История Chevrolet Turbo Titan III: почему грузовик с турбиной не дошёл до конвейера

Перед водителем Chevrolet Turbo Titan III находились два небольших диска с рукоятками. Они стояли на общей регулируемой панели и заменяли привычный большой руль. Под откидной кабиной работала газовая турбина, которую General Motors пыталась приспособить к перевозке тяжёлых грузов. Компания рассчитывала, что со временем такую установку можно будет предложить покупателям обычных дорожных машин.

Кабина с двумя рулевыми дисками

Turbo Titan III представили летом 1965 года. В основе тягача находились шасси и силовая структура серийного бескапотного Chevrolet, но наружные панели изготовили заново из армированного стекловолокном пластика. За кабиной располагались две ведущие оси, а к седлу присоединялся полноценный грузовой полуприцеп. Машина могла ездить и демонстрировать работу своей установки под нагрузкой.

В салоне большой рулевой обод уступил место двум плоским дискам с небольшими рукоятками у края. Их объединили в один блок на стойке, положение которого можно было подстроить под водителя. Рулевой привод работал с усилителем; на случай остановки двигателя предусматривался вспомогательный аварийный насос.

Большие воздухозаборники в углах передней части подавали воздух к турбине. В их боковины убирались вертикальные блоки из трёх фар, которые выдвигались при включении света. Благодаря этому у стоящего тягача с выключенными фарами оставались почти пустые округлые проёмы. Вместе с панорамным лобовым стеклом они придавали рабочей машине внешность выставочного концепта.

Почему турбину поставили на тягач

К этому времени у GM уже был опыт газотурбинных автомобилей Firebird II и Firebird III, а также экспериментальных автобусов. Компания проверяла, можно ли использовать на дороге двигатель с непрерывным горением топлива. Вместо поршней, которые постоянно меняют направление движения, основную работу в нём выполняют вращающиеся компрессор и турбины.

Такая установка привлекала небольшими размерами, плавностью работы и возможностью использовать разные виды топлива. У неё отсутствовали поршневая группа и связанный с ней кривошипный механизм. Инженеры рассчитывали получить компактный силовой агрегат с небольшими вибрациями, пригодный для длительной работы. Эти преимущества требовалось проверить вместе с расходом топлива, стоимостью и ресурсом.

Тяжёлый тягач выглядел подходящей машиной для таких испытаний. На междугородной трассе двигатель может долго работать с большой нагрузкой — в режиме, выгодном для газовой турбины. Однако грузовику также нужно трогаться, маневрировать, снижать скорость и стоять на месте. Установка должна была справляться со всеми этими режимами, сохраняя приемлемые расходы на перевозку груза.

Как двигатель передавал тягу колёсам

На Turbo Titan III установили двигатель GT-309. Сначала воздух поступал в компрессор, где повышалось его давление, затем — в камеру сгорания с подачей топлива. Горячий газ проходил через турбину, которая вращала компрессор. Эти узлы составляли газогенератор: он непрерывно создавал поток газа для следующей части двигателя.

Дальше поток попадал на отдельную силовую турбину. Её вал передавал вращение к трансмиссии, а газогенератор продолжал работать на собственном валу. Такая схема позволяла выходной части замедляться вплоть до остановки без остановки компрессора. Для тяжёлой машины это было полезно при трогании с места.

Силовая турбина раскручивалась примерно до 35 тысяч оборотов в минуту. Понижающий редуктор позволял передать её вращение автомобильной трансмиссии. На выходном валу двигатель развивал 280 лошадиных сил при 4000 оборотах в минуту. Дальше мощность через шестиступенчатую автоматическую коробку Allison MT-40 передавалась к задним ведущим мостам.

В заводских данных максимальный крутящий момент составлял около 1190 Н·м при остановленном выходном вале. Газогенератор в этот момент продолжал подавать поток на силовую турбину. Её способность создавать момент при остановленном валу позволила обойтись без обычного гидротрансформатора — узла, который в привычной автоматической коробке помогает тронуться и допускает разницу скоростей двигателя и трансмиссии.

Зачем двигателю возвращали тепло выхлопа

После силовой турбины газ сохранял значительный запас тепла. Если сразу выпустить его наружу, часть энергии сгоревшего топлива уйдёт с выхлопом. В GT-309 для её использования предусмотрели регенератор — теплообменный узел между выхлопом и воздухом, который готовился поступить в камеру сгорания.

Регенератор принимал тепло от выходящих газов и передавал его сжатому воздуху. Потоки при этом не смешивались. Воздух подходил к камере уже нагретым, поэтому для достижения нужной температуры требовалось сжечь меньше топлива. Такой возврат тепла был одним из основных способов сделать автомобильную турбину экономичнее.

У регенератора было и дополнительное назначение: он приглушал шум выхлопа. В описании GT-309 Chevrolet указывала, что отдельный глушитель благодаря этому не требуется.

Как совместили турбину и торможение двигателем

Раздельные валы газогенератора и силовой турбины давали свободу при разгоне, но усложняли замедление. На спуске ведущие колёса через трансмиссию могли вращать выходную часть двигателя. Для полноценного торможения требовалось передать эту мощность дальше, заставив газогенератор поглощать её.

В GT-309 для этого использовали систему Power Transfer — управляемую механическую связь между валами. При движении под нагрузкой она позволяла направлять часть мощности газогенератора в выходную передачу сверх той, что снималась силовой турбиной из потока газа. Инженеры также применяли эту связь для улучшения экономичности при неполной нагрузке, когда грузовику не требовалась вся доступная мощность.

При замедлении поток механической энергии шёл от колёс к газогенератору. Компрессор и другие связанные с ним узлы создавали сопротивление вращению, помогая тормозить автопоезд. В инженерной публикации GM 1965 года заявлялось торможение с мощностью, равной номинальной мощности двигателя. Отдельный гидравлический замедлитель в комплектации коробки не предусматривался, а для обычной остановки служили пневматические колёсные тормоза.

Что помешало серийному выпуску

Рабочий прототип позволял показать новую установку на дороге, но перевозчику предстояло оплачивать её покупку, топливо и обслуживание. Для массового выпуска требовалось изготовлять такие двигатели в больших количествах по приемлемой цене. Именно стоимость Chevrolet называла нерешённой проблемой уже в заводском буклете: турбина оставалась слишком дорогой для серийного производства.

Газотурбинный двигатель требует деталей, способных долго работать при высокой температуре и больших скоростях вращения. Жаростойкие материалы, точное изготовление и сборка обходились дорого. Регенератор и управляемая связь валов улучшали работу установки, но добавляли узлы, которые тоже нужно было производить и обслуживать. Обещание компактности само по себе не обеспечивало дешёвую машину.

Авторы инженерной публикации о GT-309 сообщали, что благодаря Power Transfer двигатель мог конкурировать с дизелем по экономичности при частичной нагрузке. Наряду со снижением расхода для серийной модели требовалось уменьшить стоимость изготовления самой установки — проблему, которую Chevrolet открыто признавала даже в рекламе своего тягача.

GM продолжала экспериментировать с автомобильными турбинами и после появления Turbo Titan III, однако серийной газотурбинной модели в её грузовой линейке не появилось. Дизель сохранял преимущества отработанного производства и сложившейся системы обслуживания. В буклете Chevrolet обещала преодолеть высокую стоимость за счёт своего производственного опыта и называла выпуск турбин вопросом времени. Рядом с этим обещанием уже стояли название шестиступенчатой коробки, характеристики мостов и размеры шин — тягач был подробно спроектирован, а приемлемую цену его двигателя ещё предстояло получить.