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超級(jí)高鐵可行性有多大？空氣阻力對(duì)其影響有多大
超級(jí)高鐵接近第一宇宙速度?理論上可以，但是有個(gè)難題難以解決
目前，高鐵最快時(shí)速可以超過(guò)300公里。雖然超的不多，但這個(gè)速度已經(jīng)非常驚人了。但是，如果有人告訴你，有一種所謂的超級(jí)高鐵，速度可以超過(guò)火箭，你信嗎……
超級(jí)高鐵是啥？
聽(tīng)起來(lái)，只要是比現(xiàn)在的高鐵牛的列車，就可以叫做超級(jí)高鐵。不過(guò)，目前來(lái)說(shuō)，比較被重視的一種模式，大約就是真空管道模式的超級(jí)高鐵了。
真空管道運(yùn)輸，最早是在上個(gè)世紀(jì)90年代由機(jī)械工程師達(dá)里爾·奧斯特提出的。顧名思義，就是在一個(gè)真空或者高度真空的環(huán)境下進(jìn)行的交通運(yùn)輸。很明顯，這是一種排除空氣阻力的交通模式。
說(shuō)起空氣阻力，很多人是不太在意的。畢竟在高中學(xué)物理的時(shí)候，這種因素都是被忽略的。問(wèn)題在于，高中時(shí)忽略空氣阻力，是考慮到我們的智商還不夠，不是空氣阻力不夠……
當(dāng)你真的了解了空氣阻力之后，就會(huì)明白它給人類帶來(lái)多大的麻煩。而空氣給人類帶來(lái)的麻煩，不僅僅在于阻力。這些綜合的因素，大大限制了交通的速度。
空氣阻力有多強(qiáng)大？
空氣阻力的大小，就和速度有著重要的關(guān)系。而且，它是與速度的平方成正比的，因此，當(dāng)交通工具速度上升的時(shí)候，空氣阻力是呈平方指數(shù)上升的。
別說(shuō)交通工具了，即使是對(duì)于人類的男子一百米競(jìng)賽，空氣也有著很大的影響。要知道，博爾特的世界紀(jì)錄，按照時(shí)速算也不過(guò)是每小時(shí)34.5公里。
對(duì)于交通工具來(lái)說(shuō)，這個(gè)影響就更大了。
在f1賽車界有這么一句話：“誰(shuí)控制好空氣，誰(shuí)就能贏得比賽”。f1的最高時(shí)速大概也就是四百多公里，已經(jīng)如此受空氣阻力的限制，更不用說(shuō)目標(biāo)時(shí)速設(shè)定在幾千甚至上萬(wàn)公里的超級(jí)高鐵了。
因此，空氣阻力對(duì)于高鐵速度的限制，不僅僅是明顯，簡(jiǎn)直就是可怕。解決了空氣阻力，列車就可以大幅提升速度。甚至西南交通大學(xué)張耀平教授指出，只要不超過(guò)第一宇宙速度(那樣就要起飛了)，也就是28440公里的時(shí)速，就都是有可能的。
超級(jí)高鐵的其他優(yōu)勢(shì)
不止是對(duì)于速度的限制，更可怕的是空氣阻力帶來(lái)的一系列影響。首先需要擔(dān)憂的，就是能耗問(wèn)題。
以普通的車為例，當(dāng)它的時(shí)速達(dá)到80公里的時(shí)候，它的油耗就有將近一半要搭載客服空氣阻力上了。為什么這么夸張?如果你還記得高中物理的一個(gè)公式的話你就明白了——p=f·v。也就是說(shuō)，功率等于牽引力乘以速度，牽引力有一部分是對(duì)抗空氣阻力的，也就是和速度平方成正比，然后在乘以速度，也就是說(shuō)，這個(gè)功率要和速度立方成正比……
對(duì)于高鐵來(lái)說(shuō)，如果速度達(dá)到400km/h，那么其消耗的能源中，有80%都是在克服空氣阻力。
所以，如果能夠在真空管道里運(yùn)行一輛車，那么它的速度將會(huì)大大增加，而且節(jié)省大量的能源。有人做過(guò)計(jì)算，如果真空管道運(yùn)輸可以實(shí)現(xiàn)，將可以節(jié)省超過(guò)98%的能耗!
而且，由于能源的大幅下降，大家擔(dān)心的票價(jià)可能會(huì)出乎意外地不會(huì)提高，反而會(huì)非常便宜。
除了能源之外，噪音也是非?？植赖?。專家指出，氣動(dòng)噪音隨速度七次或八次方而急增，一旦高鐵速度過(guò)快，光是噪音就能把人逼瘋。這還只是氣...
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超級(jí)高鐵是什么？幾年前還一片叫好，幾年后卻遭到質(zhì)疑
「超級(jí)高鐵」到底是不是一個(gè)「超級(jí)騙局」?
