DruckenPDF

Gasturbine

Aus der Luft gegriffen

Die aus dem Flugzeugbau bekannte Gasturbine galt noch um 1970 als kurzfristige Alternative zum Hubkolbenmotor.


  • Verbrennungsmotor ohne Zylinder

    Wie Hub- und Kreiskolbenmotor gehört auch die Gasturbine, typisches Produkt des Zweiten Weltkriegs, zu den Kraftmaschinen mit innerer Verbrennung. Allerdings verläuft diese kontinuierlich und in verschiedenen Bereichen des Triebwerks und nicht pulsierend und an gleicher Stelle (Zylinderkopf) wie beim Hubkolbenmotor ab. Auch dessen hin und her geworfene Massen wie Kolben, Pleuel und Ventiltrieb gibt es bei der Gasturbine nicht, hier rotieren alle Teile und erlauben einen vibrationsfreien Betrieb, guten Wirkungsgrad in großen Höhen und höhere Leistungen als beim Hubkolbenmotor – gut für Flugzeuge.

    Auf Erden jedoch ist die Beförderung großer Passagierzahlen über kontinentale Entfernungen bei Geschwindigkeiten bis in den Überschallbereich nicht unbedingt gefragt. Ohnehin kann ein Strahlturbinentriebwerk vulgo Düsenantrieb nicht ohne weiteres auf Landfahrzeuge übertragen werden, weil ein mechanischer Abtrieb fehlt und weil die heißen Abgase einen hinten vorbeilaufenden Hund auf der Stelle braten würden.


  • Hoher Aufwand zur automobilen Nutzung

    Das Prinzip eines Flugzeug-Strahlturbinentriebwerks ist denkbar einfach: Es besteht aus Brennkammer(n) und dem mit der Arbeitsturbine über nur eine Welle verblockten Verdichter. Die Luft wird durch einen schnell drehenden Turboverdichter angesaugt, gering verdichtet und in der Brennkammer gezündet. Dabei steigen Temperatur und Druck bzw. Strömungsgeschwindigkeit stark an. Die kinetische Energie des Gasstroms wird auf die Schaufeln einer Nutzturbine abgegeben, die lediglich den Luft ansaugenden Verdichter antreibt. Die Vortriebskraft entsteht durch den Schub der nach hinten mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Abgase.

    Ein Landfahrzeug kann auf diese Weise nicht angetrieben werden, und auch um besagtem Hund das Leben zu retten, sind neben Wärmetauschern zusätzlich Luftfilter, Zwischenverbrenner, Zwischenkühler und verstellbare Leitschaufeln erforderlich, vor allem aber eine zweite Welle sowie ein stark untersetztes Getriebe, um über den Achsantrieb die Räder antreiben zu können. Die Zusatz- und Hilfsaggregate senken den Kraftstoffverbrauch und verbessern den thermischen Wirkungsgrad, erhöhen andererseits jedoch Aufwand, Gewicht und Raumbedarf, was den Turbinenantrieb eher für schwere Landfahrzeuge empfiehlt.


  • Viele Firmen versuchten sich an der Turbine

    Dennoch versuchten sich auch Pkw-Firmen an der Gasturbine, weil sie während des Kriegs in irgendeiner Weise mit dem neuen Flugzeugantrieb in Berührung gekommen waren und ihre Erfahrungen auch auf kleinere Landfahrzeuge übertragen wollten. Außerdem herrschte Aufbruchstimmung, alle möglichen Antriebe wurden durchgespielt. Im Lauf der Jahre verdrängte die Gasturbine den Hubkolbenmotor in der Luftfahrt fast vollständig, und auch im Stationärbereich, bei Luftkissenfahrzeugen, in Lokomotiven, in Panzerkampfwagen und in großen Erdbewegungsfahrzeugen wurde sie serienmäßig eingesetzt. So erschien der Schritt zum Straßenfahrzeug nur folgerichtig.

