Les moteurs à turbine à gaz, qui vous assourdissent le plus souvent dans la rangée arrière d'un vol commercial à travers le pays, sont également utilisés dans les automobiles et les prototypes d'automobiles depuis plus de 60 ans. S'il vous semble, cher lecteur, qu'utiliser une pale de ventilateur assourdissante de 50 000 tr/min pour alimenter votre pilote quotidien semble être une mauvaise idée, vous auriez raison !
Pour les applications automobiles, les turbines étaient généralement appliquées de deux manières. Ils pourraient utiliser un système à entraînement direct où le moteur alimente directement les roues via une transmission - tout comme avec un moteur à combustion interne typique - ou un système hybride où la turbine alimente un système de moteurs électriques dans la voiture.
La complexité est toujours un problème, ce qui n'a pas empêché de nombreux fabricants différents, grands et petits, d'essayer de faire adopter la nouvelle technologie. Aujourd'hui The Drive's est là pour vous aider à comprendre à quel point ces éléments sont indiscutablement cool des expériences ratées ont cherché à changer le paysage automobile.
Les moteurs à turbine à gaz se déclinent en différentes variantes, mais tous les styles partagent trois composants essentiels :un ventilateur de compresseur pour faire tourner l'air entrant à des pressions élevées, une chambre de combustion où le carburant est brûlé pour alimenter le système et une turbine entraînée par la combustion du carburant.
La turbine est reliée au compresseur à l'aide d'un arbre, de sorte que lorsque le carburant est brûlé et que la turbine est tournée, le compresseur aspire activement plus d'air et le pousse dans la chambre de combustion, ce qui maintient la circulation de l'énergie. Son concept est similaire à celui d'un turbocompresseur, sauf qu'au lieu d'être entraîné par un flux d'air externe - les gaz d'échappement d'un moteur en marche - il est entièrement autonome.
Les moteurs à turbine dans les applications de turbopropulseurs et de turbosoufflantes à dérivation élevée sont le plus souvent vus par des personnes en dehors des applications militaires, car ils sont utilisés pour les avions civils. Ils sont bien adaptés aux applications de vol car un sous-produit de la chambre de combustion à très haute pression est le gaz d'échappement à grande vitesse, qui peut être utilisé pour la poussée. Les turbosoufflantes à faible dérivation sont fréquemment utilisées pour les chasseurs à réaction militaires modernes. Ces turbines sont souvent couplées à une seconde chambre d'injection et de combustion après la turbine. Ce système est connu sous le nom de post-combustion et fournit une poussée extrêmement élevée au prix d'une consommation de carburant et d'une chaleur élevées - files d'attente Kenny Loggins .
Quelle que soit l'application, les turbines sont extrêmement populaires pour le vol car leur compression élevée fonctionne parfaitement même dans les kilomètres d'air les plus fins au-dessus de la Terre, leur vitesse de fonctionnement relativement stable est bien adaptée à la croisière en altitude pendant des heures et leur poussée élevée permet une utilisation plus efficace du carburant.
Alors, qu'est-ce qui a poussé les ingénieurs à les utiliser pour des applications terrestres, où aucun de ces avantages ne s'applique ?
Les moteurs à turbine ont plusieurs raisons impérieuses de les considérer pour une utilisation terrestre. La première est qu'ils ont relativement peu de pièces mobiles par rapport à un moteur à combustion interne à piston et sont donc théoriquement plus fiables.
La deuxième raison est un couple absurdement élevé à bas régime à partir d'un ensemble relativement petit, en raison de la plage de puissance des turbines à gaz. Cette raison a maintenu les turbines à gaz répandues dans les locomotives de train diesel-électriques où un couple élevé est prisé pour les démarrages longs.
La dernière raison est qu'ils peuvent fréquemment fonctionner avec presque n'importe quel type de carburant, que ce soit de l'essence, du diesel et, dans le cas du président du Mexique et de sa démonstration technologique de la Chrysler Turbine dans les années 60, de la tequila - vous savez que vous venez de entendu la chanson dans votre tête aussi.
Les moteurs à turbine à gaz pour les applications automobiles existent en tant que concept depuis au moins la fin de la Seconde Guerre mondiale. Cependant, le premier moteur à turbine à gaz à usage routier a été construit et piloté par le constructeur britannique Rover dans le JET1 développé en 1950.
Le JET1 était un roadster conceptuel doté d'un moteur à turbine à entraînement direct qui était destiné à être le premier de nombreux modèles de turbines Rover à venir plus tard, mais il était poursuivi par un kilométrage terrible (environ 6 MPG) et une accélération relativement lente qui les empêchait de libérer la production. modèles dans les décennies à venir après sa construction.
Au cours des années 50, Chrysler a fait de nombreuses recherches sur la turbine à gaz, modernisant même une Plymouth de 1954 avec un moteur à turbine et la conduisant à travers les États-Unis à titre de coup publicitaire et d'exercice de test. En 1963, ils ont développé la voiture à turbine la plus célèbre et la plus largement produite, appelée à juste titre la Chrysler Turbine.
50 modèles routiers ont été construits et donnés aux membres du public pour un bail gratuit de deux ans, avec un total cumulé de 1,1 million de miles entre 1964 et 1966. Ils ont souffert de problèmes similaires à ceux du JET1, les conducteurs se plaignant d'une mauvaise consommation de carburant. , accélération extrêmement lente et bruit élevé de la turbine redline de 60 000 tr/min. Lorsque Chrysler a mis en conserve le projet Turbine, toutes les voitures à carrosserie Ghia d'origine, sauf neuf, ont été détruites, pour éviter que les relations publiques n'endommagent l'entreprise.
