General Motors Firebird представляет собой квартет прототипов автомобилей , которые General Motors (GM) спроектировала для автосалонов Motorama 1953, 1956 и 1959 годов . Дизайнеры автомобилей во главе с Харли Эрлом черпали вдохновение из инноваций в дизайне истребителей того времени. General Motors никогда не планировала эти автомобили для производства, а скорее для демонстрации крайностей в технологиях и дизайне, которых смогла достичь компания.
GM сохранила прототипы автомобилей в GM Heritage Center в Стерлинг-Хайтс, штат Мичиган . Модели автомобилей находятся в постоянной коллекции музея Генри Форда в Дирборне , и автомобили по-прежнему регулярно появляются на автошоу.
Традиция предлагать прототипы автомобилей продолжилась с серией Pontiac Banshee . С 1967 по 2002 год подразделение Pontiac корпорации GM продавало свою линейку пони-каров Firebird , которая не имела прямого отношения к этой серии концепт-каров Firebird.
General Motors исследовала возможность использования газотурбинных двигателей в автомобилях еще в 1940-х годах. Только в начале 1950-х годов компания начала строить настоящий двигатель под руководством Чарльза Л. МакКуэна, генерального директора исследовательских лабораторий General Motors, [1] с Эмметом Конклином, руководившим проектом. [2] [3] Причудливая максимальная скорость всех четырех концепт-каров составляет «200 миль в час». [ требуется ссылка ]
Поскольку эти концепт-кары не были привязаны конкретно к какому-либо подразделению GM, Firebird I, II и III были украшены логотипом подразделения воздушного транспорта General Motors (GMATS).
К 1953 году исследовательская группа разработала Firebird XP-21. [4] Позже его назвали Firebird I, который по сути был реактивным самолетом на колесах. Это был первый автомобиль с газотурбинным двигателем, испытанный в Соединенных Штатах . Конструкция совершенно непрактична, с куполом-пузырем над одноместной кабиной, фюзеляжем в форме пули, полностью изготовленным из стекловолокна , короткими крыльями и вертикальным хвостовым плавником. [5] Он имеет газотурбинный двигатель Whirlfire Turbo Power мощностью 370 л. с. (280 кВт), который имеет две скорости и выбрасывает реактивные выхлопы при температуре около 1250 °F (677 °C). Вес автомобиля составляет 2500 фунтов (1134 кг) с колесной базой 100 дюймов. [6]
Сначала Конклин был единственным человеком, имеющим квалификацию для управления автомобилем, и он протестировал его на скорости до 100 миль в час (160 км/ч), но при переключении на вторую передачу шины потеряли сцепление под экстремальным крутящим моментом двигателя, и он немедленно сбавил скорость, опасаясь аварии. [2] Гонщик Маури Роуз позже провел тест-драйв автомобиля на автодроме Индианаполиса . GM на самом деле никогда не намеревалась проверять мощность или скоростной потенциал газовой турбины, а лишь практическую осуществимость ее использования. Тормозная система отличается от стандартных барабанных систем тем, что барабаны находятся на внешней стороне колес, что способствует быстрому охлаждению, а крылья на самом деле имеют закрылки самолетного типа для замедления с высокой скорости.
Миниатюрная версия Firebird I венчает приз Harley J. Earl Trophy , вручаемый победителю гонки Daytona 500 .
Второй концепт-кар, Firebird II 1956 года, был спроектирован как четырехместный семейный автомобиль. Он имеет низкую и широкую конструкцию с двумя большими воздухозаборниками спереди, высоким куполом-навесом и вертикальным хвостовым плавником. Его внешний кузов полностью изготовлен из титана . [7] Мощность двигателя составляет 200 л. с. (150 кВт). Чтобы решить проблему тепла от выхлопных газов, автомобиль пропускает выхлопные газы через регенеративную систему, [7] позволяя двигателю работать почти на 1000 °F (538 °C) холоднее, а также питает аксессуары. Способен использовать различные виды топлива, наиболее распространенным из которых является керосин . [7]
Концепт-кар также был первым автомобилем, в котором General Motors использовала дисковые тормоза на всех четырех колесах, а также полностью независимую подвеску . Он также имел нерабочую систему наведения, предназначенную для использования на «шоссе будущего», где электрический провод, встроенный в дорожное полотно, посылал бы сигналы, которые помогали бы автомобилям управлять и избегать аварий. [8] Этот автомобиль появляется в спонсируемом GM короткометражном фильме « Design for Dreaming ».
