还记得泰克鲁斯·腾风和那辆燃气轮机超跑吗？现在它要量产了
在汽车领域，厂商们总是喜欢采用更加「普世」、更加成熟的技术去造车，就拿驱动源这件事来说，很少有反潮流的技术出现，比如当大家都在做小排量涡轮增压的时候，坚持自吸的厂商就成了小众，而马自达这种一心想着复活转子发动机的公司，就被很多人认为是情怀爆棚。 虽然最终的目的都是给车轮提供动力驱动车子前进，看起来殊途同归，但是另辟蹊径是否可行呢？或者换一种问法：在汽车驱动源以及驱动方式上，是否还有更创新、更「出其不意」的技术和方法出现？ 比如采用微型燃气轮机做动力来源的泰克鲁斯·腾风。这是这家中国公司连续第三次参加日内瓦车展，燃气轮机的技术路线也一直从 2016 年延续到现在，而今年他们发布的终于是一辆量产车型——至仁 RS。（2017 年日内瓦车展上泰克鲁斯·腾风发布的至仁概念车）「至仁 RS」其实是在去年他们发布的「至仁」（Ren）超跑基础上「升级」而来的轻量化赛道版本，采用的也是微型燃气轮机电动车增程技术。 对于这家公司以及他们的燃气轮机技术，GeekCar 曾经做过技术解析，去年的日内瓦车展上，我们也采访过他们的 90 后 CTO 靳普，感兴趣的可以看下面这段视频： 简单来说，在「至仁」以及「至仁 RS」的动力系统里，微型燃气轮机替代了传统增程式电动车上的内燃机，在不同运行模式下，燃气轮机可仅为车上电池组充电、或仅为驱动电机供电，或两者同时进行。也就是说，燃气轮机不驱动车轮，仅负责发电。（至仁概念车上的微型燃气轮机）它的动力系统采用的是模块化设计，根据买主的不同需求，可以选择四电机或六电机的驱动规格。四电机版本就是每个电机驱动一个车轮，六电机版本里，驱动方案为前 2 后 4。 二者的性能参数差异如下（官方数据）： 四台电机：640 kW / 858 马力（870 公制马力）1,560 牛·米/ 1,150 磅-英尺 六台电机：960 kW / 1,287 马力（1,305 公制马力）2,340 牛·米/ 1,725 磅-英尺 燃气轮机也是可选项。分别可以选择中置 30kW 微型燃气轮机，或者在驾驶舱后方两侧安装两个 80kW 微型燃气轮机。 旗舰版车型搭载的电池组容量是 28.4kWh，而去年那辆至仁概念车的电池组容量是 25kWh，可以输出 1200A 的电流。而整车电压达到了 710-800V，输出功率接近 1000kW。 最终的性能表现是，至仁 RS 的百公里加速 3 秒，最高车速 330km/h，续航 1170 公里。 和去年的至仁车型相比有何变化？ 简单来说，去年的那台展车还是处于概念车阶段，而今年车展发布的至仁 RS 则是赛道量产版。 靳普告诉 GeekCar，这次的量产版本的燃气轮机技术和之前相比没有什么差别，只是性能参数有了微调。（泰克鲁斯·腾风 CTO 靳普）另外，由于是定位赛道的量产车，所以至仁 RS 的安全性标准也有所改进，以满足国际汽联的赛车标准。具体包括： 80 升容量的 FIA 标准「 安全油箱」 位于汽车下方，为微型燃气轮机及其发电机供能，该油箱位于车体中间，以确保重量平衡。防爆罐内填充有泡沫，在损坏情况下仍能起到防止明火的作用。 单体壳前侧及后侧的铝制端盖上装有气压千斤顶系统挂载点，前后各有两个千斤顶，可以快速安全地抬起汽车，用作停站或日常维护之用。 车内的碳纤维赛车椅由 OMP 依据 FIA 认可标准打造，为驾驶员提供舒适体验。此外，还按照 FIA 规定配备了灭火器及六点式安全带。 为进一步确保驾驶员安全，「 至仁 RS」 从航空航天设计中汲取灵感，创新性地配备了安全顶篷弹射系统。气泡状驾驶舱的下方装有 6 个致动器，由电子控制单元（ECU）通过加速计控制，运行温度为-65°至 70°，在撞击、异常偏向或俯仰率异常的情况下可自动打开车顶。 制动器为电动而非烟火式，可重复使用 50 次。驾驶员可以操作单体壳内的安全按钮，手动弹出。在外部同样装有安全按钮，可供比赛工作人员在紧急情况下使用。