Структурная схема простейшей ЛГТУ.

Газовые турбины, так же как и паровые, относятся к лопаточным тепловым двигателям и по­этому их принцип действия аналогичен принципу действия па­ровых турбин. Рабочим телом для газотурбинного двигателя служат либо непосредственно продукты сгорания топлива, сжи­гаемого вне турбины (внешнее сгорание), либо другие газы (ча­ще всего — воздух), нагретые в теплообменнике за счет теплоты продуктов сгорания.

Локомотивная газотурбинная установка (ЛГТУ) состоит из камер сгорания КС (рис. 1.6.), собственно газовой турбины ГТ и воздушного компрессора ВК. Для горения топлива, непрерывно подаваемого форсункой Ф в камеру сгорания КС, в камеру воз­душным компрессором ВК нагнетается сжатый воздух.

Воздух в камеру КС подается как бы двумя потоками:

— «первичный» воздух I поступает вместе с топливом непос­редственно в зону горения в количестве, необходимом для пол­ного сгорания топлива;

— «вторичный» воздух II, поток которого смешивается с про­дуктами горения топлива для снижения температуры газового потока до значений, допускаемых жаропрочностью материала лопаток турбины.

Температура продуктов сгорания топлива (обычно для газо­вых турбин используется жидкое топливо) при их непрерывном горении устойчиво достигает 1800-2000°С. Поэтому для получе­ния допустимой по прочности лопаток температуры газового потока (700-800°С) в камеру сгорания приходится подавать зна­чительные объемы вторичного воздуха, в два-три раза превы­шающие первичный поток.

В результате на работу воздушного компрессора ВК, сжима­ющего и нагнетающего воздух в камеру сгорания, затрачивается основная часть (65-75%) полезной работы, развиваемой за счет энергии топлива на валу газовой турбины ГТ. И лишь остаю­щаяся часть полезной работы турбины (порядка 25-30% — за вычетом затрат на привод вспомогательного оборудования) на газотурбовозе может быть использована (через передачу) на тягу поездов.

К.п.д. простейшей одновальной ЛГТУ не превышает 20-22%, что практически вдвое меньше эффективного к.п.д. тепловозных дизелей. Это приводит — с учетом потерь в передаче — к зна­чениям общего к.п.д. газотурбинного локомотива на уровне 16-18%.Как видно, газотурбовоз с простейшей ЛГТУ суще­ственно уступает по эффективности тепловозам.