Разрабатывая надувные системы для трековых машин, я ставлю задачу повысить наполняемость цилиндров без задержек отклика. Двойной турбонаддув (twin-turbo) подходит для этой цели лучше классического одного колеса благодаря гибкой архитектуре и быстрому спулу.
При параллельном подключении два одинаковых компрессорных агрегата поделены по рядам цилиндров. Количества выхлопных газов достаточно для малого инерционного момента каждой крыльчатки, поэтому давление растёт уже с полутора тысяч оборотов. Последовательная схема использует малую турбину для низкого диапазона, а крупную для верхнего, соединяя их перепускным клапаном.
Конфигурации twin turbo
Скорость отклика зависит от аэродинамического профиля лопаток, диаметра подшипниковой шейки и материала ротора. Нитрида кремния весит намного меньше никелевых сплавов, благодаря чему снижается джоулево тепловыделение и риск термической усталости. При расчёте кривой подъёма давления учитываю критическое удельное давление P/P₀ и даже коэффициент Прандтля-Мейера для сверхзвукового участка на входе компрессора.
У частоты вращения 120-130 тысяч оборотов поток достигает числа Маха 0,6, поэтому высокотемпературные сплавы Инконель 718 и Mar-M 247 применяются для турбинных колёс. Титановое твёрдое напыление CVD-Ticn снижает шероховатость канала, уменьшает рекуперационную теплопередачу к корпусу и продлевает ресурс гарнитуры.
Преимущества на треке
В реальных заездах twin-turbo даёт ровную полку крутящего момента от 2000 до 6000 об/мин без заметной турбоямы. Переход от частичного дросселирования к открытому положению занимает лишь 180 мс, что подтверждено логами MoTeC. При резком сбросе педали анти-lag обходным каналом удерживает турбины на сорока процентах нагрузки и сохраняет вращение.
Тепловое обрамление нержавеющими экранами, вписанными в подкапотное пространство лазерным сканированием, снижает температуру моторного щита до 80 °C при отсечке. Специальный интеркулер с ядром двойного прохода и фазо изменяемой жидкостью на основе гексафторпропана отбирает лишний энтальпийный поток, удерживая впуск ниже 35 °C даже на максимальном бусте 1,6 bar.
Прогноз развития
Электрический преднаддув (e-booster) уже интегрируется в схему как вспомогательное колесо диаметром 48 мм, соединённое с 48-вольтовой шиной. Такая комбинация ликвидирует задержку при снижении оборотов ниже 1500 и расширяет зону эффективного крутящего момента. При этом общий КПД поднимается на четыре пункта благодаря рекуперации энергии выхлопа в генератор e-turbo.
Я вижу следующую ступень: переменная геометрия сразу на турбинной и компрессорной сторонах, управляемая интеллектуальными актуаторами с пьезокерамикой. Такая конструкция даст свободу картографирования наддува под конкретную гоночную дисциплину, от тайм-атак до ралли-кросса, сохраняя строгие лимиты топливных регламентов.
