给子弹头列车添加翅膀?中国科学家研究提速新方案
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给子弹头列车添加翅膀?中国科学家研究提速新方案

2021年12月06日 07:00:11
来源:参考消息

参考消息网12月6日报道 据香港《南华早报》网站报道,中国还想要速度更快的子弹头列车,中国西南部一科学家团队提出了实现这一目标的方法——添加翅膀。

他们的研究发现,在每节车厢上增加5对小翅膀将产生额外的升力,可以让列车重量减少近三分之一,使最高时速达到450公里。

这项研究是北京今年早些时候启动的CR450项目的一部分,该项目旨在研发能够以这种速度行驶的新一代高速列车。中国的高速铁路网目前是世界上最快的——其现有子弹头列车的时速可达350公里。CR450项目的目标是让列车以比现在快近30%的速度运行,这意味着从北京到上海只需要大约3个小时,或者从北京到广州只需要5个小时。

但科研工程师张军(音)领导的成都流体动力创新中心的研究团队在一篇论文中指出,“随着运行速度的提高,车轮的磨损会增加,不可避免地会缩短车轮的维修周期和使用寿命”。

他们在发表于《空气动力学学报》杂志上的论文中写道:“带有升力翼的高速列车是对高速列车空气动力设计传统观念的突破,目的是降低整体能源消耗和运行成本。”

在高速列车上安装翅膀的想法并不新鲜——日本工程师上世纪80年代就提出过一种从列车两侧延伸出类似机翼的列车,并最终在20年后制造出一列样车。

虽然这一早期尝试证明了这种列车的翅膀具备空气动力效率,但它在实际应用中失败了,因为翅膀太大太宽,列车无法在安全栅栏和隧道等现有铁路基础设施的有限空间内安全运行。

张军及其团队提出了一些略有不同的建议。他们说,不要在列车两侧安装一对巨大的翅膀,而是在列车顶部安装一系列较小的翅膀,这样可以产生足够的力量来抬起列车,而不会造成撞上任何东西的风险。

但他们警告说,需要对翅膀进行精心设计和安装。

这篇论文称,列车在以450公里的时速行驶时,会在车顶表面附近形成高速气流,如果翅膀安装的位置过低,可能会引发有害的气流。

如果翅膀安装的位置在火车上方过高,翅膀就可能撞上前方翅膀产生的气流,从而产生比升力更大的阻力。研究人员估计,对安装在车顶的翅膀而言,最佳范围是在车顶延伸1.5米至2米。

张军及其团队说,他们的提议与日本方案最大的区别在于,中国的列车在工作时更像巡航导弹而不是飞机。

上海同济大学的研究工程师陈宇(音)没有参与这项研究,他说,要想在列车上安装翅膀,需要克服一些极具挑战性的工程问题。

陈说:“对列车设计师来说,表面越光滑越好——每增加一个部件就会增加一个问题。”他研究过风洞里高速列车的空气动力行为。

他说,翅膀会不可避免地增加车厢内的噪音,降低乘客的舒适性。这意味着科学家和工程师必须想出办法来控制车顶上复杂的气流,并利用隔音材料或结构来吸收增加的噪音。

“但这会增加列车的总重量,”陈说。

他说,高速列车通过位于列车顶部的导电弓从架空输电线中获取电力,鉴于翅膀产生的干扰,需要采取额外措施让导电弓与输电线持续保持联系。

据中国媒体报道,首列CR450列车可能会在成都与重庆之间长300公里的新铁路线上运行。这条铁路线的建设从9月份开始,预计将在5年内完工。

据参与该项目的研究人员说,CR450项目旨在解决从自动控制、车轮设计到转向系统、铁路升级、安全措施等的技术问题。

添加翅膀解决方案的支持者认为,与时速600公里、利用超导技术的磁悬浮列车相比,大规模应用该方案更经济、更可行。中国计划在其东部地区的城市设计两条新的磁悬浮线路。(编译/龙君)