Технические характеристики
Firebird III дебютировал на Motorama в 1959 году. Концепт-кар имел корпус из стекловолокна с семью короткими крыльями и хвостовыми плавниками. Это двухместный автомобиль, оснащенный газотурбинным двигателем Whirlfire GT-305 мощностью 225 л. с. (168 кВт) с двухцилиндровым бензиновым двигателем мощностью 10 л. с. (7,5 кВт) для работы всех аксессуаров. Его внешний дизайн отличается двухпузырьковым навесом и включает круиз-контроль , антиблокировочную систему тормозов и кондиционер . Он также имел воздушные тормоза, похожие на те, что используются в самолетах, которые появлялись из плоских панелей в кузове автомобиля, чтобы замедлить его на высоких скоростях; «ультразвуковой» ключ, который подавал сигнал на открытие дверей; автоматизированную систему наведения, помогающую избегать аварий; и систему рулевого управления «no hold». Рулевое управление автомобилем осуществлялось водителем с помощью джойстика, расположенного между двумя сиденьями. [10]
Технические характеристики
Firebird IV дебютировал на Всемирной выставке в Нью-Йорке 1964 года в экспозиции General Motors Futurama. Это был еще один гладкий, вдохновленный самолетами, турбинный «будущий» дизайн, который GM закодировал внутри как XP-790. Его дизайнеры задумали его для будущего, в котором автомобили будут автоматически управляться с помощью запрограммированных систем наведения, чтобы «обеспечить абсолютную безопасность на скорости, более чем в два раза превышающей возможную на скоростных автомагистралях того времени». [12] Хотя Firebird IV был заявлен как оснащенный турбинным двигателем, он был нефункциональным. GM переупаковал Firebird IV для шоу-схемы 1969 года как Buick Century Cruiser . Сообщается, что шоу-кар был раздавлен в 1980-х годах.
Технические характеристики
Фильм Motorama 1956 года «Ключ к будущему » [1] спроецировал видение будущего. Он показывает нуклеарную семью , которая разгорячена и потеет в кабриолете по пути на пляж, но они застряли в пробке на автостраде . В флэшфорварде будущего они едут на высокой скорости в кондиционированном комфорте по автоматизированной автостраде, и никаких других транспортных средств (кроме когда-то Firebird I) не видно в турбинном Firebird II. Концепция фильма заключалась в том, что General Motors обеспечит такое будущее.
Примером такого типа прогноза является подход к интеграции транспортной инфраструктуры с использованием электронного управления транспортными средствами и улучшенной инфраструктуры автомагистралей.
.png/1280px-Allison_GMT-305_(cutaway).png)
Газотурбинные двигатели Whirlfire , установленные на концепт-карах Firebird и других концепт-автобусах и грузовиках GM, представляют собой турбовальные машины со свободной турбиной и двумя каскадами: один турбовал компрессора/газификатора и один турбовал мощности/выходной мощности, имеющие общую ось без механической связи между ними. Первоначально первые разработанные двигатели ( GT-300 и 302 ) не имели регенератора , но было обнаружено, что добавление регенерации для повторного использования тепла от выхлопных газов снизило расход топлива на 1 ⁄ 2 во втором поколении GT-304 , установленном на Firebird II, поэтому последующие поколения турбин GM Whirlfire включали регенератор.
