近日,有報導指出美國「超級高鐵」開始進行測試,實際車速能達到1200km/h,並宣稱力壓中國高鐵。車業雜談了解到,「超級高鐵」的原理是依據「真空管道運輸」這一理念,通過建立密閉真空或半真空管道,降低空氣阻力的方式提升速度。將一個看不見、摸不著的空氣消除,究竟是怎樣為列車提速的呢?我們先用汽車來談談空氣阻力的影響。
空氣阻力,一般又叫做風阻,由於陸地上遍布空氣,所以是一個時刻存在於運動汽車身上的阻力。空氣阻力又分為壓力阻力和摩擦阻力,其中壓力阻力又分為形狀阻力、幹擾阻力、內循環阻力和誘導阻力四種,形狀阻力顧名思義乃是汽車形狀影響的阻力,幹擾阻力則是由於後視鏡、門把手等車身表面凸起物造成的,而由於駕駛艙通風、發動機冷卻等需要空氣流經內部造成的阻力則被稱為內循環阻力,最後的誘導阻力則是水平方向上的部分空氣升力。在一般的轎車中,四種阻力佔比大致為58%、14%、12%以及7%,剩下的9%被摩擦阻力佔據。
那麼空氣阻力對汽車行駛的影響究竟有多大?我們可以從相應公式來看,在汽車行駛範圍內的空氣阻力,可以用以下公式計算:Fw=CDAρ(ur)2/2。其中CD為空氣阻力係數,A為汽車迎風面積,ρ為空氣密度,ur是無風時速度。可以看出這一系列的參數都影響了汽車風阻的大小,並且從速度上看,風阻數值與速度成二次函數關係,所以在高速行駛時,風阻將超越滾動阻力成為阻礙汽車前進的最大阻力。
汽車從誕生到現在,經歷了上百年的發展,我們可以看到汽車造型發生了天翻地覆的變化,現代汽車外觀的變化,可不僅僅是為了追求美。隨著汽車科技水平的提升,汽車速度逐漸上升,與之而來的還有風阻增加。面對高速時油耗的加劇,許多車企認識到減小風阻的重要性,但受制於汽車布局等因素,迎風面積等參數不易改變,於是他們開始在風阻係數CD上下功夫——改善汽車外形,以至於我們可以看到現代汽車與七八十年代汽車在外形上有顯著不同。並且,不單在車身形狀上,後視鏡、進氣擾流板等細節部位也有顯著改變,比如由最初的方正變化為如今的流暢。
顯然,從汽車廠家應對風阻的態度上,我們可以看出風阻對油耗與動力的確有著嚴重的影響。
而此次報導的「超級高鐵」,則是通過減小外界空氣密度的方式,將行車管路抽成真空或半真空,以此來減小空氣阻力,達到高速。或許有人會問,單靠消除空氣就能讓車速提升這麼多嗎?風阻的消除對車速提升將起到決定性作用,但磁懸浮等科技的運用,對滾動摩擦等阻力的減小也功不可沒。
網上很多朋友在問「超級高鐵」真的能夠壓倒中國高鐵嗎?車業雜談想說,這次報導的「超級高鐵」還僅僅處於測試階段,測速也僅處於0-113km/h,暫且不論測試完成需要多長時間,就以軌道建設來講,也需要耗費大量財力物力。另一方面,在真空或部分真空環境下,列車氣密性以及換氣或內循環問題也需要解決,乘客舒適性能方面也需要相應保障,可以說「超級高鐵」想要正常運營,還需要很長一段時間,而相比中國已成熟的高鐵技術,這個「超級高鐵」或許還有待商榷。但換個角度看,若將「超級高鐵」定義為物流工具,未來快遞、物流行業的效率或將得到歷史性的提升。