還記得馬斯克提出的超級(jí)高鐵嗎?
在陸地上走完 400 英里(約合 643 公里)的路程，僅需 35 分鐘，也就是說(shuō)，從北京搭超級(jí)高鐵到上海，只需要一個(gè)多小時(shí)。
幾年前，「超級(jí)高鐵」還是一片叫好，但隨著時(shí)間的推移，這個(gè)項(xiàng)目卻遭受了越來(lái)越多的質(zhì)疑：
「超級(jí)高鐵」到底是不是泡沫?
今天，就跟大家聊聊超級(jí)高鐵。
「超級(jí)高鐵」到底是什么?
「超級(jí)高鐵」的概念來(lái)自于伊隆·馬斯克。當(dāng)年，美國(guó)加利福尼亞州的「高鐵」項(xiàng)目獲得核準(zhǔn)，但馬斯克認(rèn)為這毫無(wú)意義：
打造全球每英里(約合 1.61 公里)造價(jià)最高、最慢的高速列車，這是硅谷和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(jet propulsion laboratory)的家鄉(xiāng)該干的事兒?
為此，相當(dāng)不滿的馬斯克，親自畫了一張超級(jí)高鐵的草圖，還公開(kāi)了一份《hyperloop alpha》的開(kāi)源論文。
在這份長(zhǎng)達(dá) 58 頁(yè)的論文中，馬斯克披露了他的超級(jí)高鐵計(jì)劃。在他的設(shè)想中，超級(jí)高鐵是一種優(yōu)于飛機(jī)、火車、汽車和輪船的人類第五大交通形式，理想的超級(jí)高鐵應(yīng)當(dāng)是：
更快，比地鐵快 3 倍。
更安全，在管道內(nèi)運(yùn)行不受天氣影響，密封艙和管道內(nèi)都會(huì)裝感應(yīng)器，控制系統(tǒng)使得環(huán)境可控;即便最后管道破裂了，管道內(nèi)進(jìn)入空氣只會(huì)降低運(yùn)行速度，而并不會(huì)有致命危險(xiǎn)。
更低成本，900 英里(約合 1500 公里)以內(nèi)，比坐飛機(jī)劃算。
更便利，無(wú)論是站臺(tái)還是軌道，所需空間比高鐵和機(jī)場(chǎng)都小，所以可以把站點(diǎn)設(shè)在城市中心。
更多班次，不用提前訂票，發(fā)車時(shí)間最優(yōu)可以做到每 10 秒一班。
可持續(xù)自主供電，管道上方裝有太陽(yáng)能板。
你可以將它簡(jiǎn)單理解為「真空管道運(yùn)輸」，這個(gè)膠囊形的車廂，以懸浮的方式在真空管道中滑行。行駛倉(cāng)內(nèi)可以坐 28 個(gè)人，每個(gè)行駛倉(cāng)會(huì)間隔 2 分鐘，它可以讓人以 1200 km/h 的速度前行。
靠譜的「超級(jí)高鐵」理論
超級(jí)高鐵的核心是它的真空管道。
傳統(tǒng)交通工具會(huì)碰到空氣阻力和摩擦力，但超級(jí)高鐵不會(huì)。超級(jí)高鐵采用物理學(xué)家 richard post 提出的「被動(dòng)磁懸浮技術(shù)」。通過(guò)使用磁懸浮技術(shù)，超級(jí)高鐵的膠囊可以用推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，管道接近真空，磁力可以讓膠囊懸浮于薄片之上，這樣超級(jí)高鐵可以實(shí)現(xiàn)更快的速度。
超級(jí)高鐵下方有 28 個(gè)空氣雪橇(每個(gè)長(zhǎng) 1.5 米，寬 0.9 米)，通過(guò)這些壓縮的空氣墊，超級(jí)高鐵的整個(gè)行駛倉(cāng)可以懸浮(空氣雪橇與管道會(huì)保持在 0.5-1.3 毫米之間的距離)在半真空管道上。
于是，當(dāng)行駛倉(cāng)高速運(yùn)行時(shí)，由于且行駛倉(cāng)與半真空管道的距離極為接近，所以行駛倉(cāng)會(huì)像「注射器」一樣，把管道里所有的空氣往一個(gè)方向推，與此同時(shí)，行駛倉(cāng)頭上的渦輪風(fēng)扇則可以把空氣導(dǎo)流到行駛倉(cāng)的尾部及底部。
你可以把排出的氣體看作一個(gè)氣墊，它對(duì)行駛倉(cāng)提供支撐作用，能使其在管道中懸浮。
在這種半真空狀態(tài)下，低壓氣(目前商用抽氣泵可以實(shí)現(xiàn)這樣的氣壓狀態(tài))會(huì)像路面一樣硬，至于高速行...
