Из сборника «Эврика» за 1963 год.
ТУРБИНА СБРАСЫВАЕТ ЛОПАТКИ
Посмотрите, как быстро меняется привычный вид знакомых
нам машин! Корабль приобрел крылья —
и скорость его до¬
стигла немыслимых ранее пределов. Самолет, обгоняющий зву¬
ковую волну, стал подобен ракете. Нечто в этом роде, возможно,
произойдет и с газовыми турбинами.
Струя раскаленного газа бьет со сверхзвуковой скоростью.
Какая турбинная лопатка долго выдержит такую атаку? И ло¬
патки действительно недолго живут даже при нынешних темпе¬
ратурах газа, а турбинисты давно мечтают нагревать газ еще
сильнее. Для этого есть все возможности, кроме одной: не су¬
ществует на свете материал, способный выдержать напор тыся¬
чеградусного газа.
Теперь инженеры задумались над вопросом: а нельзя ли
найти совершенно иные пути решения задачи? Что, если при¬
дать газовой турбине другой вид —
отказаться от лопаток на
дисках?
Интересно: еще в 1911 году знаменитый Никола Тесла пред¬
ложил турбину без лопаток. Его турбина не нашла примене¬
ния —
она становилась экономичной только при очень высоких
температурах рабочей среды. При высоких температурах... Но
это же как раз сейчас и нужно!..
Над изучением турбины Теслы уже начали работать. По¬
строили модель для опытов. Ее ротор состоит из 11 дисков диа¬
метром около четверти метра, насаженных на общий вал. Зазор
между дисками и их толщина одинаковы —
всего 1,5 милли¬
метра. Вот, собственно, и все «конструктивное описание».
Раскаленный газ, врывающийся через рабочие каналы, соз¬
дает между дисками ротора стремительно вращающийся вихрь.
Трение газового вихря о диски заставляет ротор вращаться.
Действие понятно, а в чем все-таки преимущества? А вот в чем:
диски можно делать не из металла, а из жаростойкой керамики.
Лопатку из керамики не сделаешь: ведь лопатки в работе под¬
вержены изгибу, ударам, вибрациям. Таких испытаний никакая
керамика не внесет —
сломается. А в дисках ротора, как по¬
казали первые исследования, ни изгиб, ни удары, ни вибрация
не возникают. Есть, правда, растяжение материала —
не забы¬
вайте о центробежной силе. Но керамика очень неплохо проти¬
востоит растяжению, так что это не страшно.
Впрочем, опытная модель была еще не из керамики, а из
нержавеющей стали. Она показала мощность в 10 лошадиных
сил при скорости 6 300 оборотов в минуту. Коэффициент полез¬
ного действия оказался довольно скромным: всего 41 процент по
сравнению с 85—90 процентами у обычных газовых турбин.
Чтобы достичь экономичности на уровне современных тепловых
станций, температура газа должна быть около 3000 градусов.
Керамики, выдерживающей такую температуру, еще нет, но спе¬
циалисты уверенно говорят: скоро будет. Значит, появятся и ра¬
бочие образцы удивительных турбин, «сбросивших» лопатки.
