Рис. 1. Роторно-поршневои двигатель

Работа ГТД протекает следующим образом. Вал одноступенчатого осевого компрессора приводится во вращение стартером.

Рис. 2. Схема автомобильной газотурбинной установки

Пусковая частота вращения составляет 25—30% номинальной. Компрессор нагнетает сжатый воздух в камеру сгорания. Одновременно с воздухом через форсунку шестеренчатым насосом в камеру сгорания подается топливо, которое, перемешиваясь с воздухом, воспламеняется электрической искрой и сгорает. Продукты сгорания поступают в турбину, где расширяются до давления, промежуточного между давлением за компрессором и давлением окружающей среды. Этого расширения достаточно для вращения вала компрессора и связанных с ним вспомогательных механизмов. Окончательное расширение продуктов сгорания происходит в тяговой турбине, куда они поступают через сопловое устройство 5. Получаемая при этом механическая энергия расходуется на движение автомобиля. Отработавшие газы выходят из турбины в атмосферу через выпускную трубу.

В ГТД отсутствуют детали с возвратно-поступательным движением. Это позволяет довести частоту вращения вала двигателя до 25000—40000 об/мин. Удельная масса двигателя такой схемы не превышает 0,35—0,5 кг/кВт. Число трущихся пар в ГТД сведено до минимума; потери на трение возникают лишь в подшипниках валов и шестернях редуктора, поэтому упрощается система смазки, а расход масла существенно снижен по сравнению с расходом в поршневом двигателе. Механический КПД двигателя весьма высок (0,92-0,94). Непрерывность процесса сгорания позволяет сжигать в единицу времени больше топлива в заданном объеме и тем самым поднять удельную мощность двигателя, что вместе с высокой частотой вращения дает возможность уменьшить габариты двигателя, упростить применяемую топливную аппаратуру. Газотурбинные двигатели обладают высокими пусковыми качествами, отработавшие в них газы имеют низкую токсичность (в шесть-семь раз ниже, чем у дизелей). Двигатели полностью уравновешены, при установке на автомобилях к ним не требуется сцепление, что значительно упрощает трансмиссию.

Недостатками газотурбинных двигателей рассмотренной схемы являются низкая экономичность на номинальном режиме, большой расход воздуха на единицу мощности, высокие требования к чистоте воздуха, поступающего в компрессор, резкое ухудшение экономичности при работе на режимах частичных нагрузок, невозможность торможения автомобиля двигателем. Кроме того, в связи с опасностью разноса тяговой турбины при внезапном сбросе нагрузки переключение передач требует специального устройства, усложняющего конструкцию коробки передач.