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超級(jí)高鐵有了重大進(jìn)展？已經(jīng)接近300公里每小時(shí)
在熱到無(wú)法呼吸的內(nèi)華達(dá)沙漠中，一部分人正在興奮地見(jiàn)證著未來(lái)——一個(gè)超乎現(xiàn)代人想象，卻似乎又很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)的超音速交通方式。不過(guò)，希望這種新的交通方式，能真的實(shí)現(xiàn)，而不是像中國(guó)的“巴鐵”一樣成為騙局和笑話。
被淡定地“彈”出去，可能就是未來(lái)你從一個(gè)城市到另一個(gè)城市交通方式的最好寫照。可能超乎你的意料，這樣的一彈，可能速度有望達(dá)到1200公里/小時(shí)，接近聲速，讓你可以在一小時(shí)內(nèi)從北京被彈到上海。
想象把你放在一個(gè)膠囊里，嗖一下，從管道里噴到海對(duì)岸。
這已經(jīng)不光是動(dòng)畫片里的景象，而已經(jīng)變成是鋼鐵俠伊隆·馬斯克除了space x上天計(jì)劃，特斯拉電動(dòng)車計(jì)劃外的第三個(gè)夢(mèng)想：超級(jí)高鐵(hyperloop)。
一度被懷疑的超級(jí)高鐵(膠囊高鐵)終于有了重大進(jìn)展。
在新鮮出爐的一份關(guān)于超級(jí)高鐵的報(bào)告和視頻中顯示，hyperloop one在2017年7月29日進(jìn)行了一次最新實(shí)測(cè)，再次將一個(gè)長(zhǎng)約500米的測(cè)試管道安放在內(nèi)華達(dá)州的沙漠中。在實(shí)際測(cè)試中，超級(jí)高鐵在時(shí)速上取得了重大突破——最高時(shí)速達(dá)到320公里每小時(shí) (200 mph)。
這讓hyperloop one成為了迄今世界上行駛速度最快的超級(jí)高鐵測(cè)試“玩家”。
盡管這樣的速度與馬斯克最早公布的膠囊列車白皮書(shū)中敘述的1200公里/小時(shí)仍有很大差距，但是很大程度上，速度會(huì)被包括測(cè)試軌道長(zhǎng)度等硬件限制。相對(duì)比上次測(cè)試中的180公里每小時(shí)仍然有著巨大的進(jìn)步，以及在可行性上證實(shí)了超級(jí)高鐵可能擁有的實(shí)際價(jià)值。
在測(cè)試結(jié)束接受采訪時(shí)，hyperloop one ceo rob lloyd表示下一階段的測(cè)試可能包含延長(zhǎng)軌道。按照目前的估算來(lái)看，當(dāng)軌道額外延長(zhǎng)2千米時(shí)，膠囊列車可以達(dá)到理論上的1126公里每小時(shí)，有望接近音速。
當(dāng)關(guān)閉軌道密封門后，超級(jí)高鐵行進(jìn)的視頻也被公布。按照公開(kāi)的速度來(lái)看，已經(jīng)接近300公里每小時(shí)。
從測(cè)試結(jié)果看，超級(jí)高鐵經(jīng)過(guò)了將近一年的沉寂和被質(zhì)疑后，取得了不小進(jìn)展：
根據(jù)科技媒體the verge的統(tǒng)計(jì)，相對(duì)比去年5月的首次可行性測(cè)試，行駛距離延長(zhǎng)了4.5倍，速度增長(zhǎng)了2.7倍，馬力增加了3.5倍。而且相對(duì)比上次只有車廂整體外觀的拍攝，這次測(cè)試首次為外界留下了管道內(nèi)實(shí)測(cè)的影像。
不過(guò)，相對(duì)比實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證可行性，這家公司還面臨更大的挑戰(zhàn)。除了和另外一家超級(jí)高鐵制造商 hyperloop transportation technologies 相競(jìng)爭(zhēng)外，這家公司還需要付出很多的努力獲得來(lái)自政府和投資商的支持。
hyperloop transportation technologies在2016年公布的他們正在研發(fā)的膠囊列車內(nèi)飾圖：
這家公司的創(chuàng)始人多次前往美國(guó)以外的國(guó)家進(jìn)行商談。目前，hyperloop one在阿聯(lián)酋、芬蘭、荷蘭、瑞典、英國(guó)、俄羅斯等國(guó)家正在進(jìn)行可行性研究。此外，這家公司還在美國(guó)境內(nèi)為真正的超級(jí)高鐵尋找合...
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中國(guó)超級(jí)高鐵研制當(dāng)中，超級(jí)高鐵概念圖是怎樣的？
橫跨三個(gè)省份!中國(guó)又一條超級(jí)高鐵將開(kāi)通，總投資近千億，中國(guó)能否再次創(chuàng)造奇跡?“超級(jí)高鐵”研制當(dāng)中，速度快過(guò)飛機(jī)!
