محرك توربيني غازي

أمثلة على تكوينات التوربينات الغازية: (1) التوربين النفاث ، (2) التوربين المروحي ، (3) التوربين العمودي (موضح كمولد كهربائي)، (4) التوربين المروحي ذو نسبة الالتفافية العالية، (5) التوربين المروحي ذو نسبة الالتفافية المنخفضة والاحتراق اللاحق

التوربين الغازي هو محرك احتراق داخلي كامل ذو تدفق مستمر ، حيث يُضغط الهواء، ويُحرق الوقود في الهواء المضغوط، ويتمدد الغاز الساخن الناتج عبر التوربين . [ 1 ] يُشغل التوربين الضاغط، وقد يُنتج، بحسب التصميم، قوة دفع أو طاقة دورانية أو كليهما. يُشكل الضاغط وغرفة الاحتراق والتوربين مولد الغاز أو قلب المحرك. [ 2 ]

تعمل التوربينات الغازية وفق دورة برايتون ، وتُستخدم في دفع الطائرات ، وتوليد الطاقة الكهربائية ، ودفع السفن، والآلات الصناعية، والمضخات ، وضواغط الغاز ، وبعض المركبات البرية. [ 3 ] [ 4 ] في الطائرات، قد يُستخدم نفس قلب المحرك الأساسي في المحركات النفاثة التوربينية ، والمحركات التوربينية المروحية ، والمحركات التوربينية ذات الدفع المروحي ، والمحركات التوربينية العمودية . [ 2 ] في التطبيقات الصناعية والبحرية، تُستخدم التوربينات الغازية عادةً كمحركات ذات قدرة عمودية لتشغيل المولدات، والضواغط، والمضخات، أو المراوح. [ 1 ]

لا ينبغي الخلط بين التوربين الغازي وكل توربين يعمل بالغاز الساخن. تحتوي أجهزة مثل الشواحن التوربينية وتوربينات استعادة الطاقة المستخدمة في المحركات التوربينية المركبة على توربينات، لكنها ليست محركات توربينية غازية بحد ذاتها لأنها تفتقر إلى قلبها الخاص المكون من ضاغط-مُحرق-توربين-مولد غاز، وتعتمد على محرك ترددي منفصل كمصدر لغاز العادم. [ 1 ] [ 2 ] [ 5 ]

الجدول الزمني للتطوير

رسم تخطيطي لتوربين الغاز الخاص بجون باربر، مأخوذ من براءة اختراعه

المقدمات والمفاهيم المبكرة

  • 50: أقدم السجلات لمحرك هيرو ( إيوليبيل ). على الأرجح لم يكن له أي غرض عملي، وكان أقرب إلى كونه شيئًا مثيرًا للفضول؛ ومع ذلك، فقد أظهر مبدأً فيزيائيًا مهمًا تعتمد عليه جميع محركات التوربينات الحديثة. [ 6 ]
  • 1000: استخدم الصينيون "مصباح الحصان الراكض" ( بالصينية :走马灯، zŏumădēng ) في معارض الفوانيس منذ عهد أسرة سونغ الشمالية . عند إضاءة المصباح، يرتفع تيار الهواء الساخن ويدفع مروحةً مثبتًا عليها مجسمات لفرسان، فتُسقط ظلالهم على الشاشة الخارجية للفانوس. [ 7 ]
  • 1500: تم رسم مدخنة الدخان بواسطة ليوناردو دافنشي : يرتفع الهواء الساخن من النار عبر دوار توربيني محوري أحادي المرحلة مثبت في قناة العادم الخاصة بالمدفأة ويدير سيخ الشواء عن طريق اتصال سلسلة التروس.
  • 1791: مُنح جون باربر ، وهو إنجليزي، براءة اختراع لأول تصميم كامل لتوربين غازي. تضمن تصميمه العناصر الرئيسية للتوربينات الغازية اللاحقة، بما في ذلك ضغط الهواء، واحتراق الوقود، وتمدد الغاز الساخن عبر التوربين. [ 6 ] [ 8 ]
  • 1894: حصل السير تشارلز بارسونز على براءة اختراع فكرة دفع السفينة بواسطة توربين بخاري ، وقام ببناء سفينة تجريبية، وهي سفينة توربينيا ، التي كانت بسهولة أسرع سفينة عائمة في ذلك الوقت.
  • 1899: حصل تشارلز جوردون كورتيس على براءة اختراع أول محرك توربيني غازي في الولايات المتحدة. [ 9 ]
  • في عام 1900، قدّم سانفورد ألكسندر موس أطروحة حول التوربينات الغازية. وفي عام 1903، أصبح موس مهندسًا في قسم التوربينات البخارية التابع لشركة جنرال إلكتريك في لين، ماساتشوستس . [ 10 ] وخلال عمله هناك، طبّق بعض مفاهيمه في تطوير الشاحن التوربيني . [ 10 ]

تطوير التوربينات الغازية

نظرية التشغيل

دورة برايتون

في دورة برايتون المثالية ، يخضع المائع العامل لأربع عمليات: انضغاط متساوي الإنتروبيا، إضافة حرارة عند ضغط ثابت، تمدد متساوي الإنتروبيا، وطرد حرارة عند ضغط ثابت. [ 33 ] تُستخدم هذه الدورة المثالية لنمذجة محركات التوربينات الغازية. في التوربينات الغازية ذات الدورة المفتوحة، يتدفق الهواء باستمرار عبر الضاغط وغرفة الاحتراق والتوربين؛ ويُصرّف العادم إلى المحيط بدلاً من إعادة تدويره، لذا فإن خطوة طرد الحرارة هي تمثيل مثالي لاستبدال العادم بهواء سحب نقي. [ 34 ]

في التوربينات الغازية الحقيقية، يؤدي شغل العمود المُوَجَّه إلى الضاغط إلى رفع ضغط ودرجة حرارة الهواء الداخل. ثم تُضاف الحرارة إلى غرفة الاحتراق عن طريق حرق الوقود في الهواء المضغوط. يتمدد الغاز الناتج ذو درجة الحرارة العالية عبر التوربين، مُولِّدًا شغلًا لتشغيل الضاغط، وبحسب نوع المحرك، طاقة إضافية للعمود أو قوة دفع نفاثة. تختلف الضواغط وغرف الاحتراق والتوربينات الحقيقية عن دورة برايتون المثالية بسبب الاحتكاك والاضطراب وفقدان الضغط وانتقال الحرارة وغيرها من التأثيرات غير العكوسة.

يُسحب الهواء بواسطة ضاغط ، قد يكون محوريًا أو طاردًا مركزيًا أو مختلط التدفق أو مُركبًا. ثم يُوجّه الهواء المضغوط إلى غرفة الاحتراق ، التي قد تكون حلقية أو أسطوانية أو أسطوانية حلقية . [ 35 ] تُضيف غرفة الاحتراق حرارةً إلى الهواء المضغوط عن طريق حرق الوقود في التدفق، بينما يُستخدم جزء من هواء الضاغط أيضًا للتحكم في اللهب وتخفيفه وتبريد مكونات غرفة الاحتراق والتوربين. يتمدد الغاز الساخن الناتج عبر التوربين، الذي يستخلص طاقةً من التدفق. يُشغّل جزء من هذه الطاقة الضاغط؛ ويمكن استخدام الطاقة المتبقية لإنتاج قوة دفع نفاثة، أو تشغيل مروحة، أو تشغيل مروحة دافعة من خلال تروس تخفيض السرعة، أو تشغيل دوّار، أو علبة تروس ملحقة، أو حمل صناعي، أو مولد كهربائي. [ 36 ] [ 35 ]

يشكل الضاغط وغرفة الاحتراق والتوربين الذي يقود الضاغط معًا قلب المحرك، المعروف أيضًا باسم مولد الغاز، لأن ناتجه هو غاز ساخن عالي الطاقة. [ 37 ]

إذا كان المحرك مزودًا بتوربين إضافي لتشغيل مولد صناعي، أو دوار مروحية، أو مروحة بحرية، أو مروحة عادية، أو أي حمل آخر، فإن نسبة أكبر من طاقة التدفق تُستخلص على شكل شغل عمود الدوران. في بعض التصاميم، يكون هذا التوربين مستقلًا ميكانيكيًا عن مولد الغاز، ويُسمى حينها توربين الطاقة الحرة. في المحرك التوربيني المروحي ، يستخلص التوربين شغلًا إضافيًا لتشغيل المروحة، بينما قد تُساهم بعض طاقة العادم المتبقية في قوة دفع المحرك النفاث. في المحرك التوربيني المروحي ، تُنقل معظم طاقة الدفع المفيدة عبر المروحة؛ ففي محرك توربيني مروحي نموذجي، تُنتج المروحة ما يقارب 90% من إجمالي قوة الدفع في ظروف يومية قياسية عند مستوى سطح البحر. [ 38 ] في المحرك التوربيني النفاث ، تُستخلص طاقة كافية فقط من التدفق لتشغيل الضاغط ومكونات المحرك الأخرى؛ أما طاقة الغاز المتبقية فتُسرّع عبر فوهة لتوفير قوة الدفع النفاث التي تدفع الطائرة.

كلما صغر حجم المحرك، زادت سرعة دوران العمود اللازمة لتحقيق سرعة طرف الشفرة المطلوبة. تُعد سرعة طرف الشفرة أحد العوامل المؤثرة على نسب الضغط التي يمكن الحصول عليها من التوربين والضاغط، إلى جانب ديناميكا الهواء للشفرة، وعدد المراحل، وحدود المواد، وكفاءة المكونات. تؤثر هذه العوامل على أقصى قدرة وكفاءة يمكن للمحرك الحصول عليها. وللحفاظ على سرعة طرف الشفرة ثابتة، إذا انخفض قطر الدوار إلى النصف، يجب مضاعفة سرعة الدوران . على سبيل المثال، تعمل محركات الطائرات النفاثة الكبيرة بسرعة تتراوح بين 10000 و25000 دورة في الدقيقة، بينما قد تدور التوربينات الصغيرة بسرعة تصل إلى 500000 دورة في الدقيقة. [ 39 ]

من الناحية الميكانيكية، قد تكون التوربينات الغازية أقل تعقيدًا من بعض المحركات الترددية ، إذ قد تحتوي التوربينة الغازية البسيطة على مجموعة دوارة رئيسية واحدة، وهي الضاغط/العمود/دوار التوربينة، مع وجود أجزاء متحركة أخرى في أنظمة الوقود والملحقات. وهذا من شأنه أن يقلل تكاليف التصنيع في بعض الحالات. فعلى سبيل المثال، بتكلفة 10,000 وحدة حرارية بريطانية للمواد، أثبت محرك Jumo 004 أنه أرخص من محرك Junkers 213 المكبسي، الذي بلغت تكلفته 35,000 وحدة حرارية بريطانية ، [ 40 ] واحتاج فقط إلى 375 ساعة عمل من عمالة أقل مهارة لإكماله (بما في ذلك التصنيع والتجميع والشحن)، مقارنةً بـ 1,400 ساعة لمحرك BMW 801. [ 41 ] ومع ذلك، فقد صاحب ذلك انخفاض في الكفاءة والموثوقية في المحركات النفاثة التوربينية المنتجة في مراحلها الأولى.  

لا يعني انخفاض عدد الأجزاء المتحركة في التوربينات الغازية البسيطة بالضرورة سهولة تصنيعها مقارنةً بمحركات المكابس البسيطة. تعمل التوربينات الغازية بسرعات دوران عالية ودرجات حرارة غاز مرتفعة، وتتطلب ضواغطها وتوربيناتها أشكال شفرات دقيقة، وفجوات صغيرة، وتوازنًا دقيقًا للدوار، ومواد مقاومة للحرارة. قد تحتوي التوربينات الغازية الأكثر تطورًا، مثل محركات التوربوفان الحديثة أو توربينات محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة، على عمودين أو ثلاثة أعمدة (بكرات)، والعديد من صفوف شفرات الضاغط والتوربين، وريش ثابتة متغيرة، وأنظمة وقود وزيت وهواء وتبريد وتحكم متطورة. على سبيل المثال، محرك رولز رويس ترينت XWB هو محرك توربيني مروحي ثلاثي المحاور مزود بأنظمة ضغط منخفضة ومتوسطة وعالية منفصلة، ​​وضاغط ضغط متوسط ​​من 8 مراحل، وضاغط ضغط عالي من 6 مراحل، وتوربين ضغط عالي أحادي المرحلة، وتوربين ضغط متوسط ​​ثنائي المرحلة، وتوربين ضغط منخفض من 6 مراحل، ونظام تحكم رقمي كامل ثنائي القناة . [ 42 ]

من أهم مزايا محركات التوربينات الغازية، لا سيما في الطائرات وغيرها من التطبيقات التي تتطلب قدرة عالية مستدامة، نسبة القدرة إلى الوزن العالية. وتشير إدارة الطيران الفيدرالية إلى أن محركات التوربينات المروحية تولد قدرة أكبر لكل رطل من الوزن مقارنةً بالمحركات الترددية في نطاق سرعة الطيران من 180 إلى 350 ميلاً في الساعة. [ 43 ] ونظرًا لإمكانية توليد قدر كبير من الطاقة المفيدة بواسطة محرك خفيف الوزن نسبيًا، فإن التوربينات الغازية تُعدّ خيارًا مثاليًا للطائرات التي تتطلب قدرة عالية، أو سرعة عالية، أو تشغيلًا مستدامًا على ارتفاعات عالية.

تُعدّ محامل الدفع ومحامل الانزلاق جزءًا أساسيًا من التصميم. وهي إما محامل زيتية هيدروديناميكية أو محامل ذات عناصر دحرجة مبردة بالزيت . تُستخدم المحامل الرقائقية في بعض الآلات الصغيرة مثل التوربينات الدقيقة [ 44 ] ، ولها أيضًا إمكانات كبيرة للاستخدام في توربينات الغاز الصغيرة/ وحدات الطاقة المساعدة [ 45 ] .