Одноступенчатый роторный компрессор выталкивает сжатый воздух радиально в камеры сгорания, где он смешивается с топливом и сжигается, а полученные газообразные продукты сгорания расширяются сначала через турбину газификатора, которая находится на том же валу и используется для привода роторного компрессора, затем через силовую турбину, которая находится на выходном валу. Скорость вращения силового вала понижается с помощью редуктора на выходном валу, чтобы сделать его совместимым с автомобильными компонентами. [13] : 43–44 Вспомогательный вал приводится в движение от вала газификатора/компрессора для вспомогательных устройств двигателя, включая насос смазочного масла шестеренчатого типа. [13] : 44
Для двигателей GT-304 и последующих регенераторы вращающегося барабана располагаются по обе стороны от турбовалов в боковых отсеках. Внутри отсеков вертикальная переборка делит регенераторы на выпускную низкого давления (занимающую примерно 2 ⁄ 3 регенератора) и впускную высокого давления (оставшуюся 1 ⁄ 3 ) секции. Когда выпускная секция регенератора проходит через выхлопные газы, она забирает отработанное тепло, затем вращение переносит его во впускную секцию, где тепло передается сжатому воздуху. [13] : 44 Регенераторы вращаются со скоростью около 30 об/мин. Помимо повышения термодинамической эффективности, регенераторы служат для приглушения шума и тепла двигателя, снижая температуру выхлопных газов. [13] : 44
Поскольку двигатели Whirlfire являются свободно-турбинными машинами, максимальный крутящий момент развивается, когда выходной вал останавливается (не вращается), и примерно вдвое превышает крутящий момент, развиваемый при полной выходной мощности. Кроме того, минимальный удельный расход топлива , а значит и максимальная эффективность, достигаются при полной мощности. [13] : 45–46
Первый двигатель, имевший внутреннее обозначение GT-300 (1953), не имел регенератора. [14] GT -300 имел выходную мощность 370 л. с. (280 кВт), когда турбина газификатора (компрессора) вращалась со скоростью 26 000 об/мин, а свободная (силовая) турбина вращалась со скоростью 13 000 об/мин. Вес всего блока двигателя составлял 775 фунтов (352 кг). Со второй горелкой двигатель был переименован в GT-302 и установлен на Firebird I (XP-21). [13] : 43 [15] [16] [17] Расход топлива на торможение (BSFC) был заметной проблемой, которая при 1,63 фунта/л.с.·ч [18] была значительно больше, чем у сопоставимого дизельного двигателя Detroit Diesel 8V71 (примерно 0,40 фунта/л.с.·ч), [19] даже несмотря на то, что турбина была на 1500 фунтов (680 кг) легче. Другие запланированные улучшения будут направлены на задержку дроссельной заслонки, вызванную ускорением турбины газификатора до пиковой скорости, и отсутствием торможения двигателем. [20]
GT-304 (1956) был первой газовой турбиной GM, включавшей регенератор, который использовал тепло выхлопных газов для подогрева всасываемого воздуха, что улучшило расход топлива до 0,77 фунта/л.с.·ч. [18] При установке на Firebird II выходная мощность GT-304 составляла 200 л.с. (150 кВт) при скорости турбины газификатора 35 000 об/мин. Турбина газификатора работала на холостом ходу со скоростью 15 000 об/мин, а силовая турбина работала со скоростью до 28 000 об/мин. Общая степень сжатия на ступени газификатора составляла 3,5:1. [21]
GT -305 (1958), установленный на Firebird III, имел мощность 225 л. с. (168 кВт) (при скорости турбины 33 000 об/мин газификатора / мощности 27 000 об/мин) [22] и весил 600–650 фунтов (270–290 кг). [23] С регенератором и дополнительными усовершенствованиями компонентов GT-305 достиг удельного расхода топлива на торможение 0,55 фунта/л. с.·ч. [18] Двигатель был переименован в GMT-305 в 1959 году, и дальнейшая разработка для серийного производства была передана от GM Research в Allison Engine Company . [18] [13] : 43