（观后感：造一辆赛车，也是蛮多条条框框的……）如果你是一个很 geek 并且很土豪的赛车爱好者，以下是一些购买层面的信息： 目前至仁 RS 已经量产，可以下订，1-2 年交付； 售价约 200 万欧元； 因为采用的是中置驾驶位的布局，所以在国内上路会有很多现实障碍，不过泰克鲁斯·腾风也正在开发适合国内使用场景的版本； 为什么是燃气轮机？ 假设，你要造一台增程式电动车。这种车的特点是电机驱动车轮，增程器的作用是将化学能转化为机械能并最终转化为电能。那么，什么样的增程器才是最高效的呢？ 目前大家普遍采用的方案是内燃机，但是在靳普看来，燃气轮机将化学能转化为电能的过程，要比内燃机更有效率。 基于这个逻辑，也就有了泰克鲁斯·腾风的燃气轮机超跑。 但这种路径到底是难是易？「搞热力学的人很多都知道燃气轮机更适合拿来发电，但是不干大概都因为外行人总觉得不是这里不对就是那里不好，同时这（造车）又是一件周期非常长的事情，所以很多人不会去做……」靳普这么解释他的技术路径。 问题的关键是，能不能跳出某一个领域里的固有思维模式，从最本质的层面思考问题。这让我想起摩拜做共享单车的逻辑。 当然，就像汽车行业的任何一种新技术一样，用燃气轮机作为增程器，也面临一些「传统」问题：比如成本、比如大规模量产，比如稳定性。 对于超跑来说，即使这些是问题，也不会被凸显的太过明显，因为超跑价格更高、产量更低、对于耐用性的要求不如家用车那么高……但是假如要把燃气轮机技术下放到更平民的产品上，它是否还是比内燃机更好的解决方案，这是个疑问。 就像马自达一心想复兴转子发动机一样，在汽车的技术层面，理应有更多的技术路线和解决方案出现，尤其是在向电气化的转变过程中。 对了，说到马自达，他们前一阵也发出消息，准备复活转子发动机，把它作为增程式电动车的增程器……当然，还是那四个字：殊途同归，未来确实是属于电动机的。 原创声明： 本文为 GeekCar 原创作品，欢迎转载。转载时请在文章开头注明作者和「来源自 GeekCar」，并附上原文链接，不得修改原文内容，谢谢合作！ 欢迎关注 GeekCar 微信公众号： GeekCar 极客汽车 （微信号：GeekCar）& 极市 （微信号：geeket）。
燃气轮机，中国电动超跑配备坦克心脏
本文转载自微信公众号：辣笔小星 作者：Xingwei 随着 2016 年日内瓦车展的召开，一款中国品牌（Techrules 泰克鲁斯）电动超跑概念车的发布震惊了国外媒体。因为这款超跑的参数达到了 1030 马力（768 千瓦）。这个动力参数已经超过了以动力凶残著称的布加迪威龙所用的 16 缸发动机。这款电动超跑单次加油的续航里程可达 2000 公里，可以从上海开到深圳。该续航里程不仅超过了目前的电动汽车，并且可以说挑战了所有乘用汽车的极限。这款车的特别之处就在于它使用了基于汽轮机的增程式混合动力技术（Turbine-Recharging Electric Vehicle，以下简称 TREV）。而汽轮机正是目前美国主战坦克所使用的发动机技术。今天我们就来详细分析一下什么是汽轮机，乘用汽车所用的汽轮机和坦克用的到底有什么异同点，汽轮机在现代乘用车包括这款中国电动超跑上的应用情况和新趋势是什么。 下图为布加迪威龙所配备的 W 型排布 16 缸汽油发动机，该发动机配备了 4 个涡轮增压器。这也是车辆尾标中 16.4 的含义。相应动力参数为 1000 马力，可以将布加迪威龙的极速提升到 407km/h。布加迪威龙目前仍是量产跑车最高极速记录的保持者。同在 2016 年日内瓦车展发布的布加迪 Chiron 动力参数进一步提升到了 1500 马力，相应的最高时速到达了 420 公里。 那么为什么配备汽轮机技术的电动车超跑动力参数和续航里程可以做到如此之高。它又是什么样的一种黑科技呢？ 汽轮机从定义来说是一种撷取高温气体的动能转换为涡轮（叶片）转动动能的机械。汽轮机按照大类来分可以分为蒸汽汽轮机、航空喷气发动机、燃气轮机三大类。常见的主要用途则为发电或者直接传动。 一、蒸汽汽轮机 Steam Turbine 离大家日常生活最近，却又是最难目睹的汽轮机技术就是蒸汽汽轮机。因为每天我们使用的电力主要都来自火力发电厂中蒸汽汽轮机发电机组。