زحف

يُعدّ الحدّ من الزحف الناتج عن درجات الحرارة والإجهادات العالية أثناء التشغيل تحديًا رئيسيًا يواجه تصميم التوربينات، ولا سيما شفرات التوربينات . ويسعى المصممون باستمرار إلى رفع درجات حرارة التشغيل لزيادة الكفاءة، ولكن ذلك يأتي على حساب زيادة معدلات الزحف. ولذلك، استُخدمت عدة طرق لتحقيق الأداء الأمثل مع الحدّ من الزحف، ومن أنجحها الطلاءات عالية الأداء والسبائك الفائقة أحادية البلورة . [ 46 ] تعمل هذه التقنيات على الحدّ من التشوه الذي يحدث عبر آليات يمكن تصنيفها بشكل عام إلى انزلاق الخلع، وصعود الخلع، والتدفق الانتشارى.

توفر الطلاءات الواقية عزلًا حراريًا للشفرة، بالإضافة إلى مقاومتها للأكسدة والتآكل . غالبًا ما تكون طلاءات الحاجز الحراري (TBCs) عبارة عن سيراميك مستقر قائم على ثاني أكسيد الزركونيوم ، بينما تتكون الطلاءات المقاومة للأكسدة والتآكل (الطلاءات الرابطة) عادةً من الألومينيدات أو سبائك MCrAlY (حيث M عادةً ما يكون Fe و/أو Cr). يحد استخدام طلاءات الحاجز الحراري من تعرض الركيزة المصنوعة من السبيكة الفائقة لدرجات الحرارة العالية، مما يقلل من انتشار الأنواع النشطة (عادةً الفراغات) داخل السبيكة، ويقلل من زحف الانخلاعات والفراغات. وقد وُجد أن طبقة بسمك 1-200 ميكرومتر يمكن أن تخفض درجة حرارة الشفرة بما يصل إلى 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت) . [ 47 ] تُطبق الطلاءات الرابطة مباشرةً على سطح الركيزة باستخدام الكربنة التغليفية، وتؤدي غرضين: تحسين التصاق طلاء الحاجز الحراري، وتوفير مقاومة للأكسدة للركيزة. يشكّل الألومنيوم الموجود في طبقات الربط أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃ ) على سطح التماس بين طبقة الحماية الحرارية وطبقة الربط، مما يوفر مقاومة للأكسدة، ولكنه يؤدي أيضًا إلى تكوين منطقة انتشار بيني غير مرغوب فيها بينه وبين الركيزة. [ 48 ] وتفوق مقاومة الأكسدة عيوب منطقة الانتشار البيني، إذ تزيد من عمر الشفرة وتحدّ من فقدان الكفاءة الناتج عن تراكم الرواسب على سطحها الخارجي. [ 49 ]  

تتميز السبائك الفائقة القائمة على النيكل بقوة ومقاومة زحف محسّنة بفضل تركيبها وبنيتها المجهرية الناتجة . يُخلط النيكل غاما (γ) ذو التركيب البلوري المكعب المتمركز على الوجوه (FCC) مع الألومنيوم والتيتانيوم لترسيب توزيع متجانس لأطوار غاما برايم (γ') المتماسكة من Ni3 ( Al,Ti) . تعيق رواسب γ' الدقيقة حركة الانخلاعات وتُحدث إجهادًا عتبويًا، مما يزيد من الإجهاد اللازم لبدء الزحف. علاوة على ذلك، يُعد γ' طورًا منتظمًا من نوع L12، مما يُصعّب على الانخلاعات اختراقه. [ 50 ] يمكن إضافة عناصر حرارية أخرى ، مثل الرينيوم والروثينيوم ، في محلول صلب لتحسين مقاومة الزحف. تُقلل إضافة هذه العناصر من انتشار طور غاما برايم، وبالتالي تحافظ على مقاومة الإجهاد والقوة ومقاومة الزحف. [ 51 ] وقد أدى تطوير السبائك الفائقة أحادية البلورة إلى تحسينات كبيرة في مقاومة الزحف أيضًا. بسبب غياب حدود الحبيبات، تُزيل البلورات الأحادية ظاهرة زحف كوبل ، وبالتالي تتشوه بأنماط أقل، مما يُقلل من معدل الزحف. [ 52 ] على الرغم من أن البلورات الأحادية تُظهر زحفًا أقل عند درجات الحرارة العالية، إلا أنها تُظهر إجهادات خضوع أقل بكثير عند درجة حرارة الغرفة، حيث تُحدد قوة الشد بعلاقة هول-بيتتش. لذا، يجب توخي الحذر عند تحسين معايير التصميم للحد من الزحف عند درجات الحرارة العالية دون التأثير سلبًا على مقاومة الخضوع عند درجات الحرارة المنخفضة.

الأنواع

أنواع محركات الطائرات النفاثة

محركات الطائرات النفاثة

نموذج نموذجي لمحرك توربيني نفاث غازي ذي تدفق محوري، وهو محرك J85 ، مقطعي للعرض. التدفق من اليسار إلى اليمين، ضاغط متعدد المراحل على اليسار، غرف احتراق في المنتصف، توربين ثنائي المراحل على اليمين.

محركات الطائرات النفاثة التي تعمل بالهواء هي توربينات غازية مُحسَّنة لإنتاج قوة الدفع من غازات العادم، أو من مراوح أنبوبية متصلة بالتوربينات الغازية. [ 53 ] [ 54 ] تُسمى المحركات النفاثة التي تُنتج قوة الدفع من الدفع المباشر لغازات العادم غالبًا بالمحركات النفاثة التوربينية . ورغم أنها لا تزال في الخدمة لدى العديد من الجيوش والمشغلين المدنيين، فقد تم التخلص التدريجي منها لصالح محركات التوربوفان نظرًا لانخفاض كفاءة استهلاك الوقود وارتفاع مستوى الضوضاء فيها. [ 35 ] أما تلك التي تُولد قوة الدفع بإضافة مروحة أنبوبية فتُسمى محركات التوربوفان أو (نادرًا) المحركات النفاثة المروحية. تُنتج هذه المحركات ما يقرب من 80% من قوة دفعها بواسطة المروحة الأنبوبية، والتي يمكن رؤيتها من مقدمة المحرك. وهي تأتي بنوعين: التوربوفان ذو نسبة الالتفاف المنخفضة والتوربوفان ذو نسبة الالتفاف العالية ، ويكمن الفرق بينهما في كمية الهواء التي تُحركها المروحة، والتي تُسمى "هواء الالتفاف". تُوفر هذه المحركات ميزة زيادة قوة الدفع دون استهلاك إضافي للوقود. [ 35 ] [ 36 ]

محركات التوربينية المروحية

محرك التوربين المروحي هو محرك توربيني يُشغّل مروحة الطائرة باستخدام علبة تروس تخفيض السرعة لتحويل سرعة تشغيل قسم التوربين العالية (التي غالبًا ما تصل إلى عشرات الآلاف) إلى سرعات منخفضة ضرورية لتشغيل المروحة بكفاءة. تكمن فائدة استخدام محرك التوربين المروحي في الاستفادة من نسبة القدرة إلى الوزن العالية للمحرك التوربيني لتشغيل المروحة، مما يسمح باستخدام محرك أصغر حجمًا وأكثر قوة. [ 36 ] تُستخدم محركات التوربين المروحي في مجموعة واسعة من طائرات رجال الأعمال مثل طائرة بيلاتوس PC-12 ، وطائرات النقل الإقليمي مثل طائرة بيتشكرافت 1900 ، وطائرات الشحن الصغيرة مثل طائرة سيسنا 208 كارافان أو طائرة دي هافيلاند كندا داش 8 ، والطائرات الكبيرة (العسكرية عادةً) مثل طائرة النقل إيرباص A400M ، وطائرة لوكهيد AC-130 ، وقاذفة القنابل الاستراتيجية توبوليف Tu-95 . بينما يمكن أن تختلف محركات التوربينات العسكرية، يوجد في السوق المدنية محركان رئيسيان: محرك برات آند ويتني كندا PT6 ، وهو محرك توربيني حر ، ومحرك هانيويل TPE331 ، وهو محرك توربيني ثابت (كان يُعرف سابقًا باسم غاريت أيريسرش 331).

توربينات الغاز المشتقة من محركات الطائرات

تطبيق LM6000 في محطة توليد الطاقة الكهربائية

تعتمد التوربينات الغازية المشتقة من محركات الطائرات عمومًا على محركات التوربينات الغازية الموجودة في الطائرات، وهي أصغر حجمًا وأخف وزنًا من التوربينات الغازية الصناعية. [ 55 ]

تُستخدم المحركات المشتقة من الطائرات في توليد الطاقة الكهربائية لقدرتها على الإيقاف والتعامل مع تغيرات الأحمال بسرعة أكبر من الآلات الصناعية. [ 56 ] كما تُستخدم في الصناعة البحرية لتقليل الوزن. ومن الأنواع الشائعة: جنرال إلكتريك LM2500 ، وجنرال إلكتريك LM6000 ، والإصدارات المشتقة من الطائرات من برات آند ويتني PW4000 ، وبرات آند ويتني FT4، ورولز رويس RB211 . [ 55 ]

قد تشمل مشتقات الطائرات أيضًا تحويلات لمحركات الطائرات العاملة. أعلنت شركة FTAI Aviation في عام 2026 عن خطط لإعادة بناء 100 محرك من طراز CFM International CFM56 سنويًا وتحويلها إلى توربينات طاقة بقدرة 25 ميغاواط. [ 57 ]

توربينات الغاز للهواة

يتزايد عدد التوربينات الغازية التي يتم استخدامها أو حتى بناؤها من قبل الهواة.

في أبسط صورها، هذه توربينات تجارية يتم الحصول عليها من فائض المعدات العسكرية أو مبيعات ساحات الخردة، ثم يتم تشغيلها للعرض كجزء من هواية جمع المحركات. [ 58 ] [ 59 ] وفي أقصى صورها، قام الهواة بإعادة بناء محركات تتجاوز قدرة الإصلاح الاحترافي، ثم استخدموها للتنافس على الرقم القياسي للسرعة البرية.

تعتمد أبسط أشكال التوربينات الغازية ذاتية الصنع على شاحن توربيني للسيارات كمكون أساسي. ويتم تصنيع غرفة احتراق وتوصيلها بين قسمي الضاغط والتوربين. [ 60 ]

كما تُصنع محركات نفاثة توربينية أكثر تطوراً، حيث يكون دفعها ووزنها الخفيف كافيين لتشغيل طائرات نموذجية كبيرة. [ 61 ] يعتمد تصميم شريكلينغ [ 61 ] على بناء المحرك بالكامل من مواد خام، بما في ذلك تصنيع عجلة ضاغط طرد مركزي من الخشب الرقائقي والإيبوكسي وخيوط ألياف الكربون الملفوفة.

تقوم العديد من الشركات الصغيرة الآن بتصنيع توربينات صغيرة وقطع غيار للهواة. وتستخدم معظم الطائرات النموذجية التي تعمل بمحركات نفاثة هذه التوربينات الصغيرة التجارية وشبه التجارية، بدلاً من بناء نماذج منزلية الصنع على غرار نموذج شريكلينغ. [ 62 ]

وحدات الطاقة المساعدة

تُستخدم التوربينات الغازية الصغيرة كوحدات طاقة مساعدة لتزويد الآلات المتحركة الأكبر حجمًا، مثل الطائرات ، بالطاقة المساعدة ، وهي من نوع التوربينات العمودية . [ 35 ] وهي تُزوّد ​​بما يلي:

  • هواء مضغوط لتكييف الهواء والتهوية على غرار آلات دورة الهواء،
  • طاقة بدء التشغيل بالهواء المضغوط لمحركات الطائرات النفاثة الكبيرة ،
  • نقل الطاقة الميكانيكية (عبر عمود الدوران) إلى علبة التروس لتشغيل الملحقات التي تعمل عبر عمود الدوران، و
  • مصادر الطاقة الكهربائية والهيدروليكية وغيرها من مصادر نقل الطاقة إلى الأجهزة المستهلكة البعيدة عن وحدة الطاقة المساعدة (APU).

توربينات الغاز الصناعية لتوليد الطاقة

تستخدم محطة توليد الطاقة Gateway ، وهي محطة توليد طاقة تعمل بالغاز ذات دورة مركبة في كاليفورنيا، اثنين من توربينات الاحتراق GE 7F.04 لحرق الغاز الطبيعي .
توربينات الغاز لتوليد الطاقة من سلسلة GE H: في تكوين الدورة المركبة ، تبلغ أعلى كفاءة ديناميكية حرارية لها 62.22٪.

تختلف التوربينات الغازية الصناعية عن التصاميم المستخدمة في صناعة الطيران في أن هياكلها ومحاملها وشفراتها تتميز ببنية أثقل. كما أنها أكثر تكاملاً مع الأجهزة التي تشغلها - والتي غالباً ما تكون مولداً كهربائياً - ومع معدات الطاقة الثانوية المستخدمة لاستعادة الطاقة المتبقية (الحرارة في الغالب).

تتفاوت أحجامها من محطات متنقلة محمولة إلى أنظمة ضخمة ومعقدة يزيد وزنها عن مئة طن، وتُوضع في مبانٍ مُخصصة. عند استخدام التوربين الغازي لتوليد الطاقة من عمود الدوران فقط، تبلغ كفاءته الحرارية حوالي 30%. مع ذلك، قد يكون شراء الكهرباء أرخص من توليدها. لذا، تُستخدم العديد من المحركات في أنظمة التوليد المشترك للحرارة والطاقة، والتي يمكن تصغير حجمها بما يكفي لدمجها في حاويات متنقلة .

