Бюхи Альфред: изобретатель газотурбинного наддува¶

Альфред Бюхи (нем. Alfred Büchi; 11 июля 1879, Винтертур — 27 октября 1959, Винтертур) — швейцарский инженер-механик и изобретатель, создатель системы газотурбинного наддува поршневых двигателей внутреннего сгорания. Его конструкция турбонаддува, запатентованная в 1905 году, стала основой для последующего широкого применения агрегатов наддува в авиационной, автомобильной и судовой технике.

¶Биография и ранние годы

Альфред Бюхи родился в семье владельца машиностроительного завода в швейцарском городе Винтертур. После окончания школы он поступил в Высшую техническую школу в Цюрихе (ныне ETH Zurich), где изучал машиностроение. Окончив обучение в начале 1900-х годов, Бюхи работал на ряде промышленных предприятий Швейцарии и Германии, занимаясь проектированием поршневых двигателей и компрессорных установок. Интерес к повышению мощности двигателей привёл его к идее использования энергии отработавших газов для привода нагнетателя.

¶Изобретение турбонаддува

В 1905 году Альфред Бюхи получил германский патент № 204630 на «устройство для повышения мощности многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания». Суть изобретения заключалась в том, что выхлопные газы направлялись в газовую турбину, которая через вал приводила во вращение центробежный компрессор, нагнетающий воздух в цилиндры под давлением выше атмосферного. Такая схема позволяла существенно увеличить удельную мощность двигателя без увеличения рабочего объёма, поскольку за счёт предварительного сжатия воздуха в цилиндры поступало больше кислорода, что обеспечивало более полное сгорание топлива.

Принципиальным отличием разработки Бюхи от существовавших механических нагнетателей было использование энергии отработавших газов, которая в обычных двигателях выбрасывалась в атмосферу бесполезно. Это делало систему энергетически автономной и повышало общий КПД силовой установки.

¶Дальнейшая работа и внедрение

Несмотря на перспективность патента, практическая реализация турбонаддува в начале XX века столкнулась с рядом трудностей: отсутствие жаропрочных материалов для лопаток турбины, несовершенство подшипников и сложность регулирования давления наддува. Первые опытные образцы, построенные Бюхи в 1910-х годах, показали нестабильную работу.

В 1914 году Бюхи совместно с фирмой Gebrüder Sulzer (ныне Sulzer AG) в Винтертуре начал разработку турбонаддува для судовых дизельных двигателей. В 1925 году на испытаниях был продемонстрирован двухтактный дизель с турбонаддувом, развивавший мощность около 1750 л. с. при наддуве 0,15 МПа. В 1926 году компания Sulzer совместно с Бюхи построила первый в мире серийный судовой дизель с газотурбинным наддувом, установленный на теплоходе «Preußen». Двигатель показал прирост мощности примерно на 40 % при снижении удельного расхода топлива, что подтвердило коммерческую жизнеспособность технологии.

В 1930-е годы патенты Бюхи были лицензированы рядом европейских машиностроительных компаний, включая швейцарскую Brown, Boveri & Cie (BBC), которая в дальнейшем стала ведущим производителем турбокомпрессоров для дизельных двигателей. В авиации турбонаддув применялся для высотных полётов: в 1938 году американская фирма General Electric, используя лицензионные разработки, создала турбокомпрессор для истребителя Republic P-47 Thunderbolt, что позволило ему эффективно действовать на больших высотах.

¶Значение изобретения

Изобретение Альфреда Бюхи заложило основы современного турбонаддува, который сегодня применяется в дизельных и бензиновых двигателях грузовых автомобилей, легковых машин, тепловозов, судов и стационарных энергоустановок. Принципиальная схема «турбина на выхлопе — компрессор на впуске» остаётся неизменной уже более века, меняются лишь материалы, электроника управления и аэродинамика лопаточных машин.

Турбонаддув позволил решить задачу повышения литровой мощности без пропорционального роста массы и габаритов двигателя. В современных дизельных двигателях наддув является обязательным элементом, обеспечивающим выполнение экологических норм по выбросам и снижение расхода топлива. В гоночных автомобилях, в том числе в Формуле-1, турбодвигатели развивают мощность свыше 1000 л. с. с рабочего объёма 1,6 литра.

¶Признание

Альфред Бюхи получил несколько почётных докторских степеней европейских технических университетов. В 1940-е годы он был избран почётным членом Швейцарского общества инженеров и архитекторов. Его имя носит премия Бюхи, присуждаемая за достижения в области двигателестроения.

¶Источники

• Watson N., Janota M. Turbocharging the Internal Combustion Engine. — London: Macmillan, 1982.
• Hiereth H., Prenninger P. Charging the Internal Combustion Engine. — Vienna: Springer, 2003.
• Патент Германии DE 204630, 1905.
• Материалы архива компании Sulzer AG, Винтертур.