    Sämtliche Fahrzeugfirmen orientierten sich zunächst an den vorhandenen Einwellen-Strahltriebwerken der Luftfahrt, gingen aber rasch auf die Zweiwellen-Turbine über. Im Lauf des vergangenen halben Jahrhunderts entstand eine breite Palette von Einzel-Versuchswagen: Roadster und Sportwagen von Rover 1950/1957 und Fiat 1954, Sattelschlepper von Kenworth 1950, Lastwagen von Laffly, Ford, General Motors und International ab 1951, Rekordwagen von Rover 1952 und Renault 1956, Dream Car von GM 1954, Limousine von Austin 1956, Fernreisebus von Viberti 1956 und Rennwagen von Rover-BRM 1963.

    1963 bis 1966 tastete sich Chrysler an eine Kleinserienfertigung heran und untersuchte die Marktfähigkeit von Personenwagen mit Gasturbinenantrieb, indem die Erfahrungen von 203 ausgewählten Kunden mit 50 Leih-Turbinenautos in die Entwicklung flossen. Administrative Gewichts- und Emissions-Vorgaben zwangen alle größeren Fahrzeughersteller, sich ab 1970 an den von US- und EU-Behörden ausgelobten Programmen zu beteiligen, darunter Magirus-Deutz 1968 und MAN 1969.

    In jüngster Zeit setzten die Techniker die Gasturbine lediglich als Reichweitenverlängerer bei Elektro- und Hybrid-Prototypen ein (Volvo 1992, Fioravanti Sensiva 1994, Jaguar 2010).


  • Von der aussichtsreichen Antriebsalternative zum Hilfsantrieb?

    Noch Anfang der 1970er Jahre rechnete man in den USA fest mit einer Serienfertigung von Gasturbinen-Pkw, Ziel war 1985 beziehungsweise 1991. Die Vorteile der Turbine überzeugten: Vibrationsfreier, verschleißloser Betrieb wegen rotierender, berührungsloser Teile, Vielstoff-Fähigkeit durch erdölferne, flüssige oder gasförmige Kraftstoffe, günstiger Drehmomentverlauf, niedriger Lärmpegel, Verzicht auf Kühlvorrichtungen, wenig Schadstoffe, einfache Zündanlage, geringeres Gewicht und so gut wie kein Ölverbrauch.

    Der anfänglich hohe Kraftstoffverbrauch besonders im Teillastbereich konnte auf das Niveau vergleichbarer Benzin-, nicht aber Dieselmotoren gedrückt, das verzögerte Ansprechverhalten durch verstellbare Leitschaufeln verkürzt werden. Ungelöst blieben die Werkstofffragen. Eine Gasturbine arbeitet am wirtschaftlichsten bei hohen Temperaturen, denen die im heißen Gasstrom befindlichen Metallteile nicht gewachsen waren.

    Ersatzwerkstoffe wie Keramik oder Carbon erfordern einen hohen Entwicklungsaufwand und neue Fertigungsmethoden. Hinzu kommen die Leckverluste zwischen rotierenden und stationären Teilen. Je kleiner die Turbine – man rechnet 100 kW und darunter – um so proportional höher sind die Spaltverluste. Damit sinkt der Wirkungsgrad. Ein schlechterer Wirkungsgrad als beim Dieselmotor jedoch ist für keinen Ingenieur eine Überlegung wert. Dort und bei den höheren Herstellungskosten liegt der Hund begraben.

     

    Weitere Artikel zum Thema alternative Antriebe finden Sie hier


Weitere interessante Themen für Sie

Oldtimermuseen

Schöne Oldtimermuseen und Sammlungen hier im Überblick. Mehr

Geschichte & Geschichten

Die Geschichte der Oldtimer und weitere interessante Themen zu historischen Fahrzeugen. Mehr

– Mein ADAC –

Oldtimer-Newsletter

Alles, was Ihr Liebhaberherz begehrt: Informationen rund um Technik, Toureninfos, Veranstaltungen usw. Kostenlos und aktuell! Mehr





Ihr Kontakt zum ADAC: Hilfe, Rat und Schutz für Ihre Mobilität