تُصبح التوربينات الغازية فعّالة للغاية عند استعادة الحرارة المهدرة منها بواسطة مولد بخار لاستعادة الحرارة (HRSG) لتشغيل توربين بخاري تقليدي في دورة مركبة . [ 63 ] حقق توربين جنرال إلكتريك 9HA بقدرة 605 ميجاواط معدل كفاءة بلغ 62.22% عند درجات حرارة تصل إلى 1540 درجة مئوية (2800 درجة فهرنهايت) . [ 64 ] في عام 2018، طرحت جنرال إلكتريك توربين HA بقدرة 826 ميجاواط بكفاءة تزيد عن 64% في الدورة المركبة بفضل التطورات في التصنيع الإضافي والاختراقات في مجال الاحتراق، مرتفعةً من 63.7% في طلبات عام 2017، وهي على المسار الصحيح لتحقيق 65% بحلول أوائل العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين. [ 65 ] في مارس 2018، حققت جنرال إلكتريك للطاقة كفاءة إجمالية بلغت 63.08% لتوربين 7HA. [ 66 ]  

يمكن استخدام التوربينات الغازية المشتقة من محركات الطائرات في دورات مركبة، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى، ولكنها لن تصل إلى مستوى كفاءة التوربينات الغازية الصناعية المصممة خصيصًا لهذا الغرض. كما يمكن تشغيلها في نظام توليد مشترك للطاقة : حيث يُستخدم العادم لتسخين المساحات أو المياه، أو لتشغيل مبرد امتصاص لتبريد هواء المدخل وزيادة إنتاج الطاقة، وهي تقنية تُعرف بتبريد هواء مدخل التوربين .

من المزايا الهامة الأخرى لهذه المحطات إمكانية تشغيلها وإيقافها في غضون دقائق، مما يوفر الطاقة خلال فترات ذروة الطلب أو في حالات الطلب غير المجدولة. ونظرًا لأن محطات الطاقة أحادية الدورة (التي تعمل بتوربينات الغاز فقط) أقل كفاءة من محطات الدورة المركبة، فإنها تُستخدم عادةً كمحطات طاقة احتياطية ، حيث تعمل من عدة ساعات يوميًا إلى بضع عشرات من الساعات سنويًا، وذلك حسب الطلب على الكهرباء وقدرة التوليد في المنطقة. في المناطق التي تعاني من نقص في قدرة محطات الطاقة الأساسية أو محطات الطاقة الاحتياطية ، أو حيث تكون تكاليف الوقود منخفضة، قد تعمل محطة طاقة تعمل بتوربينات الغاز بانتظام معظم ساعات اليوم. ينتج توربين الغاز الكبير أحادي الدورة عادةً ما بين 100 و400 ميغاواط من الطاقة الكهربائية، وتبلغ كفاءته الديناميكية الحرارية 35-40% . [ 67 ]

توربينات الغاز الصناعية للتشغيل الميكانيكي

تختلف توربينات الغاز الصناعية، المستخدمة حصريًا للتشغيل الميكانيكي أو بالاشتراك مع مولد بخار استعادة، عن مجموعات توليد الطاقة في كونها أصغر حجمًا في الغالب، وتتميز بتصميم ثنائي المحور بدلًا من أحادي المحور. تتراوح قدرتها من 1 ميغاواط إلى 50 ميغاواط. تُوصل هذه المحركات مباشرةً أو عبر علبة تروس بمضخة أو ضاغط. تُستخدم معظم هذه المنشآت في قطاعي النفط والغاز. تساهم تطبيقات التشغيل الميكانيكي في زيادة الكفاءة بنحو 2%.

تتطلب منصات النفط والغاز هذه المحركات لتشغيل الضواغط التي تضخ الغاز في الآبار لدفع النفط إلى الأعلى عبر بئر أخرى، أو لضغط الغاز لنقله. كما تُستخدم هذه المحركات غالبًا لتوفير الطاقة للمنصة. ولا تحتاج هذه المنصات إلى استخدام المحرك بالتزامن مع نظام توليد مشترك للطاقة والحرارة نظرًا لحصولها على الغاز بتكلفة منخفضة للغاية (غالبًا بدون احتراق الغاز). وتستخدم الشركات نفسها مجموعات مضخات لنقل السوائل إلى البر وعبر خطوط الأنابيب على فترات زمنية مختلفة.

تخزين الطاقة بالهواء المضغوط

يسعى أحد التطورات الحديثة إلى تحسين الكفاءة بطريقة أخرى، وذلك بفصل الضاغط عن التوربين باستخدام خزان لتخزين الهواء المضغوط. في التوربين التقليدي، يُستخدم ما يصل إلى نصف الطاقة المولدة لتشغيل الضاغط. أما في نظام تخزين طاقة الهواء المضغوط، فتُستخدم الطاقة لتشغيل الضاغط، ويُطلق الهواء المضغوط لتشغيل التوربين عند الحاجة.

محركات التوربوش

تُستخدم محركات التوربينات العمودية لتشغيل الضواغط في محطات ضخ الغاز ومحطات تسييل الغاز الطبيعي. كما تُستخدم في مجال الطيران لتشغيل جميع أنواع المروحيات الحديثة باستثناء أصغرها، وتعمل كوحدة طاقة مساعدة في الطائرات التجارية الكبيرة. يحمل عمود رئيسي الضاغط وتوربينه، والذي يُسمى مع غرفة الاحتراق مولد الغاز. عادةً ما يُستخدم توربين طاقة يدور بشكل منفصل لتشغيل دوار المروحيات. يتيح السماح لمولد الغاز وتوربين الطاقة/الدوار بالدوران بسرعاتهما الخاصة مزيدًا من المرونة في تصميمهما.

توربينات الغاز الشعاعية

محرك نفاث مصغر

محركات الطائرات النفاثة المصغرة هي نسخ مصغرة من هذا المحرك الأصلي كامل الحجم.

يستخدم محرك نفاث نموذجي، أو توربين غازي مصغر أو محرك نفاث دقيق، ضاغطًا طاردًا مركزيًا.

ابتكر كورت شريكلينغ ، رائد المحركات النفاثة الدقيقة الحديثة، أحد أوائل التوربينات الدقيقة في العالم، وهو FD3/67. [ 61 ] يمكن لهذا المحرك توليد قوة دفع تصل إلى 22 نيوتن، ويمكن بناؤه من قبل معظم الأشخاص ذوي الميول الميكانيكية باستخدام أدوات هندسية أساسية، مثل مخرطة المعادن . [ 61 ]

التوربينات الصغيرة

تطورت التوربينات الدقيقة من شواحن التوربينات في محركات المكابس، ووحدات الطاقة المساعدة في الطائرات، أو محركات الطائرات النفاثة الصغيرة ، وهي توربينات تتراوح قدرتها بين 25 و500 كيلوواط، بحجم ثلاجة . تبلغ كفاءة التوربينات الدقيقة حوالي 15% بدون مُسترد حرارة ، أو من 20 إلى 30% مع وجوده، ويمكن أن تصل كفاءتها الحرارية الكهربائية المُجمعة إلى 85% في أنظمة التوليد المشترك للطاقة . [ 68 ]

الاحتراق الخارجي

معظم التوربينات الغازية هي محركات احتراق داخلي، ولكن من الممكن أيضاً تصنيع توربينات غازية ذات احتراق خارجي، وهي في الواقع نسخة توربينية من محرك الهواء الساخن . ويُشار إلى هذه الأنظمة عادةً بالرمز EFGT (توربين غازي ذو احتراق خارجي) أو IFGT (توربين غازي ذو احتراق غير مباشر).

يُستخدم الاحتراق الخارجي لتشغيل الفحم المسحوق أو الكتلة الحيوية المطحونة ناعماً (مثل نشارة الخشب) كوقود. في النظام غير المباشر، يُستخدم مبادل حراري ، ويمر هواء نقي خالٍ من نواتج الاحتراق عبر توربين الطاقة. الكفاءة الحرارية أقل في الاحتراق الخارجي غير المباشر؛ ومع ذلك، لا تتعرض شفرات التوربين لنواتج الاحتراق، ويمكن استخدام أنواع وقود أقل جودة (وبالتالي أرخص).

عند استخدام الاحتراق الخارجي، يُمكن استخدام هواء العادم من التوربين كهواء احتراق أساسي. وهذا يُقلل بشكل فعال من فقدان الحرارة الكلي، على الرغم من أن فقدان الحرارة المرتبط بعادم الاحتراق يبقى أمراً لا مفر منه.

كما أن التوربينات الغازية ذات الدورة المغلقة التي تعتمد على الهيليوم أو ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج تعد واعدة للاستخدام في توليد الطاقة الشمسية والنووية ذات درجات الحرارة العالية في المستقبل.

في المركبات السطحية

MAZ-7907 ، وهي مركبة نقل وإطلاق مزودة بمحرك توربيني كهربائي

استُخدمت التوربينات الغازية في بعض السفن والقاطرات والدبابات والسيارات التجريبية والحافلات والدراجات النارية. وفي المركبات البرية، يمكن استخدام التوربين الغازي إما كمحرك ميكانيكي رئيسي مباشر أو كمولد في نظام دفع هجين متسلسل أو نظام دفع توربيني -كهربائي .

تُعدّ ميزة الحفاظ على الأداء على ارتفاعات عالية مقارنةً بمحركات المكابس ، وخاصةً تلك التي تعمل بسحب الهواء الطبيعي ، إحدى أهم مزايا التوربينات الغازية في الطائرات، إلا أنها غير ذات صلة عمومًا بالمركبات البرية. مع ذلك، لا تزال نسبة القدرة إلى الوزن العالية وحجمها الصغير مفيدة، لا سيما في المركبات العسكرية، وأنظمة الدفع البحرية، والمركبات الثقيلة المتخصصة.

توفر التوربينات الغازية طاقة عالية من محرك صغير وخفيف نسبيًا، لكنها تعاني من عيوب في العديد من تطبيقات المركبات على الطرق. فهي عادةً ما تكون أقل استجابة وكفاءة من محركات المكابس ضمن نطاق واسع من السرعات والأحمال المطلوبة في القيادة العادية. في المركبات الهجينة المتسلسلة ، تُخفف هذه المشاكل لأن التوربين يعمل بشكل أساسي كمولد عند نقطة تشغيل أكثر كفاءة، بينما تُوفر البطاريات أو المكثفات الفائقة الطاقة اللازمة لتلبية الطلب العابر. كما يُمكن لناقل الحركة المتغير باستمرار أن يُقلل، وإن لم يُلغِ تمامًا، عدم التوافق بين تشغيل التوربين ومتطلبات قيادة المركبة على الطريق.

لطالما كانت تكلفة إنتاج التوربينات الغازية الصغيرة أعلى من تكلفة إنتاج محركات المكابس، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن محركات المكابس كانت تُنتج بكميات كبيرة. ورغم أن الشواحن التوربينية والمحركات التوربينية المركبة تستخدم أيضًا توربينات تعمل بغاز العادم، إلا أنها ليست مركبات سطحية تعمل بالتوربينات الغازية. الشاحن التوربيني عبارة عن توربين وضاغط يعملان بغاز العادم ويُستخدمان لزيادة قوة المحرك الترددي، بينما المحرك التوربيني المركب هو محرك ترددي مزود بتوربينات لاستعادة الطاقة في نظام العادم الخاص به. [ 69 ] [ 70 ]

مركبات نقل الركاب على الطرق (السيارات والدراجات والحافلات)

أُجريت العديد من التجارب على السيارات التي تعمل بمحركات التوربينات الغازية ، وأكبرها تلك التي أجرتها شركة كرايسلر . [ 71 ] [ 72 ] ومؤخرًا، ازداد الاهتمام باستخدام محركات التوربينات في السيارات الكهربائية الهجينة. في عام 2012، حصلت شركة بلادون جيتس ، المتخصصة في تصنيع التوربينات الغازية الصغيرة ، على استثمارات لتطوير مُوسِّع نطاق فائق الخفة (ULRE) للسيارات الكهربائية. [ 73 ]

سيارات اختبارية

سيارة روفر جيت 1 موديل 1950

أُجريت أول دراسة جادة لاستخدام التوربينات الغازية في السيارات عام 1946، عندما ابتكر المهندسان روبرت كافكا وروبرت إنجرشتاين من شركة كارني أسوشيتس الهندسية في نيويورك، فكرة تصميم محرك توربيني صغير الحجم وفريد ​​من نوعه لتوفير الطاقة لسيارة ذات دفع خلفي. بعد نشر مقال في مجلة " بوبيولار ساينس" ، لم يُجرَ أي بحث إضافي بعد المرحلة النظرية. [ 74 ]

المفاهيم المبكرة (الخمسينيات/الستينيات)

في عام ١٩٥٠، كشف المصمم إف آر بيل وكبير المهندسين موريس ويلكس من شركة روفر البريطانية لصناعة السيارات عن أول سيارة تعمل بمحرك توربيني غازي. كانت سيارة JET1 ذات المقعدين مزودة بمحرك خلف المقاعد، وفتحات تهوية على جانبيها، ومخارج عادم في الجزء العلوي الخلفي. خلال الاختبارات، وصلت السيارة إلى سرعات قصوى بلغت ١٤٠ كم/ساعة (٨٧ ميل/ساعة) عند سرعة دوران للتوربين تبلغ ٥٠٠٠٠ دورة في الدقيقة. بعد عرضها في المملكة المتحدة والولايات المتحدة عام ١٩٥٠، خضعت JET1 لمزيد من التطوير، وأُجريت عليها تجارب سرعة على طريق جابيك السريع في بلجيكا في يونيو ١٩٥٢، حيث تجاوزت سرعتها ٢٤٠ كم/ساعة (١٥٠ ميل/ساعة) . [ ٧٥ ] كانت السيارة تعمل بالبنزين أو الكيروسين أو زيت الديزل ، لكن مشاكل استهلاك الوقود شكلت عائقًا كبيرًا أمام إنتاجها. تُعرض JET1 حاليًا في متحف العلوم بلندن .    