這些年來(lái)我國(guó)在高鐵方面投入了多少精力和資金，大家都是看在眼里的，有付出就會(huì)有回報(bào)?，F(xiàn)在高鐵成為了我國(guó)的一張名片，并且高鐵帶來(lái)的交通便利，還能夠影響相關(guān)的城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以全國(guó)各地都在努力發(fā)展高鐵工程。
現(xiàn)在我國(guó)又開(kāi)通了一條新的線路—商杭高鐵，從河南的商丘出發(fā)，終點(diǎn)是浙江杭州，預(yù)計(jì)今年會(huì)全線通車，這條線路一旦開(kāi)通，又能為那些主干線路分擔(dān)很大一部分的交通壓力，更是救活了瀕臨關(guān)閉的合肥北城站，同時(shí)對(duì)于沿線周邊城市的發(fā)展也起著推動(dòng)作用，同樣的這條新線路也投入了非常高額的資金和大量的精力。從這條線路的稱呼“華東第二通道”中可以知道，國(guó)家對(duì)于它是有多么重視了。
據(jù)了解，這條線路的總長(zhǎng)度為794.55公里，投入的資金為960.8億，相當(dāng)于修建一公里就花掉一億多，所以說(shuō)這條線路花費(fèi)的資金很多。這條線路在中途一共設(shè)置了29個(gè)站點(diǎn)，跨越了河南、安徽、浙江三個(gè)省份，并且這條線路還和很多重要的線路相連接，從而構(gòu)成一張巨大的高鐵網(wǎng)。雖然這個(gè)投資非常高，但是后期的收益也是非?？捎^的，所以根本不用擔(dān)心它虧錢。
商合杭高速鐵路的建造也取得了一些成就，其中就包括跨淮河特大橋，它全長(zhǎng)約17千米，采用的ⅲ型板式無(wú)砟軌道技術(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，淮河主跨達(dá)228米，建設(shè)時(shí)高速鐵路無(wú)砟軌道剛構(gòu)拱橋跨度居世界第一。由于跨淮河特大橋通車后，列車將以350千米的時(shí)速通過(guò)淮河，僅需幾秒鐘，因此大橋?qū)⒊惺芫薮蟮臎_擊力，這對(duì)工程的施工質(zhì)量提出了極高的要求。
商杭線的開(kāi)通對(duì)完善快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)客貨分流運(yùn)輸，釋放既有鐵路貨運(yùn)能力，加強(qiáng)中、東部經(jīng)濟(jì)聯(lián)系具有十分重要的作用。
代表中國(guó)速度的中國(guó)高鐵一直備受世界的關(guān)注，作為當(dāng)前僅次于飛機(jī)的交通工具，中國(guó)高鐵以其高質(zhì)量，高速度，高產(chǎn)量的“三高”一直被世界所羨慕，而且由于高鐵對(duì)于沿途經(jīng)濟(jì)和基建的帶動(dòng)作用，多年來(lái)，眾多國(guó)家都爭(zhēng)相和我國(guó)簽訂高鐵訂單!而近期，中國(guó)的“超級(jí)高鐵”正在研制當(dāng)中就受到了全球的矚目!這款速度比飛機(jī)還快的高鐵，能否成功研制?中國(guó)能否再次創(chuàng)造奇跡?
“超級(jí)高鐵”概念圖：
“超級(jí)高鐵”的概念其實(shí)是“鋼鐵俠”馬斯克最初提出來(lái)的，他預(yù)想中的超級(jí)高鐵無(wú)限接近音速，采用真空密封管道運(yùn)輸，不會(huì)發(fā)生撞車，不受惡劣天氣的影響，能將乘客從洛杉磯運(yùn)送到舊金山只要不到30分鐘的時(shí)間。他曾預(yù)言，“超級(jí)高鐵”將成為人類歷史上最快的軌道交通運(yùn)輸方式!
馬斯克的豪言壯語(yǔ)總能讓其占據(jù)輿論先機(jī)，但是這不是他的專利，盡管他曾經(jīng)最早提出這個(gè)概念，但是“超級(jí)高鐵”備受世界矚目確實(shí)源于中國(guó)!早在2018年就有英國(guó)媒體稱，我國(guó)可能在測(cè)試一款比飛機(jī)速度還要快的超高速列車。我國(guó)《科技日?qǐng)?bào)》后來(lái)的消息也證實(shí)了英媒這一說(shuō)法，我國(guó)超級(jí)高鐵將采用“高溫超導(dǎo)磁懸浮和真空管”技術(shù)，并且已開(kāi)始著手探討時(shí)速1500公里的可行...
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