Dans les années 70, Toyota a tenté d'utiliser un système hybride à turbine à gaz dans plusieurs concepts, dont une Century et une Sports 800. Au lieu d'entraîner directement les roues comme dans le JET1 et la Chrysler Turbine, la turbine à gaz entraînait un générateur qui créait de l'électricité qui pourrait être envoyé directement aux moteurs des roues arrière ou stocké dans une batterie pour une utilisation ultérieure.
Ce système a été développé pour éviter les vitesses d'accélération extrêmement faibles et les problèmes potentiels de démarrage/arrêt liés à la connexion directe de la turbine à la transmission, mais le système de batterie et la complexité ont presque doublé le poids du Sports 800 tout en perdant plus de la moitié de la puissance. Toyota a abandonné la recherche hybride sur les turbines à gaz au début des années 1980 et a divisé la recherche hybride et le développement des turbines en divisions distinctes.
Plus récemment, le Marine Turbine Technologies Turbine Superbike, connu sous le nom de Y2K pour sa première année, est devenu disponible à la vente. Avec un moteur à turbine à gaz Rolls Royce 250-C18, il produit une puissance stupéfiante de 320 ch et un couple de 425 pi/lb et détient le record du monde Guinness de la moto de série la plus chère et la plus puissante jamais construite. La vitesse de pointe est de 227 MPH, mais faire l'expérience de cette course folle vous coûtera 270 000 $. Il a également été présenté dans le très terrible film Torque.
Les moteurs à turbine à gaz existent en tant que concept depuis l'an 1000 après JC, dans la Chine ancienne, lorsque l'air chauffé était utilisé pour faire tourner ce que nous appellerions maintenant une turbine pour alimenter des œuvres d'art en mouvement à exposer dans des festivals la nuit. Des brevets plus modernes sur les moteurs à turbine à gaz remontent à 1791 lorsque John Barber a breveté une conception rudimentaire pour la propulsion de voitures sans chevaux, mais le moteur à turbine à gaz n'a connu un succès industriel qu'en 1939, lorsque la centrale électrique de Neuchâtel a été mise en service en Suisse.
La même année, le Heinkel He 178 a pris son envol en tant que premier avion au monde entièrement propulsé par un turboréacteur, et malgré des problèmes de temps de vol et de fiabilité, il a ouvert la voie à l'ère des avions à réaction d'après-guerre alors que de nombreux autres fabricants de moteurs ont affiné et perfectionné le concept de jet pour avions plus tard vers la fin de la guerre.
Le Messerschmitt Me 262 allemand est devenu le premier avion à réaction utilisable en 1944, suivant les traces du He 178, et bien que son utilisation ait été limitée lorsque le Troisième Reich s'est effondré, il a prouvé que les avions à turbine étaient là pour rester car il se vantait d'un top une vitesse de près de cent milles à l'heure supérieure à celle de l'avion allié à piston le plus rapide de l'époque.
Les moteurs à turbine à gaz ne sont actuellement pas utilisés pour les voitures de série. Le concept le plus proche de la production dans un passé récent était le concept CX75 de Jaguar, qui utilisait des micro-turbines à carburant diesel pour alimenter un système hybride électrique, mais la voiture a été mise au rebut à mesure que la crise financière empirait.
Le Y2K Superbike susmentionné est le seul véhicule terrestre à usage routier qui peut être acheté, mais ils sont construits sur commande et ont des chiffres de production à un chiffre par an.
Les moteurs à turbine à gaz ont été expérimentés à plusieurs reprises dans les courses, car les principaux problèmes que les consommateurs avaient avec eux (mauvaise consommation de carburant et bruit, à savoir) étaient des problèmes beaucoup plus petits pour les équipes de course.
Les voitures les plus performantes ont été alignées par l'équipe de course STP lors de diverses courses Indy dans les années 60, à commencer par la STP Paxton Turbocar pilotée par Parnelli Jones. Propulsé par un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz ST6 placé à gauche du conducteur, il produisait 550 chevaux, avait quatre roues motrices et comportait un frein à air contrôlable par le conducteur pour la décélération. La voiture était rapide - menant presque tous les 196 tours de l' Indianapolis 500 de 1967 - mais une panne de roulement a forcé l'abandon avec huit milles à faire dans la course. En 1968, la voiture a été détruite pendant les essais et elle n'a plus jamais couru.
La Lotus 56 a suivi sur ses talons, tentant de remporter l'Indianapolis 500 avec le profil emblématique en forme de coin des voitures à roues ouvertes Lotus pendant une décennie à venir, mais le même moteur à turbine à gaz ST6 qui alimentait la STP Paxton Turbocar. Malgré les règles de l'USAC (l'instance dirigeante des courses Indy à l'époque) imposant des tailles d'admission d'air qui éliminaient presque complètement les voitures à turbine de la course, la 56 a tenté de compenser le manque de puissance avec une suspension avancée et une aérodynamique sophistiquée.
La voiture, malheureusement, a tué le pilote Mike Spence lorsqu'il a mal évalué un virage à l'entraînement et a percuté le mur du virage un. Carroll Shelby a immédiatement retiré ses autres voitures à turbine de la 500, déclarant qu'il était impossible de rendre une voiture de course à turbine compétitive en toute sécurité. L'USAC a rapidement décidé d'interdire complètement les voitures à turbine à gaz d'Indy, ce qui a sonné le glas de la 56. Elle a vécu brièvement pendant la saison 1971 de F1, mais n'a jamais connu de succès.
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Découvrez ci-dessous une vidéo de la Chrysler Turbine 1963 entièrement opérationnelle de Jay Leno !
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