『飞机』速度堪比火箭的列车,千公里加速仅几秒钟,超级高铁是在吹牛吗?

朋友们 , 你坐过最久的一趟火车 , 是多长时间?
(只坐飞机没坐过火车的请让路……)
我最远的一次 , 大概是从沈阳到西安的火车 , 一口气坐了26个小时 , 硬座票 , 真的是硬着头皮坐完的……
那个时候 , 我就在想 , 如果火车能快一点 , 该有多好 。直到高铁出来……我也坐不起 。虽然省时间 , 但是太贵了……
目前 , 高铁最快时速可以超过300公里 。虽然超的不多 , 但这个速度已经非常惊人了 。但是 , 如果有人告诉你 , 有一种所谓的超级高铁 , 速度可以超过火箭 , 你信吗……
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超级高铁是啥
听起来 , 只要是比现在的高铁牛的列车 , 就可以叫做超级高铁 。不过 , 目前来说 , 比较被重视的一种模式 , 大约就是真空管道模式的超级高铁了 。
真空管道运输 , 最早是在上个世纪90年代由机械工程师达里尔·奥斯特提出的 。顾名思义 , 就是在一个真空或者高度真空的环境下进行的交通运输 。很明显 , 这是一种排除空气阻力的交通模式 。
说起空气阻力 , 很多人是不太在意的 。毕竟在高中学物理的时候 , 这种因素都是被忽略的 。问题在于 , 高中时忽略空气阻力 , 是考虑到我们的智商还不够 , 不是空气阻力不够……
当你真的了解了空气阻力之后 , 就会明白它给人类带来多大的麻烦 。而空气给人类带来的麻烦 , 不仅仅在于阻力 。这些综合的因素 , 大大限制了交通的速度 。
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空气阻力有多强大
空气阻力的计算公式 , 是这样的:
其中 , C为空气阻力系数 , ρ为空气密度 , S为物体迎风面积 , V就是物体与空气的相对运动速度了 。可以看出 , 前三项的数据相对稳定 , 所以空气阻力的大小 , 就和速度有着重要的关系 。而且 , 它是与速度的平方成正比的 , 因此 , 当交通工具速度上升的时候 , 空气阻力是呈平方指数上升的 。
别说交通工具了 , 即使是对于人类的男子一百米竞赛 , 空气也有着很大的影响 。要知道 , 博尔特的世界纪录 , 按照时速算也不过是每小时34.5公里 。
对于交通工具来说 , 这个影响就更大了 。
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在F1赛车界有这么一句话:“谁控制好空气 , 谁就能赢得比赛” 。F1的最高时速大概也就是四百多公里 , 已经如此受空气阻力的限制 , 更不用说目标时速设定在几千甚至上万公里的超级高铁了 。
因此 , 空气阻力对于高铁速度的限制 , 不仅仅是明显 , 简直就是可怕 。解决了空气阻力 , 列车就可以大幅提升速度 。甚至西南交通大学张耀平教授指出 , 只要不超过第一宇宙速度(那样就要起飞了) , 也就是28440公里的时速 , 就都是有可能的 。
超级高铁的其他优势
不止是对于速度的限制 , 更可怕的是空气阻力带来的一系列影响 。首先需要担忧的 , 就是能耗问题 。
以普通的车为例 , 当它的时速达到80公里的时候 , 它的油耗就有将近一半要搭载客服空气阻力上了 。为什么这么夸张?如果你还记得高中物理的一个公式的话你就明白了——P=F·V 。也就是说 , 功率等于牵引力乘以速度 , 牵引力有一部分是对抗空气阻力的 , 也就是和速度平方成正比 , 然后在乘以速度 , 也就是说 , 这个功率要和速度立方成正比……
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