карбюраторними і особливо дизельними двигунами.

Необхідність збереження повітряного басейну змусила деяких

конструкторів повернутися до майже забутої ідеї створення парового

автомобіля. Сам по собі паровий двигун екологічно абсолютно

чистий. Він або дає вихлоп водяної пари, або ж взагалі не дає

ніякого вихлопу, якщо робочий цикл замкнений. Але атмосфера

забруднюється відпрацьованими газами топки. Суттєвими недоліками

цих двигунів є висока складність та громіздкість конструкції

(парогенератор — машина — теплообмінник — конденсатор — ємність

для води), низька економічність, уразливість низькими

температурами, значний час підготовки до руху.

Нині відновився інтерес до двигуна зовнішнього згорання —

двигуна Стерлінга, ідея якого була запропонована Р. Старлінгом ще

у 1816 році. Сучасний двигун зовнішнього згорання є герметичне

закритим циліндром, заповненим над поршнем стиснутим гелієм чи

воднем. Окрім високого ККД (35-40% і більше) двигун може працювати

на будь-якому паливі й мінімально забруднює повітря монооксидом

вуглецю та вуглеводнями, оскільки пальник працює у стабільному

режимі з оптимальним співвідношенням палива і повітря, він

практично безшумний. Складними і ще не розв'язаними проблемами

залишаються складність конструкції та необхідність забезпечення

повної герметичності протягом експлуатації двигуна.

4. Газотурбінний двигун

Газотурбінний двигун – тепловий двигун, в якому газ стискається і нагрівається, а після чого енергія стиснутого і нагрітого газу перетворюється у механічну роботу на валу газової турбіни. Робочий процес газотурбінного двигуна може відбуватися з неперервним згоранням палива про постійному тиску, чи перервним згоранням палива при постійному об’ємі.

У 1971 р. англійський винахідник Д.Барбер вперше запропонував газотурбінний двигун із газогенератором, поршневим компресором, камерою згорання і газовою турбіною. Російський інженер П.Д. Кузьминський у 1892 р. розробив проект, а у 1900 р. сконструював газотурбінний двигун із згорання палива при постійному тиску, призначений для невеликого картера. В цьому газотрубному двигуні була застосована багатостінчаста газова турбіна. Випробування не були закінчені через смерть Кузьминського. У 1900-1904 р. німецький інженер Ф.Штольце намагався створити газотрубний двигун, проте не успішно. У 1906 р. французький інженер Арманго і Ш.Лемаль сконструювали газотрубний двигун працюючий на нафті із згоранням палива при постійному тиску, проте через низький коефіцієнт корисної дії він не отримав промислового застосування. У 1908 російський інженер Карав один спроектував без компресорний газотурбінний двигун з 4 камерами переривчастого згорання із газовою турбіною який при 1000 об/хв. набирав силу 1,2 кВт. У 1939 р. у Харкові в лабораторії керованою В.М. Маковським, був виготовлений двигун силою 736 кВт. У якості палива був використаний газ отриманий при підземній газифікації вугілля. Великий вклад у розвиток вдосконаленого газотурбінного двигуна внесли: А.Г. Іванченко, В.Я. Климов, Н.Д. Кузнєцов, Б.С. Стечкин і ін. Найбільшого промислового застосування отримали газотурбінні двигнути із переривним згоранням палива при постійному тиску. У такому газотурбінному двигуні стиснуте атмосферне повітря з компресора поступає у камеру згорання, також туди надходить паливо, яке згораючи нагріває повітря а потім у газовій турбіні енергія газоподібних продуктів згорання перетворюється у механічну роботу, більша частина якої витрачається на стиснення повітря у компресорі. Інша частина роботи передається на перевідний агрегат. Робота вироблена цим агрегатом являється корисною роботою газотурбінного двигуна. Корисна робота Lе відноситься до 1 кг працюючого тепла дорівнює різниці між роботою Lт розвитою турбіною при розширенні в ній газу і роботою Lк, витраченою компресором на стиск в ньому повітря. Графічно робочий цикл газотурбінного двигуна може бути представлений в PV – діаграмі. Де Р- тиск, V – об’єм. Чим вищий коефіцієнт корисної дії компресора і турбіни, тим менше Lк і більше Lт таким чином корисна робота збільшується. Підвищення температури газу перед турбіною також сприяє росту корисної роботи Lе. Економічність газотурбінного двигуна характеризується його ефективним коефіцієнтом корисної дії який являє собою відношення корисної роботи до кількості тепла, витраченого на вироблення цієї роботи. В сучасних газотурбінних двигунах кількість корисної дії компресорів і турбін удосконалено складає 0,88-0,9 і 0,9-0,92. Температура газу перед турбіною у транспортних і стаціонарних газотурбінних двигунах становить 1100-1200 К. Досягнення таких температур стало можливим завдяки виготовлення деталей газотурбінного двигуна із жаростійких матеріалів і застосування охолодження його елементів. Для підвищення коефіцієнта корисної дії тепло, яке знаходиться у висхідному зі турбіни газі використовується у робочому циклі газотрубного двигуна для підігріву стиснутого повітря поступаю чого у камеру згорання. Теплообмін між охолоджуючими газами і стиснутим повітрям поступаючим у камеру згорання відбивається у регенеративних теплообмінах, а робочий процес газотурбінного двигуна у якому утилізується тепло вихідних із турбіни газів називається регенеративним. Компресор і турбіна низького тиску знаходиться на одному валу, який не зв’язаний з валом приводу наприклад генератора. Їх частота обертів може змінюватися в залежності від режиму роботи що звичайно покращує економічність газотурбінного двигуна при часткових навантаженнях. Газотурбінні двигуни можуть працювати на газоподібному паливі (природнім газі, попутних і побічних гарячих газах, газогенераторних газах). На рідкому паливі (нафті, дизельному паливі). У газотурбінному двигуні замкнутого циклу робоче тіло після закінчення роботи у турбіні не викидається, а бере участь у наступному циклі. Такі двигуни дозволяють збільшувати одиничну силу і використовувати у них ядерне паливо. Газотурбінні двигуни зайняли широке застосування у авіації в якості основних двигунів силових установок літаків, вертольотів та безпілотних літальних апаратів, їх також використовують та теплових електростанціях, в електропоїздах, і для приводу компресорів (повітряних і газових) з одночасним виробленням електричної і теплової енергії у газовій, металургійній та хімічній промисловості, у якості теплових двигунів, газотурбовозів автобусів легкових і газових автомобілів, гусеничних тракторів,