Automóvil de turbina
Un automóvil de turbina es un automóvil propulsado por una turbina de gas. Por el hecho que el árbol primario de salida de una turbina de gas gira a un número de rpm muy elevado, las unidades aplicadas a un automóvil necesitan un sistema reductor que permita su aplicación a la transmisión de un automóvil.
Las turbinas de gas aplicadas a los vehículos automóviles constan de varias partes (veáis figura 1) que hay que identificar antes de entrar en detalles.
Las turbinas de gas tienen un consumo específico al freno más alto que los motores de pistón. Este es el motivo principal que dificulta su aplicación a los automóviles.
El enero de 1940 hubo la primera reunión entre Sir Frank Whittle (uno de los inventores del motor de reacción y directivo de la compañía Power Jet) y Maurice Wilks (ingeniero en cabeza de la firma BRM) con el objetivo de colaborar en un automóvil con motor de turbina. Después de muchos años de pruebas y de trabajos conjuntos con Rolls-Royce, a principios de 1947 Rover finalizó satisfactoriamente las pruebas de un motor de turbina adaptado al automóvil.
Se trataba de un motor de 100 CV de potencia a 55.000 rpm. había un compresor centrífugo (movido por una turbina) que enviaba el aire a dos cámaras combustión. Un golpe iniciada la combustión casi cualquier combustible que se inyectara quemaba sin problemas (gasolina, diesel, parafina,...). El consumo era excesivo y fue evidente que habría que añadir un intercambiador para mejorar el rendimiento. Un aspecto interesante era que la versión mejorada del motor (con 230 CV) tenía un régimen de funcionamiento que variaba entre las 7.000 rpm del ralentizó hasta las 55.000 rpm de velocidad máxima. Hacía falta un motor auxiliar para poner en marcha la turbina pero, un golpe en marcha, no necesitaba de ninguna caja de cambios, ni de embrague. La turbina actuaba como un enorme convertidor de par integrado en el conjunto.
La compañía francesa SOCEMA (Société de construction te de équipements mécaniques pour la aviation), fabricando turbinas de gas para el sector aeronáutico, quería fabricar un automóvil para batir el récord mundial para coches con turbina de gas. Para el motor diseñó una turbina pequeña con una potencia de 100 CV que pesaba 130 kg (modelo TGV 1 Cema Turbo). Se trataba de un turbina que constaba de un turbocompresor centrífugo movido por una turbina de alta presión (45.000 rpm) y de una turbina motriz de baja presión (a unas 23.000 rpm) que accionaba un árbol motor mediante un sistema reductor.
La parte automóvil (chasis y carrocería) fue encargada al ingeniero Jean Albert Grégoire. Sobre un chasis de aluminio colado (Alpax), adaptado del automóvil Hotchkiss-Grégoire, diseñó una carrocería muy aerodinámica y característica de plancha de aluminio.
El proyecto fracasó antes de empezar cuando Rover batió un récord que superaba el máximo previsto para el Socema-Grégoire.
El prototipo XP-21 Firebird era un monoplaça que se presentó por primera vez en el hotel Waldorf Astoria de Nueva York (General Motors Motorama, 1954). Se trataba de un vehículo de 2.500 libras de peso, de aspecto parecido a un avión, que disponía una potencia de 370 CV a 13.000 rpm. La caja de cambios era de dos velocidades. La carrocería era de resina reforzada con fibra de vidrio. El depósito de combustible (querosè), de una capacidad de 35 galones estaba situado a la parte delantera, en el morro del vehículo (!!). Las imágenes y las críticas escritas de la época muestran un diseño muy poco práctico. Los frenos de tambor estaban situados al exterior de las ruedas para un mejor enfriamiento. Con las ruedas delanteras exteriores y no carenades el conjunto debía de ser muy poco aerodinámico.