عُرضت سيارة فرنسية تعمل بالتوربينات، وهي سيارة SOCEMA-Grégoire، في معرض باريس للسيارات في أكتوبر 1952. وقد صممها المهندس الفرنسي جان-ألبير غريغوار . [ 76 ]

جي إم فايربيرد 1

كانت سيارة جي إم فايربيرد 1 أول سيارة تعمل بمحرك توربيني تُصنع في الولايات المتحدة ، وقد بدأت تجاربها في عام 1953. ورغم أن صور فايربيرد 1 قد توحي بأن قوة دفع التوربين النفاث تدفع السيارة كطائرة، إلا أن التوربين في الواقع كان يُحرك العجلات الخلفية. لم تُصمم فايربيرد 1 لتكون سيارة ركاب تجارية، وإنما صُممت لأغراض الاختبار والتقييم والعلاقات العامة فقط. [ 77 ] طُورت سيارات فايربيرد نموذجية إضافية، تعمل كل منها بتوربينات غازية، لمعارض موتوراما للسيارات في أعوام 1953 و1956 و1959. كما زُودت سلسلة من حافلات النقل العام بمحرك توربيني غازي من إنتاج جي إم للأبحاث ، بدءًا من توربو-كروزر 1 عام 1953. [ 78 ]

حجرة محرك سيارة كرايسلر توربين موديل 1963

بدأت شركة كرايسلر الأمريكية لصناعة السيارات، في عام 1954، بسيارة بليموث معدلة ، [ 79 ] وعرضت عدة نماذج أولية لسيارات تعمل بمحركات توربينية غازية، وذلك من أوائل الخمسينيات وحتى أوائل الثمانينيات. وقد صنعت كرايسلر خمسين سيارة توربينية في عام 1963، وأجرت التجربة الوحيدة التي أُجريت على المستهلكين لسيارات تعمل بمحركات توربينية غازية. [ 80 ] واستخدمت كل توربينة من توربيناتها مُسترجعًا دوارًا فريدًا ، يُعرف باسم المُجدد، والذي زاد من كفاءة المحرك. [ 79 ]

في عام 1954، كشفت شركة فيات النقاب عن سيارة نموذجية بمحرك توربيني، أطلقت عليها اسم فيات توربينا . استخدمت هذه السيارة، التي تشبه طائرة ذات عجلات، مزيجًا فريدًا من قوة الدفع النفاث والمحرك الذي يُشغل العجلات. وقد زُعم أن سرعتها تصل إلى 282 كم/ساعة (175 ميل/ساعة) . [ 81 ]  

في ستينيات القرن العشرين، كانت شركتا فورد وجنرال موتورز تعملان أيضًا على تطوير شاحنات نصف مقطورة تعمل بمحركات توربينية غازية. عرضت فورد شاحنة "بيج ريد" في معرض إكسبو العالمي عام 1964. [ 82 ] بلغ طولها مع المقطورة 29 مترًا (96 قدمًا) ، وارتفاعها 4 أمتار (13 قدمًا) ، وكانت مطلية باللون الأحمر القرمزي. احتوت الشاحنة على محرك توربيني غازي من تطوير فورد، بقوة 450 كيلوواط (600 حصان) وعزم دوران 1160 نيوتن متر (855 رطل قدم) . تضمنت مقصورة القيادة خريطة للطرق السريعة في الولايات المتحدة القارية، ومطبخًا صغيرًا، وحمامًا، وجهاز تلفزيون للسائق المساعد. ظل مصير الشاحنة مجهولًا لعقود، ولكن تم اكتشافها مجددًا في أوائل عام 2021 لدى جهة خاصة، بعد ترميمها لتصبح جاهزة للتشغيل. [ 83 ] [ 84 ] قامت شركة شيفروليه التابعة لشركة جنرال موتورز ببناء سلسلة شاحنات توربو تايتان النموذجية المزودة بمحركات توربينية، على غرار نماذج فايربيرد، بما في ذلك توربو تايتان 1 ( حوالي 1959 ، تشترك في محرك GT-304 مع فايربيرد 2)، وتوربو تايتان 2 ( حوالي 1962 ، تشترك في محرك GT-305 مع فايربيرد 3)، وتوربو تايتان 3 (1965، محرك GT-309)؛ بالإضافة إلى ذلك، عُرضت شاحنة جي إم بايسون التي تعمل بالتوربينات الغازية في معرض إكسبو العالمي عام 1964. [ 85 ]        

الانبعاثات وكفاءة استهلاك الوقود (السبعينيات/الثمانينيات)

نتيجةً لتعديلات قانون الهواء النظيف الأمريكي لعام 1970، مُوِّلَت أبحاثٌ لتطوير تكنولوجيا التوربينات الغازية للسيارات. [ 86 ] وقد أجرت شركات كرايسلر ، وجنرال موتورز ، وفورد (بالتعاون مع شركة AiResearchوأمريكان موتورز (بالاشتراك مع شركة Williams Research ) دراساتٍ على مفاهيم التصميم والمركبات. [ 87 ] كما أُجريت اختباراتٌ طويلة الأمد لتقييم كفاءة التكلفة المُقارنة. [ 88 ] وقد زُوِّدت عدة سيارات من طراز AMC Hornet بتوربين غازي صغير مُجدِّد من شركة Williams، يزن 113 كيلوغرامًا (250 رطلًا) ويُنتج 80 حصانًا (60 كيلوواط؛ 81 حصانًا متريًا) عند 4450 دورة في الدقيقة. [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ]     

في عام 1982، استخدمت شركة جنرال موتورز سيارة أولدزموبيل دلتا 88 تعمل بتوربين غازي باستخدام مسحوق غبار الفحم. وكان يُنظر إلى هذا الأمر آنذاك على أنه وسيلة للولايات المتحدة والعالم الغربي لتقليل الاعتماد على نفط الشرق الأوسط [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ].

عرضت تويوتا عدة سيارات نموذجية تعمل بمحركات توربينية غازية، مثل سيارة سينشري الهجينة التي تعمل بمحرك توربيني غازي عام 1975، وسيارة سبورتس 800 الهجينة التي تعمل بمحرك توربيني غازي عام 1979، وسيارة جي تي في عام 1985. ولم يتم إنتاج أي سيارات منها. كما عُرض محرك جي تي 24 عام 1977 دون سيارة.

التطور اللاحق

في أوائل التسعينيات، قدمت فولفو سيارة فولفو ECC التي كانت سيارة كهربائية هجينة تعمل بمحرك توربيني غازي . [ 95 ]

في عام 1993، طورت جنرال موتورز سيارة هجينة من سلسلة EV1 تعمل بتوربين غازي، كنموذج أولي لسيارة جنرال موتورز EV1 . وقد قام توربين من إنتاج شركة ويليامز إنترناشونال بقدرة 40 كيلوواط بتشغيل مولد كهربائي يغذي نظام الدفع الكهربائي الذي يعمل بالبطارية . وتضمن تصميم التوربين جهاز استعادة الحرارة. وفي عام 2006، دخلت جنرال موتورز في مشروع سيارة EcoJet النموذجية بالتعاون مع جاي لينو .

في معرض باريس للسيارات عام 2010، عرضت جاكوار سيارتها الاختبارية جاكوار C-X75 . تتميز هذه السيارة الخارقة الكهربائية بسرعة قصوى تبلغ 328 كم /ساعة، وتتسارع من 0 إلى 100 كم/ساعة في 3.4 ثانية. تستخدم السيارة بطاريات ليثيوم أيون لتشغيل أربعة محركات كهربائية، تولد مجتمعةً قوة 780 حصانًا. تقطع السيارة مسافة 109 كم بشحنة واحدة للبطاريات، وتستخدم زوجًا من توربينات بلادون الغازية الصغيرة لإعادة شحن البطاريات، مما يزيد مداها إلى 900 كم . [ 96 ]      

سيارات السباق

سيارة STP Oil Treatment Special موديل 1967 معروضة في متحف قاعة مشاهير حلبة إنديانابوليس موتور سبيدواي ، مع توربينات الغاز من شركة برات آند ويتني.
سيارة هاوميت تي إكس موديل 1968 ، وهي سيارة السباق الوحيدة التي تعمل بالتوربينات والتي فازت بسباق

كانت أول سيارة سباق (كمفهوم فقط) مزودة بمحرك توربيني في عام 1955، وذلك من قبل مجموعة تابعة لسلاح الجو الأمريكي كمشروع هواية، باستخدام محرك توربيني مُعار من شركة بوينغ وسيارة سباق مملوكة لشركة فايرستون للإطارات والمطاط. [ 97 ] أما أول سيارة سباق مزودة بمحرك توربيني بهدف المشاركة في سباقات حقيقية، فكانت من إنتاج شركة روفر، حيث تعاون فريق بي آر إم للفورمولا 1 لإنتاج سيارة روفر-بي آر إم ، وهي سيارة كوبيه تعمل بمحرك توربيني غازي، شاركت في سباق لومان 24 ساعة عام 1963 ، بقيادة غراهام هيل وريتشي جينثر . وبلغ متوسط ​​سرعتها 173.5 كم/ ساعة (107.8 ميل/ساعة) ، بينما بلغت سرعتها القصوى 229 كم/ ساعة (142 ميل/ساعة) . انضم الأمريكي راي هيبنستال إلى شركة هاوميت وشركة ماكي للهندسة لتطوير سيارتهم الرياضية الخاصة التي تعمل بالتوربينات الغازية عام 1968، وهي سيارة هاوميت تي إكس ، التي شاركت في العديد من السباقات الأمريكية والأوروبية، وحققت فوزين، كما شاركت في سباق لومان 24 ساعة عام 1968. استخدمت السيارات توربينات غازية من إنتاج شركة كونتيننتال ، والتي سجلت في نهاية المطاف ستة أرقام قياسية عالمية في سرعة السيارات التي تعمل بالتوربينات. [ 98 ]    

في سباقات السيارات ذات العجلات المكشوفة ، كادت سيارة STP-Paxton Turbocar الثورية لعام 1967، التي قادها أسطورة السباقات ورجل الأعمال آندي غراناتيلي ، وبقيادة بارنيلي جونز، أن تفوز بسباق إنديانابوليس 500 ؛ إذ كانت السيارة المزودة بمحرك توربيني من طراز برات آند ويتني ST6B-62 متقدمةً بفارق لفة تقريبًا عن السيارة التي احتلت المركز الثاني، عندما تعطل محمل علبة التروس قبل ثلاث لفات فقط من خط النهاية. في العام التالي، فازت سيارة STP Lotus 56 التوربينية بمركز الانطلاق الأول في سباق إنديانابوليس 500، على الرغم من أن القوانين الجديدة قيّدت مدخل الهواء بشكل كبير. في عام 1971، قدّم كولن تشابمان، مدير فريق لوتس، سيارة لوتس 56B للفورمولا 1، المزودة بمحرك توربيني غازي من طراز برات آند ويتني STN 6/76. كان تشابمان معروفًا ببناء سيارات ثورية فائزة بالبطولات، لكنه اضطر إلى التخلي عن المشروع بسبب كثرة مشاكل تأخر استجابة التوربو .

الحافلات

قامت شركة جنرال موتورز بتجهيز العديد من الحافلات النموذجية في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي بسلسلة توربينات الغاز GT-30x (التي تحمل علامة "ويرلفاير") ، بما في ذلك توربو-كروزر 1 (1953، GT-300)؛ توربو-كروزر 2 (1964، GT-309)؛ توربو-كروزر 3 (1968، GT-309)؛ RTX (1968، GT-309)؛ و RTS 3T (1972). [ 99 ]

أدى ظهور محرك التوربينات من شركة كابستون إلى ظهور العديد من تصاميم الحافلات الهجينة، بدءًا من حافلة HEV-1 التي طورتها شركة AVS في تشاتانوغا، تينيسي عام 1999، وتلتها مباشرةً حافلات من شركتي Ebus وISE Research في كاليفورنيا، وشركة DesignLine في نيوزيلندا (ثم لاحقًا في الولايات المتحدة). وقد عانت حافلات AVS الهجينة المزودة بمحركات توربينات من مشاكل في الموثوقية ومراقبة الجودة، مما أدى إلى تصفية الشركة عام 2003. أما التصميم الأكثر نجاحًا من شركة Designline، فيُستخدم حاليًا في 5 مدن في 6 دول، مع أكثر من 30 حافلة عاملة حول العالم، بالإضافة إلى طلبات لتسليم مئات الحافلات إلى بالتيمور ومدينة نيويورك.

تستخدم مدينة بريشيا الإيطالية حافلات هجينة متسلسلة تعمل بالتوربينات الصغيرة على الطرق التي تمر عبر الأجزاء التاريخية من المدينة. [ 100 ]

الدراجات النارية

ظهرت دراجة MTT Turbine Superbike في عام 2000 (ومن هنا جاء اسم Y2K Superbike من شركة MTT)، وهي أول دراجة نارية إنتاجية تعمل بمحرك توربيني، وتحديدًا محرك Rolls-Royce Allison طراز 250 ذو عمود توربيني، بقوة 283 كيلوواط (380 حصانًا). وقد تم اختبار سرعتها القصوى حتى 365 كم/ساعة أو 227 ميلًا/ساعة (بحسب بعض الروايات، نفد الطريق أمام فريق الاختبار أثناء التجربة). وهي تحمل الرقم القياسي العالمي في موسوعة غينيس لأقوى دراجة نارية إنتاجية وأغلى دراجة نارية إنتاجية، بسعر 185,000 دولار أمريكي.

القطارات

تم تزويد العديد من فئات القاطرات بالتوربينات الغازية، وكان أحدثها قاطرة JetTrain من شركة Bombardier .

