors объединилась с British Motor Holdings и стала British Leyland . Полуприцепы находились в процессе перехода к более крупным конструкциям после того, как предел веса в Великобритании был увеличен до 44 коротких тонн (40 т). В сочетании с желанием добиться мощности около 8 л.с./тонну это потребовало двигателей мощностью от 350 до 400 л.с. (л.с.). Покупка и эксплуатация турбины такой мощности будет стоить дороже, чем дизельной, но общие затраты на срок службы будут аналогичны, учитывая гораздо меньшие требования к техническому обслуживанию турбины. ^{[ 3 ]}

Что касается экономии топлива, предыдущая работа Rover позволила сократить расход топлива с 4 миль на галлон у JET1 до 31 миль на галлон у BRM. ^{[ 3 ]} Хотя дизель превосходил турбину при более низких настройках мощности, теоретические исследования показали, что турбина становится все более конкурентоспособной по мере приближения к 300 л.с., а выше этого значения становится более эффективной. ^{[ 5 ]} Учитывая типичную рабочую нагрузку во время путешествия, ожидалось, что турбина будет сжигать на 10–25 % больше топлива, но в то время это составляло от 2 до 5 % общих эксплуатационных расходов. ^{[ 3 ]}

Марк I

Двигатель представлял собой газогенераторную конструкцию с отдельной свободно вращающейся турбиной низкого давления для отбора мощности. Тепло из выхлопных газов убиралось с помощью двух дисковых керамических теплообменников. В отличие от более ранних конструкций, корпус двигателя был изготовлен из чугуна , а не из более дорогой обработанной нержавеющей стали . Относительная мягкость корпуса также оказалась поглощающей большую часть шума двигателя. Чтобы обеспечить возможность торможения двигателем и еще больше повысить экономию топлива, были использованы регулируемые форсунки турбины. Турбина отбора мощности была зацеплена непосредственно с приводным валом в соотношении 10:1. ^{[ 5 ]}

Завершением системы при использовании грузовиков была 10-ступенчатая автоматическая коробка передач , подсобный вал для запуска и отбора мощности, а позже и система охлаждения для охлаждения подшипников после остановки двигателя. Двигатель легко соответствовал британским ограничениям по уровню шума и был в 10 раз лучше по выбросам, превысив действующие на тот момент калифорнийские ограничения в 2 раза. ^{[ 6 ]}

Марк II

На основе экспериментов с ранней моделью, известной задним числом как Mark I, была построена новая версия Mark II. Среди основных изменений было удаление двухдискового теплообменника с одним диском большего размера в верхней части двигателя. Хотя это уменьшало возможности рекуперации, это было проще и означало, что накопленное тепло высвобождалось из верхней части двигателя, где оно не вызывало дальнейшего нагрева подшипников. Также было включено множество мелких перестановок и улучшений. ^{[ 7 ]}

Шесть грузовиков с двигателем Mark II были построены и отправлены на дорожные испытания в начале 1970-х годов компаниями Castrol , Esso , Shell-Mex и BP и еще три для собственного использования Leyland. Shell-Mex вернули свои через год, столкнувшись с поломками коробки передач и турбины. Однако водители хвалили его, особенно за бесшумность. ^{[ 8 ]}

Окончание проекта

Во время реализации программы быстро растущие затраты на топливо и рабочую силу считались важными проблемами. В то время это не считалось слишком серьезным, ^{[ 9 ]} но в конечном итоге это привело к краху этой концепции. Во время нефтяного кризиса 1973 года стоимость топлива выросла в три раза, и то, что когда-то было теоретическим увеличением эксплуатационных расходов на 5%, внезапно резко возросло. ^{[ 10 ]}

Это привело к чему-то вроде технологической гонки, поскольку компании, разрабатывающие турбины, в том числе Leyland, Ford и Detroit Diesel , модифицировали свои конструкции для повышения экономии топлива, в то время как конструкции традиционных дизельных двигателей делали то же самое. В конечном итоге все эти попытки были прекращены. ^{[ 10 ]}

Есть некоторый вопрос, был ли этот проект когда-либо серьёзным. Проблема герметизации дисков рекуператора так и не была решена до конца, в результате двигатель имел «ужасающий» расход топлива. ^{[ 11 ]} Когда его спросили, почему компания продолжает свое развитие, Дональд Стоукс, барон Стоукс, генеральный директор Leyland, ответил: «Это говорит миру, что мы прогрессивная компания и что у нас отличное воображение». ^{[ 11 ]}

См. также

Турбовальный двигатель со свободной турбиной

Ссылки

Цитаты

^ Гарретт, Ньютон и Стидс 2000 , стр. 679.
^ Норбай 1975 , с. 260.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Барнард и Филлипс 1974 , с. 2.
^ Мортимер 2015 , с. 137.
^ Jump up to: ^а ^б Барнард и Филлипс 1974 , с. 3.
^ Барнард и Филлипс 1974 , с. 6.
^ Барнард и Филлипс 1974 , стр. 10–11.
^ Мортимер 2015 , с. 139.
^ Барнард и Филлипс 1974 , с. 12.
^ Jump up to: ^а ^б Фаворский, Олег (2009). Преобразование тепловой энергии в механическую: Двигатели и требования . ЭОЛСС. п. 5. ISBN 9781848260221 .
^ Jump up to: ^а ^б Мортимер 2015 , с. 138.

Библиография

Барнард, MCS; Филлипс, Пенсильвания (март 1974 г.). Газотурбинный двигатель British Leyland 2S/350/R (PDF) . Газотурбинная конференция. Цюрих: Американское общество инженеров-механиков .
Стоимость турбин составляет 2500 единиц в год. Commercial Motor , 24 января 1965 г.
Ровер с турбинными машинами
Гаррет, ТК; Ньютон, К.; Стидс, В. (2000). Автомобиль . Баттерворт-Хайнеманн . стр. 679–680. ISBN 9780080537016 .

Норбай, Январь (1975). Газотурбинный двигатель: проектирование, разработка, применение . Чилтон . ISBN 9780801957536 .

Мортимер, Джон (2015). Почти двигатель . Чилтон. ISBN 9781326177072 .

[FOOTNOTEGarrettNewtonSteeds2000679-1] Гарретт, Ньютон и Стидс 2000 , стр. 679.

[FOOTNOTENorbye1975260-2] Норбай 1975 , с. 260.

[FOOTNOTEBarnardPhillips19742-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Барнард и Филлипс 1974 , с. 2.

[FOOTNOTEMortimer2015137-4] Мортимер 2015 , с. 137.

[FOOTNOTEBarnardPhillips19743-5] Jump up to: ^а ^б Барнард и Филлипс 1974 , с. 3.

[FOOTNOTEBarnardPhillips19746-6] Барнард и Филлипс 1974 , с. 6.

[FOOTNOTEBarnardPhillips197410–11-7] Барнард и Филлипс 1974 , стр. 10–11.

[FOOTNOTEMortimer2015139-8] Мортимер 2015 , с. 139.

[FOOTNOTEBarnardPhillips197412-9] Барнард и Филлипс 1974 , с. 12.

[oleg-10] Jump up to: ^а ^б Фаворский, Олег (2009). Преобразование тепловой энергии в механическую: Двигатели и требования . ЭОЛСС. п. 5. ISBN 9781848260221 .

[FOOTNOTEMortimer2015138-11] Jump up to: ^а ^б Мортимер 2015 , с. 138.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]