El 1954 Chrysler presentó en el hotel Waldorf Astoria un automóvil modelo Plymouth equipado con motor de turbina. Se trataba de un diseño con intercambiador de calor (“regenerator”) que, calentando el aire comprimido con los gases de escapament antes de entrar a la cámara de combustión, reducía el consumo de combustible.
Fiado investigó sobre una turbina aplicada al automóvil desde 1948. El año 1954 hizo las primeras pruebas de un prototipo al circuito construido al techo de la fábrica Lingotto. La turbina disponía de un compresor de dos etapas y una turbina única. La turbina motriz, separada de la turbina del compresor también era de un carrete único. El motor equipaba un sistema reductor desde la turbina hasta el árbol motor de salida. La carrocería y el chasis serían el proyecto del ingeniero Luigi Fabio Rape. La potencia declarada era de 250 CV (220kW) a 22.000 rpm. La velocidad máxima estimada era de unos 250 km/h. El coeficiente aerodinámico de penetración (normalmente indicado por: , or ) era de 0,14 , un récord –como más bajo – que duró treinta años.
La turbina fue modificada con dos discos cerámicos para recuperar calor, haciendo la función de intercambiadores de calor. El año 1964 no participó a Le Manso. El año 1965 acabó la cursa con la mitad de consumo de combustible que el 1963.
El año 1967, el piloto Parnelli Jones estuvo a punto de ganar la cursa de las 500 millas de Indianápolis al volante de un coche de turbina. Se trataba de un automóvil de diseño no nada convencional y completamente asimétrico. Proyectado por el ingeniero Ken Wallis el motor se situaba a la izquierda del piloto y en paralelo al mismo. Dominó la cursa hasta que se tuvo que retirar por culpa de una almohadilla que costaba seis dólares a cuatro vueltas del final.
El año 1968, el equipo formado por Andy Granatelli (patrocinador) y Colin Chapman y Maurice Philippe (director e ingeniero de Lotus, respectivamente) fabricaron un automóvil de competición para las cursas Indy, con motor de turbina y cuatro ruedas motrices. La turbina era de la United Aircraft y el sistema de transmisión de Ferguson.
El piloto Mike Spence murió en un accidente, probando este modelo de automóvil. A pesar de la desgracia, tres coches de turbina participaron en las 500 millas de Indianápolis. Conduits por Graham Hill, Joe Leonard y Arte Pollard. Leonard consiguió la pole y dominar la cursa con facilidad hasta que se rompió el árbol de la bomba de combustible. A Pollard le pasó el mismo. Finalmente Leonard pudo acabar 12è y Graham Hill 19.º
Un aspecto interesante es la superficie de entrada de aire a la turbina. Durante la cursa era de 15 pulgadas cuadradas, 96,77 cm². (El año anterior el límite del reglamento era de 45 pulgadas cuadradas, más del doble. Al final de temporada la USAC rebajó la superficie a 12 pulgadas cuadradas -77,42 cm²-, una forma de limitar la potencia de las turbinas).
El Howmet TX fue un automóvil de competición encargado por la Howmet Corporation, una compañía especializada en materiales de altas prestaciones. Diseñado por Bob McKee, disponía de un chasis tubular y una turbina Allison modelo 250C18 . La potencia era de 330 CV a 57.000 rpm. El árbol de salida, mediante un sistema de reducción, giraba a 670 rpm. El automóvil estaba clasificado como un prototipo del Grupo 6 (según la reglamentación de la época equivalente a un motor convencional de 3 litros de desplazamiento). El conjunto pesaba 650 kg.
Un automóvil Hornet, transformado con una turbina Williams, fue probado en la ciudad de Nueva York para determinar su rendimiento y el grado de contaminación. La operación estaba financiada por la National Air Pollution Control Administration (predecesora de la EPA, United States Environmental Protection Agency). El motor de turbina pesaba 113kg y medía 660x406 mm. Proporcionaba una potencia de 81 CV (60 kW) a 4.450 rpm. Los gases de escapament eran poco contaminantes.