دبابات

جنود مشاة البحرية من الكتيبة الأولى للدبابات يقومون بتحميل توربين هانيويل AGT1500 متعدد الوقود مرة أخرى في دبابة إم 1 أبرامز في معسكر كويوت، الكويت، فبراير 2003

بدأ قسم التطوير التابع للجيش الألماني ( الفيرماخت ) في منتصف عام 1944 بدراسة عدد من تصاميم محركات التوربينات الغازية لاستخدامها في الدبابات. وكان أول تصميم لمحرك توربيني غازي مخصص لدفع المركبات القتالية المدرعة، وهو محرك GT 101 المبني على محرك BMW 003 ، مُصمماً للتركيب في دبابة بانثر . [ 101 ] ومع اقتراب نهاية الحرب، تم تزويد دبابة ياغدتايغر بأحد محركات التوربينات الغازية المذكورة آنفاً. [ 102 ]

كان الاستخدام الثاني للتوربينات الغازية في المركبات القتالية المدرعة عام 1954، عندما تم تركيب وحدة PU2979، التي طورتها شركة CA Parsons خصيصًا للدبابات ، وتجربتها في دبابة Conqueror البريطانية . [ 103 ] وقد طُورت دبابة Stridsvagn 103 في خمسينيات القرن الماضي، وكانت أول دبابة قتال رئيسية تُنتج بكميات كبيرة وتستخدم محركًا توربينيًا، وهو محرك Boeing T50 . ومنذ ذلك الحين، استُخدمت محركات التوربينات الغازية كوحدات طاقة مساعدة في بعض الدبابات، وكمحطات طاقة رئيسية في دبابات T-80 السوفيتية/الروسية ودبابات M1 Abrams الأمريكية ، وغيرها. وهي أخف وزنًا وأصغر حجمًا من محركات الديزل عند نفس القدرة المستمرة، إلا أن النماذج المُركبة حتى الآن أقل كفاءة في استهلاك الوقود من محركات الديزل المكافئة، خاصةً عند التوقف، مما يتطلب كمية أكبر من الوقود لتحقيق نفس المدى القتالي. عالجت الطرازات اللاحقة من دبابة M1 هذه المشكلة باستخدام بطاريات أو مولدات ثانوية لتشغيل أنظمة الدبابة أثناء توقفها، مما وفر الوقود بتقليل الحاجة إلى إيقاف التوربين الرئيسي. يمكن لدبابات T-80 تركيب ثلاثة خزانات وقود خارجية كبيرة لزيادة مداها. أوقفت روسيا إنتاج T-80 لصالح T-90 التي تعمل بالديزل (المبنية على T-72 )، بينما طورت أوكرانيا دبابات T-80UD وT-84 التي تعمل بالديزل بقوة تقارب قوة دبابة التوربين الغازي. يتميز محرك الديزل في دبابة لوكلير الفرنسية بنظام الشحن الفائق الهجين "هايبربار"، حيث يتم استبدال شاحن التوربين الخاص بالمحرك بالكامل بتوربين غازي صغير يعمل أيضًا كشاحن توربيني مساعد لعادم الديزل، مما يتيح التحكم في مستوى التعزيز بغض النظر عن سرعة دوران المحرك، والوصول إلى ذروة ضغط تعزيز أعلى (مقارنة بالشواحن التوربينية العادية). يسمح هذا النظام باستخدام محرك أصغر حجمًا وأخف وزنًا كمحرك للدبابة، ويزيل بشكل فعال تأخر التوربو . يمكن لهذا التوربين الغازي/الشاحن التوربيني الخاص أن يعمل بشكل مستقل عن المحرك الرئيسي كوحدة طاقة مساعدة عادية.

من الناحية النظرية، يُعد التوربين أكثر موثوقية وأسهل صيانة من محرك المكبس نظرًا لبنيته الأبسط وقلة أجزائه المتحركة، إلا أن أجزاء التوربين عمليًا تتعرض لمعدل تآكل أعلى بسبب سرعات دورانها العالية. وتتأثر شفرات التوربين بشدة بالغبار والرمال الناعمة، لذا يتطلب العمل في المناطق الصحراوية تركيب فلاتر الهواء وتغييرها عدة مرات يوميًا. ويمكن أن يتسبب تركيب فلتر غير صحيح، أو ثقبه بشظية رصاصة أو قذيفة، في تلف المحرك. كما تحتاج محركات المكبس (خاصةً المزودة بشاحن توربيني) إلى فلاتر صيانة جيدة، إلا أنها أكثر مقاومة في حال تعطل الفلتر.

مثل معظم محركات الديزل الحديثة المستخدمة في الخزانات، فإن التوربينات الغازية عادة ما تكون محركات متعددة الوقود.

التطبيقات البحرية

التوربين الغازي من معرض MGB 2009

تُستخدم التوربينات الغازية في العديد من السفن البحرية ، حيث تُقدّر قيمتها لنسبة الطاقة إلى الوزن العالية التي تتمتع بها ، وما ينتج عنها من تسارع السفن وقدرتها على الإبحار بسرعة.

كانت أول سفينة حربية تعمل بتوربينات غازية هي زورق المدفعية السريع التابع للبحرية الملكية البريطانية MGB 2009 (المعروف سابقًا باسم MGB 509 )، والذي تم تحويله عام 1947. قامت شركة متروبوليتان-فيكرز بتزويد محركها النفاث F2/3 بتوربينات طاقة. تم تحويل زورق المدفعية البخاري "غراي غوس" إلى توربينات غازية من إنتاج رولز رويس عام 1952، وبدأ تشغيله على هذا النحو منذ عام 1953. [ 104 ] أما زوارق الدورية السريعة من فئة "بولد" ، وهما "بولد بايونير" و "بولد باثفايندر"، اللذان تم بناؤهما عام 1953، فكانا أول سفينتين تم تصميمهما خصيصًا للدفع بتوربينات الغاز. [ 105 ]

كانت أولى السفن الكبيرة التي تعمل جزئياً بتوربينات الغاز هي فرقاطات البحرية الملكية من طراز 81 (فئة ترايبال) المزودة بمحركات بخارية وغازية مشتركة . وقد دخلت أول سفينة من هذا الطراز، وهي إتش إم إس أشانتي، الخدمة في عام 1961. 

أطلقت البحرية الألمانية أول فرقاطة من فئة كولن في عام 1961 مزودة بتوربينين غازيين من طراز براون، بوفيري وشركاه في أول نظام دفع مشترك يعمل بالديزل والغاز في العالم .

في عام 1962، دشّنت البحرية السوفيتية أولى مدمرات فئة كاشين البالغ عددها 25 مدمرة ، والمزودة بأربع توربينات غازية ضمن نظام دفع غازي مزدوج . استخدمت هذه السفن أربع توربينات غازية من طراز M8E، تولد طاقة تتراوح بين 54000 و72000 كيلوواط (72000 إلى 96000 حصان) . وكانت هذه السفن أولى السفن الكبيرة في العالم التي تعمل حصرياً بالتوربينات الغازية.  

سفينة كبيرة مضادة للغواصات من مشروع 61، مدمرة من فئة كاشين

كان لدى البحرية الدنماركية 6 زوارق طوربيد من فئة Søløven (النسخة التصديرية من زوارق الدورية السريعة البريطانية من فئة Brave ) في الخدمة من عام 1965 إلى عام 1990، والتي كانت تحتوي على 3 توربينات غازية بحرية من طراز Bristol Proteus (لاحقًا RR Proteus) بقدرة إجمالية تبلغ 9510 كيلوواط (12750 حصانًا) ، بالإضافة إلى محركي ديزل من طراز General Motors بقدرة 340 كيلوواط (460 حصانًا) ، لتحسين كفاءة استهلاك الوقود عند السرعات المنخفضة. [ 106 ] كما أنتجوا 10 زوارق طوربيد/صواريخ موجهة من فئة ويليموس (في الخدمة من عام 1974 إلى عام 2000) والتي كانت مزودة بثلاثة توربينات غازية من طراز رولز رويس مارين بروتيوس بقدرة 9510 كيلوواط (12750 حصانًا) ، وهي نفس قدرة زوارق فئة سولوفين، ومحركي ديزل من جنرال موتورز بقدرة 600 كيلوواط (800 حصان) ، وذلك لتحسين كفاءة استهلاك الوقود عند السرعات المنخفضة. [ 107 ]        

أنتجت البحرية السويدية 6 زوارق طوربيد من فئة سبيكا بين عامي 1966 و1967، مزودة بثلاثة توربينات من طراز بريستول سيدلي بروتيوس 1282 ، يولد كل منها 3210 كيلوواط (4300 حصان) . وانضمت إليها لاحقًا 12 سفينة مطورة من فئة نورشوبينغ، لا تزال مزودة بالمحركات نفسها. وبعد استبدال أنابيب الطوربيد الخلفية بصواريخ مضادة للسفن، خدمت هذه الزوارق كزوارق صواريخ حتى خروج آخرها من الخدمة عام 2005. [ 108 ]  

أدخلت البحرية الفنلندية سفينتين من فئة تورونما ، وهما تورونما وكارجالا ، إلى الخدمة عام 1968. زُوّدت السفينتان بتوربين غازي واحد من طراز رولز رويس أوليمبوس TM1 بقوة 16,410 كيلوواط (22,000 حصان)، وثلاثة محركات ديزل بحرية من طراز وارتسيلا للسرعات المنخفضة. كانتا أسرع سفن البحرية الفنلندية، حيث بلغت سرعتهما 35 عقدة بانتظام، و37.3 عقدة خلال التجارب البحرية. أُخرجت سفينتا تورونما من الخدمة عام 2002. تُستخدم كارجالا اليوم كمتحف في توركو ، بينما تُستخدم تورونما كورشة ميكانيكية عائمة وسفينة تدريب لكلية ساتكونتا التقنية.  

كانت السلسلة التالية من السفن البحرية الرئيسية هي المدمرات الكندية الأربع من فئة إيروكوا التي تحمل طائرات الهليكوبتر والتي دخلت الخدمة لأول مرة في عام 1972. وقد استخدمت محركي دفع رئيسيين من طراز ft-4، ومحركي رحلات من طراز ft-12، وثلاثة مولدات كهربائية من طراز سولار ساتورن بقدرة 750 كيلوواط.

توربين غازي من طراز LM2500 على متن حاملة الطائرات الأمريكية فورد 

كانت أول سفينة أمريكية تعمل بتوربينات غازية هي سفينة خفر السواحل الأمريكية "بوينت ثاتشر" ، وهي دورية دخلت الخدمة عام 1961، وكانت تعمل بتوربينين بقوة 750 كيلوواط (1000 حصان) باستخدام مراوح ذات زاوية ميل قابلة للتحكم. [ 109 ] وكانت سفن خفر السواحل الأمريكية الأكبر حجمًا من فئة "هاميلتون" ذات القدرة العالية على التحمل ، أول فئة من الدوريات الكبيرة التي تستخدم التوربينات الغازية، حيث دخلت أول سفينة منها ( USCGC Hamilton ) الخدمة عام 1967. ومنذ ذلك الحين، تم تزويد فرقاطات البحرية الأمريكية من فئة "أوليفر هازارد بيري " ، ومدمرات فئتي "سبروانس" و "أرلي بيرك" ، وطرادات الصواريخ الموجهة من فئة "تيكونديروجا" بهذه التوربينات . ومن المقرر أن تكون سفينة "يو إس إس ماكين آيلاند" ، وهي سفينة هجوم برمائية معدلة من فئة "واسب" ، أول سفينة هجوم برمائية تابعة للبحرية الأمريكية تعمل بتوربينات غازية. تعمل التوربينات الغازية البحرية في بيئة أكثر تآكلاً بسبب وجود ملح البحر في الهواء والوقود واستخدام أنواع وقود أرخص.    

البحرية المدنية

حتى أواخر أربعينيات القرن العشرين، كان معظم التقدم المحرز في مجال التوربينات الغازية البحرية حول العالم يتم في مكاتب التصميم وورش بناء المحركات، بينما قادت البحرية الملكية البريطانية وغيرها من القوات البحرية أعمال التطوير. ومع استمرار تزايد الاهتمام بالتوربينات الغازية للأغراض البحرية، سواءً البحرية أو التجارية، إلا أن قلة البيانات المتاحة حول نتائج تجارب التشغيل في مشاريع التوربينات الغازية المبكرة حدّت من عدد المشاريع الجديدة التي تم إطلاقها على السفن التجارية العابرة للبحار.

في عام 1951، استُخدمت ناقلة النفط "أوريس "، التي تعمل بالديزل والكهرباء، والتي تبلغ حمولتها الساكنة 12,290 طنًا، لاكتساب خبرة تشغيلية باستخدام توربين غازي للدفع الرئيسي في ظروف الخدمة البحرية، لتصبح بذلك أول سفينة تجارية عابرة للمحيطات تعمل بتوربين غازي. بُنيت السفينة في حوض بناء السفن "هاوثورن ليزلي" في هيبورن أون تاين بالمملكة المتحدة، وفقًا لخطط ومواصفات وضعتها شركة "أنجلو ساكسون بتروليوم" ، ودُشّنت في عيد ميلاد الأميرة إليزابيث الحادي والعشرين عام 1947. صُممت السفينة بتصميم غرفة محركات يسمح بالاستخدام التجريبي للوقود الثقيل في أحد محركاتها عالية السرعة، بالإضافة إلى إمكانية استبدال أحد محركات الديزل بتوربين غازي في المستقبل. [ 110 ] عملت السفينة أوريس تجاريًا كناقلة نفط لمدة ثلاث سنوات ونصف، مزودة بوحدة دفع ديزل-كهربائية كما تم تشغيلها في الأصل. ولكن في عام 1951، تم استبدال أحد محركاتها الأربعة التي تعمل بالديزل، والتي تبلغ قدرة كل منها 824 كيلوواط (1105 حصانًا) ، والتي كانت تُعرف باسم "الإيمان" و"الأمل" و"الصدقة" و"الحكمة"، بأول محرك توربيني غازي بحري في العالم، وهو مولد توربيني غازي ذو دورة مفتوحة بقدرة 890 كيلوواط (1200 حصانًا) من صنع شركة بريتيش تومسون-هيوستن في رغبي . بعد تجارب بحرية ناجحة قبالة ساحل نورثمبرلاند، أبحرت أوريس من هيبورن أبون تاين في أكتوبر 1951 متجهة إلى بورت آرثر في الولايات المتحدة، ثم إلى كوراساو في جنوب البحر الكاريبي، وعادت إلى أفونماوث بعد 44 يومًا في البحر، لتُكمل بنجاح رحلتها التاريخية عبر المحيط الأطلسي. خلال هذه الفترة في البحر، عملت التوربينة الغازية بوقود الديزل دون توقف غير مقصود أو أي عطل ميكانيكي. زارت السفينة لاحقًا سوانسي، وهال، وروتردام ، وأوسلو ، وساوثامبتون، قاطعةً مسافة إجمالية قدرها 13,211 ميلًا بحريًا. بعد ذلك، تم استبدال جميع محطات توليد الطاقة في السفينة "أوريس" بتوربينة غازية موصولة مباشرة بقدرة 3,910 كيلوواط (5,250 حصانًا) ، لتصبح بذلك أول سفينة مدنية تعمل حصريًا بالطاقة التوربينية الغازية.      