蒸汽汽轮机顾名思义就是将高温蒸汽中的动能转化为涡轮的动能再转化为电力的机组。而高温蒸汽就来自火力发电厂中以煤为主要燃料的高压锅炉塔。蒸汽汽轮机由于转速较低（工频 50Hz 对应 3000 转/分转速），又要从高温蒸汽中充分获取动能，因此其涡轮叶片的尺寸都非常巨大。如下图一为来自通用电气 GE 的蒸汽汽轮机机组。下图二为对应蒸汽汽轮机中涡轮叶片。可见蒸汽汽轮机机组的体积已经达到了一个大平层厂房的级别。这样的体积肯定塞不到一辆车里。但是它对应的功率级别却相当巨大。这样的单台蒸汽汽轮机机组可以达到 500 兆瓦的发电量，一个多台蒸汽汽轮机机组组成的火力发电厂就可以供应一个小型城市或者一个中型炼钢厂的用电需求。 二、航空喷气发动机 Jet Engine 说到飞机用的喷气发动机总算是和我们的出行息息相关，出去出个差旅个游总是能看到的。但你知道它实际上也是汽轮机的一个主要分支吗？航空喷气发动机主要将燃烧的高温可燃气体高速喷射出去，推动相应的涡轮，来实现将高温燃气的动能转化为涡轮的动能，最终产生足够的推力推进飞机飞行。当然其中的部分动能也被用来发电，为飞机上的用电设施供电。这也是为什么部分航空公司航班延误让大家在飞机上干等又不肯开空调的原因。因为空调的电力就来自喷气发动机，这是实实在在需要消耗航空燃油的。 如下图一为目前主流喷气发动机类型涡扇 Turbo Fan 发动机的工作原理。外部温度较低的空气流入喷气发动机的低压压缩机 Low-pressure compressor 和高压压缩机 High-pressure compressor 两级涡轮叶片组对空气进行压缩，然后送入燃烧室 Combustion chamber。在燃烧室中燃料被喷射并点燃形成高温高压燃气，相应的燃气以非常高的速度喷射推动后级的高压涡轮 High-pressure turbine 和低压涡轮 Low-Pressure turbine，并最终从喷嘴 Nozzle 喷出。在此过程中高温高压燃气的动能被转化为了涡轮动能，通过对应高压转轴 High-pressure shaft 和低压转轴 Low-pressure shaft 传递给了前级主推力风扇 Fan，从而和喷射尾流一起形成强大的推力。下图二为对应的高压压缩机 High-pressure compressor 和内部涡轮盘 Disk 及叶片 Blades 的 3D 示意图。 下图一为装配在测试支架上的来自通用电气 GE 的 GE90 航空涡扇喷气发动机。下图二为检修人员正在 GE90 喷气发动机旁进行检修。由于航空喷气发动机的主要指标是推力，因此一般性能指标就是对应的输出推力值。目前 GE90 喷气发动机仍然保持着最大推力的世界纪录。推力高达 547 千牛。波音 777 机型就配备了该喷气发动机。2 台 GE90 喷气发动机就可以满足波音 777 这种 400 座级飞机的推力需求。并且保证当其中的任何一台发动机受损停机的时候，另一台发动机的推力能够使得飞机在足够的航程内备降备用机场。对应惊人的推力，这样的航空发动机的体积也是巨大的，相当于一栋小别墅的大小。看来装进汽车也是无望的。 三、燃气轮机 Gas Turbine 前面提到航空喷气发动机主要将高温高压燃气的动能传递给前级主推力风扇转化为推力，推动飞机飞行。而某些应用场合比如舰船或者重型车辆，则仍然希望动力通过传动轴输出到船桨或者车轮上。因此燃气轮机就应用而生了。如下图所示，燃气轮机的基本结构和航空喷气发动机保持相同，但是取消了前级主推力风扇。从左到右依次分为低温段 Cold Section 和高温段 Hot Section 两大部分。空气通过进气口 Air Inlet 进入并压缩后被送入燃烧室 Combustion Chambers。在燃烧室中空气和燃料混合后燃烧产生高温高压燃气。高温高压燃气将动能传递给并推动涡轮 Turbine 旋转然后通过排气口排出燃气轮机。整个做功过程巧合地和目前常用的车用活塞发动机相同，包括进气 INTAKE，压缩 COMPRESSION，燃烧 … 继续阅读