Почему грузовики ездят не на керосине: это вас удивит

К тому времени дизель давно стал основным видом двигателя для грузовой техники, тракторов и экскаваторов, тепловозов. Но все понимали и его недостатки: тяжелый, громоздкий, вонючий и сложный, страдающий от большого трения и связанных с ним потерь энергии.

Турбина выигрывает у него по всем этим факторам, да вдобавок может работать на широком спектре видов топлива, от керосина до угольной пыли.

С дизелями есть еще один странный момент. По исследованиям 1970-х годов выходило, что с увеличением мощности стоимость изготовления такого двигателя на единицу мощности падает, но только до определенного предела. Начиная примерно с 500 лошадиных сил, дальнейшее наращивание мощности дается непропорциональным увеличением стоимости производства.

Турбинный двигатель, напротив, начинает дешеветь, начиная с 500 л. с., и к 1000 сил становится дешевле сравнимого дизеля.

Вся тогдашняя элита автопрома, особенно в Штатах — Ford, GM, International Harvester, Leyland, Magirus-Deutz, MAN, Berliet, Freightliner, Chrysler, Kenworth, Peterbilt и Autocar — увлекалась разработкой газотурбинных двигателей. Даже Boeing сделал попытку влезть в автомобильные дела в этот момент!

Большинство пионеров постепенно отвалились, потерпев неудачу. Самым близким к успеху оказался производитель грузовиков Mack. Секретом его успеха стало умение кооперироваться. Владелец фирмы, корпорация Signal, привлекла к работе над турбинной тематикой не только собственное исследовательское крыло Garrett AiResearch, но также европейские Volvo, Cumminz и Kléckner-Humboldt-Deutz — производителя газовых турбин для разных отраслей. Так возник альянс Industrial Turbines International (ITI), поставивший целью создать турбинные двигатели не только для автомобилей, но также для военной техники, кораблей, локомотивов и электростанций.

Построенный альянсом турбовальный двигатель имел довольно продвинутую для тех времен конструкцию с двухступенчатым компрессором и двухступенчатой силовой турбиной, а также четырехступенчатым рекуператором тепловой энергии. Степень сжатия была выбрана в среднем диапазоне, примерно от 6 до 7:1.

Рекуператор заметно усложнил ее конструкцию, но сыграл важнейшую роль в будущем успехе этого двигателя. Он подогревал воздух на выходе из компрессора, дополнительно увеличивая давление и за счет этого повышая эффективность. По расчетам его создателей, за счет рекуперации КПД можно было повысить почти вдвое.

К 1979 году двигатель отладили окончательно и установили на три грузовика для опытного пробега: капотный Mack R-795S и бескапотные Cruise-Liner WS760LST и Super-Liner RWS760LST.

Испытания показали впечатляющее преимущество турбины перед дизелем. Весила она около 800 кг против примерно 1,4 тонны для дизеля той же мощности, позволяя взять на такую же величину больше груза. При этом была компактнее.

Удивительнее всего, что расходовала она на 9% меньше топлива в пересчете на тонну груза. Наконец, она доказала свою потрясающую живучими: на испытаниях случалось, что воздухозаборник засасывал мусор, но турбина продолжала нормально работать.

Водителям турбины тоже безумно нравились. Они не создавали тряску, были очень тихими на холостых оборотах, не дергались при нажатии на педаль газа и хорошо работали в паре с механической коробкой передач. У них был даже моторный тормоз — режим для спуска со склона, в котором двигатель работает на торможение, не потребляя топливо.

У турбины все же было два серьезных недостатка: горячий выхлоп и шумность на полной мощности. Говорят, припаркованный грузовик мог спалить стоящее в струе выхлопа дерево.

Впрочем, со временем эти проблемы удалось бы решить. А вот третья проблема оказалась неразрешимой. Дело в том, что турбины оказались эффективны только с большой загрузкой — именно в этом режиме они бьют дизель по экономичности. Однако вес грузовиков в большинстве стран ограничивают, чтобы они не разбивали дороги. В условиях такой компромиссной загрузки дизель все-таки эффективнее.

В 1980-х появились дизели нового поколения, которые были на голову лучше прежних — за их появление надо сказать спасибо первому и второму нефтяным кризисам, заставивший автопроизводителей пересмотреть их конструкцию. Соревноваться с ними турбина уже не могла, и Mack закрыл свой проект.

В истории случалось, когда некая технология, проигравшая в прошлом, возвращалась на новом витке технического прогресса. Кто знает, может быть, мы еще увидим газовую турбину на серийном автомобиле.

Но может случиться и так, что дизель отправит в историю не она, а электрические и водородные двигатели. Не будем забегать вперед.