على الرغم من نجاح هذه الرحلة التجريبية المبكرة، لم يحل التوربين الغازي محل محرك الديزل كمصدر للدفع في السفن التجارية الكبيرة. ففي سرعات الإبحار الثابتة، كان محرك الديزل متفوقًا بشكل لا يُضاهى في مجال كفاءة استهلاك الوقود. وقد حقق التوربين الغازي نجاحًا أكبر في سفن البحرية الملكية البريطانية وغيرها من الأساطيل البحرية حول العالم، حيث تتطلب السفن الحربية تغييرات مفاجئة وسريعة في السرعة أثناء العمليات. [ 111 ]

كانت لجنة الملاحة البحرية الأمريكية تبحث عن خيارات لتحديث سفن ليبرتي التي استُخدمت في الحرب العالمية الثانية ، وكانت التوربينات الغازية الثقيلة من بين الخيارات المختارة. في عام 1956، جرى تمديد سفينة جون سيرجنت وتزويدها بتوربين غازي من طراز جنرال إلكتريك بقدرة 4900 كيلوواط (6600 حصان بخاري) مزود بنظام تجديد غازات العادم، ونظام تخفيض السرعة، ومروحة ذات زاوية ميل متغيرة . عملت السفينة لمدة 9700 ساعة باستخدام الوقود المتبقي ( الوقود C ) لمدة 7000 ساعة. بلغت كفاءة استهلاك الوقود ما يُعادل كفاءة الدفع بالبخار عند 0.318 كجم/كيلوواط (0.523 رطل/حصان بخاري) في الساعة، [ 112 ] وكان ناتج الطاقة أعلى من المتوقع عند 5603 كيلوواط (7514 حصان بخاري) نظرًا لانخفاض درجة الحرارة المحيطة في بحر الشمال عن درجة حرارة تصميم التوربين الغازي. منح هذا السفينة قدرة سرعة تصل إلى 18 عقدة، مقارنةً بـ 11 عقدة مع محطة الطاقة الأصلية، متجاوزةً بذلك السرعة المستهدفة البالغة 15 عقدة. وقد عبرت السفينة المحيط الأطلسي لأول مرة بمتوسط ​​سرعة 16.8 عقدة، على الرغم من بعض الأحوال الجوية السيئة التي واجهتها خلال الرحلة. لم يكن وقود "بانكر سي" المناسب متوفرًا إلا في موانئ محدودة نظرًا لأهمية جودته. كما كان لا بد من معالجة زيت الوقود على متن السفينة لتقليل الملوثات، وهي عملية كثيفة العمالة لم تكن قابلة للأتمتة في ذلك الوقت. في نهاية المطاف، أدى استخدام المروحة ذات الخطوة المتغيرة، والتي كانت بتصميم جديد وغير مُختبر، إلى إنهاء التجربة، حيث كشفت ثلاث عمليات فحص سنوية متتالية عن وجود تشققات ناتجة عن الإجهاد. ومع ذلك، لم يؤثر هذا سلبًا على مفهوم التوربينات الغازية للدفع البحري، وكانت التجربة ناجحة بشكل عام. وقد فتح نجاح هذه التجربة الطريق أمام المزيد من التطوير من قبل شركة جنرال إلكتريك لاستخدام التوربينات الغازية عالية الأداء في التطبيقات البحرية مع أنواع الوقود الثقيلة. [ 113 ] تم تفكيك جون سيرجنت في عام 1972 في بورتسموث، بنسلفانيا .      

Boeing Jetfoil 929-100-007 Urzela of TurboJET

أطلقت شركة بوينغ أول سفينة ركاب تعمل بمحرك نفاث مائي ، وهي بوينغ 929 ، في أبريل 1974. وكانت هذه السفن تعمل بمحركين توربينيين غازيين من طراز أليسون 501 -KF. [ 114 ]

بين عامي 1971 و1981، شغّلت شركة سيتراين لاينز خدمة نقل حاويات منتظمة بين موانئ الساحل الشرقي للولايات المتحدة وموانئ شمال غرب أوروبا عبر شمال المحيط الأطلسي، مستخدمةً أربع سفن حاويات تبلغ حمولتها 26,000 طن. كانت هذه السفن تعمل بمحركين توربينيين غازيين من طراز برات آند ويتني FT 4. حملت السفن الأربع في هذه الفئة أسماء يورولاينر ، ويوروفريتر ، وأسيالاينر ، وأسيافريتر . بعد الارتفاعات الحادة في أسعار النفط التي فرضتها منظمة الدول المصدرة للنفط (أوبك) في منتصف سبعينيات القرن الماضي، تأثرت العمليات بارتفاع تكاليف الوقود. أُجريت بعض التعديلات على أنظمة المحركات في هذه السفن للسماح بحرق نوع أقل جودة من الوقود (مثل ديزل السفن ). نجح خفض تكاليف الوقود باستخدام نوع مختلف من الوقود لم يُختبر بعد في محرك توربيني غازي بحري، إلا أن تكاليف الصيانة ارتفعت مع تغيير نوع الوقود. بعد عام 1981، تم بيع السفن وإعادة تجهيزها بمحركات تعمل بالديزل كانت أكثر اقتصادية في ذلك الوقت، لكن زيادة حجم المحرك قللت من مساحة الشحن.

كانت عبّارة GTS Finnjet أول عبّارة ركاب تستخدم توربينات غازية ، بُنيت عام 1977، وتعمل بتوربينين من طراز Pratt & Whitney FT 4C-1 DLF، يولدان 55000 كيلوواط (74000 حصان) ويدفعان السفينة إلى سرعة 31 عقدة. مع ذلك، كشفت Finnjet أيضًا عن قصور الدفع بالتوربينات الغازية في السفن التجارية، إذ جعلت أسعار الوقود المرتفعة تشغيلها غير مربح. بعد أربع سنوات من الخدمة، تم تركيب محركات ديزل إضافية على السفينة لتقليل تكاليف التشغيل خلال فترة توقف النشاط. وكانت Finnjet أيضًا أول سفينة تعمل بنظام دفع مشترك يجمع بين الديزل والكهرباء والغاز . ومن الأمثلة الأخرى على الاستخدام التجاري للتوربينات الغازية في سفن الركاب، عبّارات Stena Line السريعة من فئة HSS . تستخدم سفن فئة HSS 1500 ، وهي ستينا إكسبلورر وستينا فويجر وستينا ديسكفري ، أنظمة توليد طاقة مشتركة تعمل بالغاز الطبيعي والغاز، تتألف من محركين من طراز GE LM2500 بالإضافة إلى محرك GE LM1600، بإجمالي قدرة 68,000 كيلوواط (91,000 حصان) . أما سفينة ستينا كاريزما ، الأصغر حجماً من فئة HSS 900 ، فتستخدم محركين توربينيين من طراز ABBSTAL GT35 بقدرة إجمالية 34,000 كيلوواط (46,000 حصان) . وقد تم سحب سفينة ستينا ديسكفري من الخدمة عام 2007، لتكون ضحية أخرى لارتفاع تكاليف الوقود.      

في يوليو 2000، أصبحت سفينة "ميلينيوم" أول سفينة سياحية تعمل بمحركات توربينية غازية وبخارية معًا. زُوّدت السفينة بمولدين توربينيين غازيين من طراز جنرال إلكتريك LM2500، حيث استُخدمت حرارة العادم لتشغيل مولد توربيني بخاري ضمن نظام COGES (نظام توليد مشترك من الغاز والكهرباء والبخار). وتم توفير الدفع بواسطة محركين كهربائيين من طراز رولز رويس ميرميد. أما سفينة الركاب "آر إم إس كوين ماري 2"  فتستخدم نظامًا مشتركًا من الديزل والغاز. [ 115 ]

في تطبيقات سباقات القوارب، يستخدم قارب كاتاماران C5000 Mystic Miss GEICO موديل 2010 توربينين من طراز Lycoming T-55 لنظام الطاقة الخاص به.

التقدم في التكنولوجيا

شهدت تكنولوجيا التوربينات الغازية تطوراً مطرداً منذ نشأتها، ولا تزال تتطور باستمرار. ويسهم التطوير بشكل فعّال في إنتاج توربينات غازية أصغر حجماً ومحركات أكثر قوة وكفاءة. ومن العوامل المساعدة في هذه التطورات التصميم الحاسوبي (وتحديداً ديناميكيات الموائع الحسابية وتحليل العناصر المحدودة ) وتطوير مواد متقدمة: مواد أساسية ذات مقاومة فائقة للحرارة العالية (مثل السبائك الفائقة أحادية البلورة التي تُظهر شذوذاً في مقاومة الخضوع ) أو طبقات عازلة حرارية تحمي المادة الهيكلية من درجات الحرارة المتزايدة باستمرار. وتتيح هذه التطورات نسب انضغاط أعلى ودرجات حرارة أعلى لمدخل التوربين، واحتراقاً أكثر كفاءة، وتبريداً أفضل لأجزاء المحرك.

ساهمت ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) في تحسينات كبيرة في أداء وكفاءة مكونات محركات التوربينات الغازية، وذلك من خلال فهم أعمق لظواهر التدفق اللزج المعقد وانتقال الحرارة. ولهذا السبب، تُعدّ ديناميكيات الموائع الحسابية إحدى الأدوات الحسابية الرئيسية المستخدمة في تصميم وتطوير محركات التوربينات الغازية [ 116 ] [ 117 ] .

تضاعفت كفاءة دورة التشغيل البسيطة للتوربينات الغازية المبكرة عمليًا بإضافة التبريد البيني، والتجديد (أو الاسترداد)، وإعادة التسخين. وبالطبع، تأتي هذه التحسينات على حساب زيادة تكاليف التشغيل والتكاليف الأولية، ولا يمكن تبريرها إلا إذا عوض انخفاض تكاليف الوقود الزيادة في التكاليف الأخرى. وقد أدى انخفاض أسعار الوقود نسبيًا، والرغبة العامة في الصناعة بتقليل تكاليف التركيب، والزيادة الهائلة في كفاءة دورة التشغيل البسيطة إلى حوالي 40%، إلى قلة الإقبال على هذه التعديلات. [ 118 ]

فيما يتعلق بالانبعاثات، يكمن التحدي في رفع درجة حرارة مدخل التوربين مع خفض درجة حرارة اللهب القصوى في الوقت نفسه، وذلك لتحقيق انبعاثات أقل من أكاسيد النيتروجين والامتثال لأحدث لوائح الانبعاثات. في مايو 2011، حققت شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة درجة حرارة مدخل توربين تبلغ 1600 درجة مئوية (2900 درجة فهرنهايت) في توربين غازي بقدرة 320 ميغاواط، و460 ميغاواط في تطبيقات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة للتوربينات الغازية ، حيث تتجاوز الكفاءة الحرارية الإجمالية 60%. [ 119 ] [ 120 ]  

تم طرح محامل الرقائق المرنة تجاريًا في توربينات الغاز في تسعينيات القرن الماضي. وتستطيع هذه المحامل تحمل أكثر من مئة ألف دورة تشغيل/إيقاف، مما ألغى الحاجة إلى نظام الزيت. وقد مكّن تطبيق تقنيات الإلكترونيات الدقيقة وتقنيات تحويل الطاقة من تطوير توليد كهرباء مجدٍ تجاريًا باستخدام التوربينات الصغيرة لتوزيع الكهرباء ودفع المركبات.

في عام 2013، بدأت شركة جنرال إلكتريك تطوير محرك GE9X بنسبة ضغط تبلغ 61:1. [ 121 ]

المزايا والعيوب

فيما يلي مزايا وعيوب محركات التوربينات الغازية: [ 122 ]

تشمل المزايا ما يلي:

  • نسبة عالية جداً بين القدرة والوزن مقارنة بالمحركات الترددية.
  • أصغر من معظم المحركات الترددية ذات القدرة نفسها.
  • ينتج عن الدوران السلس للعمود الرئيسي اهتزاز أقل بكثير من المحرك الترددي.
  • يؤدي وجود عدد أقل من الأجزاء المتحركة مقارنة بالمحركات الترددية إلى انخفاض تكلفة الصيانة وزيادة الموثوقية/التوافر على مدار فترة الخدمة.
  • موثوقية أكبر، خاصة في التطبيقات التي تتطلب إنتاج طاقة عالية مستدامة.
  • تُبدد الحرارة المهدرة بالكامل تقريبًا في العادم. وينتج عن ذلك تيار عادم ذو درجة حرارة عالية يمكن استخدامه بشكل كبير لغلي الماء في دورة مركبة ، أو للتوليد المشترك للطاقة .
  • ضغوط احتراق قصوى أقل من المحركات الترددية بشكل عام.
  • تتميز وحدات التوربينات الصغيرة ذات "التوربينات الحرة" بسرعات دوران عالية، على الرغم من أن توربينات الغاز الأكبر المستخدمة في توليد الطاقة تعمل بسرعات متزامنة.
  • انخفاض تكلفة واستهلاك زيوت التشحيم.
  • يمكن تشغيله باستخدام مجموعة واسعة من أنواع الوقود.
  • انبعاثات سامة منخفضة للغاية من أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات بسبب الهواء الزائد والاحتراق الكامل وعدم وجود "انطفاء" للهب على الأسطح الباردة.

تشمل العيوب ما يلي:

  • قد تكون تكاليف المحرك الأساسية مرتفعة بسبب استخدام مواد غريبة، خاصة في التطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية (مثل دفع الطائرات).
  • أقل كفاءة من المحركات الترددية عند سرعة التباطؤ.
  • يستغرق بدء التشغيل وقتاً أطول من المحركات الترددية.
  • أقل استجابة للتغيرات في الطلب على الطاقة مقارنة بالمحركات الترددية.
  • قد يكون من الصعب كبح صوت الأزيز المميز. كما يمكن أن يصدر العادم (خاصة في المحركات النفاثة التوربينية) صوت هدير مميز.

الشركات المصنعة الكبرى

الاختبار

تُستخدم معايير الاختبار البريطانية والألمانية وغيرها من المعايير الوطنية والدولية لتوحيد الإجراءات والتعريفات المستخدمة في اختبار التوربينات الغازية. ويتم اختيار معيار الاختبار المناسب بموجب اتفاق بين المشتري والشركة المصنعة، وله أهمية بالغة في تصميم التوربين والأنظمة المرتبطة به. في الولايات المتحدة، أصدرت الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) العديد من معايير اختبار الأداء للتوربينات الغازية، بما في ذلك معيار ASME PTC 22-2014. وقد حظيت هذه المعايير باعتراف دولي واسع النطاق في مجال اختبار التوربينات الغازية. وتتمثل السمة الأهم والأكثر تميزًا لمعايير اختبار الأداء الصادرة عن ASME، بما في ذلك معيار PTC 22، في أن هامش الخطأ في القياس يُشير إلى جودة الاختبار، ولا يُستخدم كمعيار تجاري للتفاوت المسموح به.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 "محرك التوربينات الغازية" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  2. 1 2 3 "أنواع التوربينات الغازية" . مركز أبحاث غلين التابع لناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  3. "دورة برايتون الديناميكية الحرارية لمحرك التوربينات" . مركز أبحاث غلين التابع لناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  4. ^ سونتاغ، ريتشارد إي. بورجناكي، كلاوس (2006). مقدمة في الديناميكا الحرارية الهندسية ( الطبعة الثانية). جون وايلي. رقم ISBN  9780471737599.
  5. "دليل ناقل الحركة الأوتوماتيكي - مسرد مصطلحات محطة توليد الطاقة" (ملف PDF) . إدارة الطيران الفيدرالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  6. 1 2 3 4 إيكاردت، ديتريش (2014). “3.2 المحاولات المبكرة لمبدأ التوربينات الغازية”. قوة توربينات الغاز . أولدنبورغ فيرلاغ ميونيخ. رقم ISBN 9783486735710.
  7. تشانغ، ب. (14 ديسمبر 2014). لو، يونغشيانغ (محرر). تاريخ العلوم والتكنولوجيا الصينية: المجلد 3. سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 308-310 . ISBN  978-3662441626.
  8. ديفي، نورمان (1914). التوربين الغازي . نيويورك، الولايات المتحدة: شركة دي. فان نوستراند. الصفحات 206-210 . 
  9. "التاريخ - السير الذاتية، المعالم، براءات الاختراع" . الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين. 10 مارس 1905. تم الاطلاع عليه في 13 أغسطس 2012 .
  10. 1 2 Leyes، ص 231-232.
  11. باكن، لارس إي وآخرون، ص 83-88. "الذكرى المئوية لأول توربين غازي يُنتج طاقة صافية: تكريمًا لإيجيديوس إيلينغ". الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين. 2004
  12. ^ إيكاردت ، ديتريش (2022). جيت ويب . سبرينغر. ص. 27. رقم ISBN  9783658385309.
  13. أرمسترونغ، إف دبليو (2020). "فارنبورو وبدايات الدفع بالتوربينات الغازية" (ملف PDF) . مجلة تاريخ الطيران . الجمعية الملكية للملاحة الجوية.
  14. "مرحباً بكم في موقع فرانك ويتل الإلكتروني" . www.frankwhittle.co.uk . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أكتوبر 2016 .
  15. كريث، فرانك، محرر. (1998). دليل سي آر سي للهندسة الميكانيكية ( الطبعة الثانية). الولايات المتحدة: مطبعة سي آر سي. ص 222. ISBN   978-0-8493-9418-8.
  16. "جامعة بوخوم، مجلة "إن تاتش"، 2005، صفحة 5" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 13 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2012 .
  17. برون، كلاوس؛ كورتز، راينر (2019). مقدمة في نظرية التوربينات الغازية ( الطبعة الرابعة). شركة سولار توربينز. ص 15. ISBN   978-0-578-48386-3.
  18. جون غولي. 1996. "الطائرة النفاثة: فرانك ويتل واختراع المحرك النفاث". ISBN 978-1-907472-00-8
  19. إيكاردت، د. وروفلي، ب. "تكنولوجيا التوربينات الغازية المتقدمة - إنجازات تاريخية مشتركة بين ABB وBBC"، مجلة الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين، هندسة التوربينات الغازية والطاقة، 2002، ص 124، 542-549
  20. إيكاردت، ديتريش (2022). "التطورات المبكرة للمحركات النفاثة التوربينية في الولايات المتحدة الأمريكية ودول أخرى". جيت ويب . فيسبادن، ألمانيا: سبرينغر. ص 399. ISBN  978-3-658-38531-6.
  21. "Jumo 004، محرك نفاث توربيني من طراز Messerschmitt Me 262A-1a Schwalbe (Swallow)" . متحف سميثسونيان الوطني للطيران والفضاء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  22. جيفارد، هيرميون (10 أكتوبر 2016). صناعة المحركات النفاثة في الحرب العالمية الثانية: بريطانيا وألمانيا والولايات المتحدة . مطبعة جامعة شيكاغو. ISBN 978-0-226-38859-5.
  23. إيكاردت، د. "محطة توليد الطاقة بالتوربينات الغازية". 2014. ISBN 978-3-11-035962-6
  24. "التطورات في مجال الدفع بعد الحرب" . صحيفة التايمز . 15 يونيو 1953. ص 20. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يناير 2021 . 
  25. نون، روبرت هـ (25 فبراير 1977). التوربينات الغازية البحرية - المملكة المتحدة تقدم دراسة حالة في التطوير التكنولوجي (ملف PDF) (تقرير). مكتب البحوث البحرية الأمريكي. ص 5. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 19 أبريل 2021. 
  26. لانغستون، لي س. (6 فبراير 2017). "كل شفرة عبارة عن بلورة واحدة" . مجلة ساينتست الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يناير 2019 .
  27. هادا، ساتوشي؛ وآخرون . "نتائج اختبار أول توربين غازي من سلسلة J في العالم يعمل بدرجة حرارة 1600 درجة مئوية" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 16 أكتوبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أكتوبر 2015 . 
  28. "التوربينات الغازية تتجاوز حاجز كفاءة 60%" . التوليد المشترك وإنتاج الطاقة في الموقع . 5 يناير 2010. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2013.
  29. «توربينات الغاز HA من جنرال إلكتريك تحقق ثاني رقم قياسي عالمي في الكفاءة» (بيان صحفي). جنرال إلكتريك للطاقة. 27 مارس 2018. تاريخ الاطلاع: 23 يونيو 2026 .
  30. «محرك GE9X يحصل على شهادة إدارة الطيران الفيدرالية» . جي إي إيروسبيس. 28 سبتمبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  31. "أكثر محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة كفاءة" . موسوعة غينيس للأرقام القياسية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  32. «اكتمل اختبار مزيج الهيدروجين بنسبة 50% في محطة ماكدونو-أتكينسون التابعة لشركة جورجيا باور» . ميتسوبيشي باور أمريكا. 16 يونيو 2025. تاريخ الاطلاع: 23 يونيو 2026 .
  33. "دورة برايتون 3.7" . معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  34. "دورة برايتون الديناميكية الحرارية لمحرك التوربينات" . مركز أبحاث غلين التابع لناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  35. 1 2 3 4 5 8083 دليل فني صيانة الطائرات - محرك الطائرة، المجلد 1 (PDF) . الولايات المتحدة الأمريكية: إدارة الطيران الفيدرالية. 2018. ISBN 978-0983865810.
  36. 1 2 3 كتاب A&P Powerplant Textbook (الطبعة الثالثة ). جيبسون. 2011. ISBN  978-0884873389.
  37. "محرك التوربينات الغازية الأساسي" . مركز أبحاث غلين التابع لناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  38. "دليل الطيران بالطائرات، الفصل 15: الانتقال إلى الطائرات ذات المحركات التوربينية المروحية" (ملف PDF) . إدارة الطيران الفيدرالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  39. وومانز، ت.؛ فليوجيلز، ب.؛ بيرز، ج.؛ البندر، ف.؛ رينيرتس، د. (2006). السلوك الديناميكي لدوار توربين صغير على محامل هوائية: تقنيات النمذجة والتحقق التجريبي، ص 182 (ملف PDF) . الجمعية الدولية لهندسة الضوضاء والاهتزازات (ISMA). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25 فبراير 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يناير 2013 .
  40. كريستوفر، جون. السباق من أجل طائرات هتلر التجريبية (ذا ميل، غلوسترشاير: هيستوري برس، 2013)، ص 74.
  41. كريستوفر، ص 75.
  42. "ورقة بيانات شهادة النوع: محركات سلسلة ترينت XWB" (ملف PDF) . وكالة سلامة الطيران التابعة للاتحاد الأوروبي. 20 ديسمبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  43. "دليل فني صيانة الطائرات - محطة توليد الطاقة، الفصل 1: محركات الطائرات" (ملف PDF) . إدارة الطيران الفيدرالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  44. ^ ناليبا، كرزيستوف؛ بيتكيفيتش، باويل؛ Żywica، Grzegorz (نوفمبر 2009). “تطوير تكنولوجيا تحمل الرقائق” (PDF) . العلوم التقنية . 12 : 229 – 240. دوى : 10.2478 / v10022-009-0019-2 (غير نشط 12 يوليو 2025). S2CID 44838086 . تم الاسترجاع في 1 مارس 2022 عبر Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie. {{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  45. أغراوال، جيري ل. (2 يونيو 1997). تقنية محامل الهواء/الغاز الرقائقية - نظرة عامة . مؤتمر ومعرض الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين الدولي لتوربينات الغاز ومحركات الطائرات لعام 1997. ص. V001T04A006. doi : 10.1115/97-GT-347 . ISBN  978-0-7918-7868-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2018 .
  46. هازل، برايان؛ ريغني، جو؛ جورمان، مارك؛ بوتويل، بريت؛ داروليا، رام (2008). "تطوير طبقة ربط محسّنة لتعزيز متانة التوربينات". السبائك الفائقة 2008 (الندوة الدولية الحادية عشرة) . السبائك الفائقة. الولايات المتحدة: جمعية المعادن والمواد. الصفحات 753-760 . doi : 10.7449/2008/Superalloys_2008_753_760 . ISBN  978-0-87339-728-5.
  47. " طلاءات شفرات التوربينات" . www.phase-trans.msm.cam.ac.uk
  48. AW James et al. "التوربينات الغازية: ظروف التشغيل والمكونات ومتطلبات المواد"
  49. تامارين، واي. الطلاءات الواقية لشفرات التوربينات. 2002. الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية. الصفحات 3-5
  50. أ. نوفوتنيك "السبائك الفائقة القائمة على النيكل"
  51. لطيف، ف.ح.؛ كاكهي، ك. (2013) "تأثير محتوى الرينيوم والتوجه البلوري على سلوك الزحف لسبائك فائقة أحادية البلورة أساسها النيكل والمطلية بالألومنيوم". المواد والتصميم 49 : 485-492
  52. كارون ب.، خان ت. "تطور السبائك الفائقة القائمة على النيكل لتطبيقات شفرات التوربينات الغازية أحادية البلورة"
  53. كلاين، د.؛ أبيكون، ج. (2015). نمذجة محرك توربيني غازي نفاث (ملف PDF) (تقرير فني). جامعة مانشستر.
  54. ديك، إريك (2015). "توربينات الغاز الدافعة". أساسيات الآلات التوربينية . 109 .
  55. 1 2 روب، درو (1 ديسمبر 2017). "توربينات الغاز المشتقة من محركات الطائرات" . مجلة توربوماشينري الدولية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يونيو 2020 .
  56. سميث، آر بي (1996). توليد الطاقة باستخدام توربينات غازية عالية الكفاءة مشتقة من محركات الطائرات . المؤتمر الدولي حول الفرص والتقدم في توليد الطاقة الكهربائية الدولية (منشور المؤتمر رقم 419). دورهام، المملكة المتحدة. الصفحات 104-110 . doi : 10.1049/cp:19960128 . 
  57. ديربر، أليكس (5 يناير 2026). "مذكرة الصيانة والإصلاح: شركة FTAI تقترح محرك CFM56 لتشغيل طفرة الذكاء الاصطناعي" . أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء . تم الاطلاع عليه في 18 فبراير 2026 .
  58. "تشغيل وحدة المعالجة المساعدة فولكان" (فيديو) .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  59. "بريستول سيدلي بروتيوس" . متحف الطاقة الداخلية للحريق. 1999. مؤرشف من الأصل في 18 يناير 2009.
  60. "جيت ريسر" . تحدي الخردة . الموسم السادس. المملكة المتحدة. 2003. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .
  61. 1 2 3 4 شريكلينغ، كورت (1994). توربينات الغاز للطائرات النموذجية . منشورات ترابليت. ISBN 978-0-9510589-1-6.
  62. ^ كامبس، توماس (2005). نماذج المحركات النفاثة . منشورات التابلت. رقم ISBN 978-1-900371-91-9.
  63. لانغستون، لي س. (يوليو 2012). "الكفاءة بالأرقام" . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2013.
  64. كيلنر، توماس (17 يونيو 2016). "إليكم السبب وراء بقاء الرقم القياسي العالمي الأخير في موسوعة غينيس متألقًا في فرنسا لفترة طويلة بعد مغادرة مشجعي كرة القدم" (بيان صحفي). جنرال إلكتريك . مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2017. تم الاطلاع عليه في 21 يونيو 2016 .
  65. «تقنية الأتمتة المنزلية متاحة الآن بكفاءة رائدة في الصناعة تصل إلى 64%» (بيان صحفي). شركة جنرال إلكتريك للطاقة. 4 ديسمبر 2017. مؤرشف من الأصل في 4 ديسمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 6 ديسمبر 2017 .
  66. «توربينات الغاز HA من جنرال إلكتريك تحقق ثاني رقم قياسي عالمي في الكفاءة» (بيان صحفي). جنرال إلكتريك للطاقة. 27 مارس 2018.
  67. راتليف، فيل؛ غاربيت، بول؛ فيشر، ويليبالد (سبتمبر 2007). "توربينات الغاز الجديدة من سيمنز SGT5-8000H لتحقيق المزيد من الفوائد للعملاء" (ملف PDF) . VGB PowerTech . سيمنز لتوليد الطاقة. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 13 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2010 .
  68. كيبارت، بارني ل. (22 ديسمبر 2016). "التوربينات الصغيرة" . دليل تصميم المباني المتكاملة . المعهد الوطني لعلوم البناء.
  69. "شاحن توربيني" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  70. "دليل ناقل الحركة الأوتوماتيكي - مسرد مصطلحات محطة توليد الطاقة" (ملف PDF) . إدارة الطيران الفيدرالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2026 .
  71. "تاريخ مركبات التوربينات الغازية لشركة كرايسلر" منشور من قبل القسم الهندسي عام 1979
  72. "شركة كرايسلر، سيارات إكسنر النموذجية من عام 1940 إلى عام 1961" بدون تاريخ ، تم استرجاعه في 11 مايو 2008.
  73. "أخبار" . شركة بلادون للتوربينات الصغيرة . مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2012.
  74. "التوربينات الغازية للسيارات" . مجلة العلوم الشعبية . 146 (8): 121. مايو 1946. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .
  75. ^ بوبيت، مالكولم (2007) [1994]. "III - توربينات الغاز وعصر الطائرات النفاثة" . سلسلة روفر P4 ( طبعة منقحة). دورشيستر، المملكة المتحدة: فيلوس للنشر. ص 84 – 87. ISBN   978-1-903706-57-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2014 .
  76. ديبرو، ستيفان (فبراير 2005). "ريتروموبيل 2005" . Classics.com. مؤرشف من الأصل في 16 ديسمبر 2018.
  77. "سيارة تعمل بالتوربينات الغازية" . مجلة الميكانيكا الشعبية . 101 (3): 90. مارس 1954.
  78. تورونين، دبليو إيه؛ كولمان، جيه إس (1966). "محرك التوربينات الغازية GT-309 من جنرال موتورز للأبحاث". معاملات . سلسلة الأوراق التقنية لجمعية مهندسي السيارات. 74 650714. جمعية مهندسي السيارات: 357-377 . doi : 10.4271/650714 . JSTOR 44554219 . 
  79. 1 2 "سيارة بليموث المزودة بمحرك توربو تهدد مستقبل السيارات القياسية" . مجلة العلوم الشعبية . 165 (1): 102. يوليو 1954. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .
  80. "محركات توربينية وسيارات كرايسلر" . Allpar.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .
  81. "سيارة إيطالية مزودة بشاحن توربيني تصل سرعتها إلى 175 ميلاً في الساعة" مجلة Popular Mechanics . 165 (1): 120. يوليو 1954. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .
  82. هولدريث، بيتر (24 مارس 2021). "عثرنا على شاحنة فورد شبه المقطورة المذهلة التي تعمل بالتوربينات، "بيج ريد"، والتي فُقدت لعقود" . ذا درايف . الولايات المتحدة . تاريخ الاسترجاع: 27 مارس 2021 .
  83. شاحنة "بيج ريد" التجريبية نصف المقطورة التي تعمل بتوربينات الغاز، معرض نيويورك العالمي 1964، XD10344 . شركة فورد موتور. 1966. مؤرشفة من الأصل في 30 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليها في 4 سبتمبر 2020 عبر يوتيوب.
  84. هولدريث، بيتر (19 أغسطس 2020). "شاحنة فورد العملاقة ذات المحرك التوربيني "بيج ريد" مفقودة في مكان ما في جنوب شرق الولايات المتحدة" . ذا درايف . الولايات المتحدة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2020 .
  85. دنيستران، يوليان (20 أبريل 2021). "قصة تيربو تيتان - شاحنة شيفروليه التي تعمل بالتوربينات الغازية والتي طال انتظارها" . توب سبيد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 سبتمبر 2022 .
  86. ليندن، لورانس هـ.؛ كومار، سوبرامانيام؛ سامويلسون، بول ر. (ديسمبر 1977). قضايا في البحوث المدعومة اتحاديًا حول أنظمة الطاقة المتقدمة للسيارات . قسم بحوث وتحليل السياسات، المؤسسة الوطنية للعلوم. ص 49. hdl : 1721.1/31259 . 
  87. ليندن، صفحة 53.
  88. فيريلي، إل دي؛ أنداري، سي جيه (مايو 1972). "تحليل انبعاثات العادم لتوربين الغاز من طراز ويليامز ريسيرش إيه إم سي هورنت". الخدمة الوطنية للمعلومات التقنية . OSTI 5038506. PB218687. 
  89. نوربي، جان ب. (مارس 1971). "توربين غازي صغير بقوة 80 حصانًا لتشغيل سيارة صغيرة" . مجلة العلوم الشعبية . 198 (3): 34. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .
  90. لودفيجسن، كارل (نوفمبر 1971). "توربين ويليامز ينطلق على الطريق". موتور تريند . 23 (11).
  91. نوربي، جان ب.؛ دان، جيم (سبتمبر 1973). "سيارة التوربينات الغازية: الآن أو لا" . العلوم الشعبية . 302 (3): 59.
  92. روي، ريكس (2 يناير 2009). "فحم في جواربك؟ املأ سيارة كاديلاك بالوقود!" . صحيفة نيويورك تايمز .
  93. "كانت سيارة أولدزموبيل هذه تعمل بمحرك توربيني يعمل بالفحم" . أوتوويك . 16 يناير 2017.
  94. "صنعت شركة جنرال موتورز سيارة تعمل بالفحم في الثمانينيات" . 20 مارس 2018.
  95. "مقال في موقع غرين كار" . Greencar.com. 31 أكتوبر 2007. مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2012. تم الاطلاع عليه في 13 أغسطس 2012 .
  96. ناجي، كريس (1 أكتوبر 2010). "القط الكهربائي: سيارة جاكوار سي-إكس 75 الاختبارية الخارقة" . أوتوموبلوغ . Automoblog.net . تاريخ الاسترجاع: 13 مارس 2016 .
  97. "محرك توربيني يقود سيارة سباق متقاعدة" . مجلة العلوم الشعبية : 89. يونيو 1955. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2018 .
  98. «تاريخ سيارة Howmet TX التوربينية لعام 1968، والتي لا تزال السيارة الوحيدة في العالم التي فازت بسباقات تعمل بمحرك توربيني» . بيت ستو، تاريخ رياضة السيارات. يونيو 2006. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2008. تم الاطلاع عليه في 31 يناير 2008 .
  99. بروفي، جيم (2 يونيو 2018). "حافلات كلاسيكية في محطات الحافلات: حافلات النقل الحضري من طراز توربو كروزر 1 و2 و3 من جنرال موتورز (GM) - مافريك (توب غان)، حافلتك هنا..." موقع Curbside Classic . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 سبتمبر 2022 .
  100. "حافلات هجينة متسلسلة لمشروع نقل عام في بريشيا (إيطاليا)" . Draft.fgm-amor.at. مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2012 .
  101. كاي، أنتوني ل. (2002). تطوير المحركات النفاثة والتوربينات الغازية الألمانية 1930-1945 . إيرلايف. ISBN 9781840372946.
  102. فليتشر، ديفيد (2017). "التوربين الغازي ياغدتيغر" . tankmuseum.org.
  103. أوغوركيويتش، ريتشارد م. (1991). تكنولوجيا الدبابات . مجموعة جينز للمعلومات. ص 259. ISBN  9780710605955.
  104. والش، فيليب ب.؛ فليتشر، بول (2004). أداء التوربينات الغازية ( الطبعة الثانية). جون وايلي وأولاده. ص 25. ISBN   978-0-632-06434-2.
  105. " أول توربين غازي بحري، 1947 " . Scienceandsociety.co.uk. 23 أبريل 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2012 .
  106. " زورق طوربيد من فئة سولوفين، 1965 " . مؤرشف من الأصل في 15 نوفمبر 2011.
  107. " قارب طوربيد/صاروخ موجه من فئة ويليموس، 1974 " . مؤرشف من الأصل في 20 أغسطس 2011.
  108. زورق صواريخ سريع
  109. "موقع مؤرخ خفر السواحل الأمريكي، سفينة خفر السواحل الأمريكية بوينت ثاتشر (WPB-82314)" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2012 .
  110. "تشغيل توربين غازي بحري في ظروف البحر". مجلة الجمعية الأمريكية لمهندسي البحرية . 66 (2): 457-466 . 2009. doi : 10.1111/j.1559-3584.1954.tb03976.x .
  111. خيارات تزويد السفن بالطاقة في المستقبل: استكشاف طرق بديلة لدفع السفن . الأكاديمية الملكية للهندسة، دار الأمير فيليب. 2013. ISBN 9781909327016.
  112. مركز تطوير برنامج التعليم والتدريب البحري مقدمة عن التوربينات الغازية البحرية (1978) قيادة دعم التعليم والتدريب البحري، ص 3.
  113. المجلس الوطني للبحوث (الولايات المتحدة الأمريكية) الابتكار في الصناعة البحرية (1979) مجلس أبحاث النقل البحري، الصفحات 127-131
  114. "لمحة تاريخية عن الطائرات النفاثة/الطائرات المائية" . بوينغ.
  115. «جنرال إلكتريك - الطيران: جنرال إلكتريك تنتقل من مرحلة التركيب إلى تحسين موثوقية تركيبات توربينات الغاز في سفن الرحلات البحرية» (بيان صحفي). Geae.com. 16 مارس 2004. مؤرشف من الأصل في 16 أبريل 2011. تم الاطلاع عليه في 13 أغسطس 2012 .
  116. "ديناميكا الموائع الحسابية لمحركات الطائرات" (ملف PDF) . شركة HCL Technologies. أبريل 2011. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 9 يوليو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .
  117. كريستي، ر؛ بيرنز، إ؛ كامينسكي، س (2013). "استجابة درجة الحرارة للهب المضطرب المختلط مسبقًا والمُعرَّض لتأثير صوتي: تحديد تجريبي كمي". علوم وتكنولوجيا الاحتراق . 185 : 180-199 . doi : 10.1080/00102202.2012.714020 . S2CID 46039754 . 
  118. تشينجل، يونس أ.؛ بولز، مايكل أ. (2011). 9-8. الديناميكا الحرارية: مدخل هندسي (الطبعة السابعة ). نيويورك: ماكجرو هيل. ص 510.  
  119. «شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة تحقق درجة حرارة مدخل التوربين 1600 درجة مئوية في التشغيل التجريبي لأعلى توربين غازي كفاءة حرارية في العالم من سلسلة "J"» . ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة. 26 مايو 2011. مؤرشف من الأصل في 13 نوفمبر 2013.
  120. ^ هادا، ساتوشي؛ يوري، ماسانوري؛ مسعدة، جونيشيرو؛ إيتو، إيساكو؛ تسوكاجوشي ، كيزو (9 يوليو 2013). التطور والاتجاه المستقبلي لتوربينات الغاز ذات الإطار الكبير: توربينات غازية جديدة من الفئة J بدرجة حرارة 1600 درجة مئوية (التقرير الفني). الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين. دوى : 10.1115/GT2012-68574 . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2023 .
  121. تريمبل، ستيفن (22 مارس 2013). "تحليل: جنرال إلكتريك تبدأ جهود تطوير محرك 777X لمدة خمس سنوات" . فلايت جلوبال .
  122. براين، مارشال (1 أبريل 2000). "كيف تعمل محركات التوربينات الغازية" . Science.howstuffworks.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2016 .

للمزيد من القراءة

  • وصف توربينات الغاز الثابتة المحترقة، بما في ذلك نظام التحكم في الزيت والسرعة الزائدة
  • "تكنولوجيا التوربينات الغازية للطائرات" بقلم إيروين إي. تريجر، ماكجرو هيل، قسم جلينكو، 1979، رقم ISBN 0-07-065158-2.
  • "نظرية التوربينات الغازية" من تأليف إتش آي إتش سارافاناموتو، وجي إف سي روجرز، وإتش كوهين، بيرسون للتعليم، 2001، الطبعة الخامسة، رقم ISBN 0-13-015847-X.
  • ليز الثاني، ريتشارد أ.؛ فليمنج، ويليام أ. (1999). تاريخ محركات الطائرات التوربينية الغازية الصغيرة في أمريكا الشمالية . واشنطن العاصمة: مؤسسة سميثسونيان. ISBN 978-1-56347-332-6.
  • آر إم "فريد" كلاس وكريستوفر ديلاكورت، "السعي وراء محركات التوربينات الغازية الخالية من الزيت"، أوراق تقنية من جمعية مهندسي السيارات، رقم 2006-01-3055، متوفرة على الموقع الإلكتروني sae.org
  • "محركات نفاثة نموذجية" بقلم توماس كامبس، رقم ISBN 0-9510589-9-1منشورات ترابليت
  • محركات الطائرات والتوربينات الغازية ، الطبعة الثانية، بقلم جاك ل. كيربروك، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 1992، رقم ISBN 0-262-11162-4.
  • "التحقيق الجنائي في حادثة توربينات الغاز" بقلم جون مولوي، شركة إم آند إم للهندسة
  • " أداء التوربينات الغازية، الطبعة الثانية" بقلم فيليب والش وبول فليتشر، وايلي-بلاك ويل، 2004، رقم ISBN 978-0-632-06434-2
  • التقنيات المتقدمة لتوربينات الغاز (تقرير). واشنطن العاصمة: مطبعة الأكاديميات الوطنية. 2020. doi : 10.17226/25630 . ISBN 978-0-309-66422-6.