时速或可超20000公里,超级高铁是什么?为何连马斯克都不敢研究


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火车真能替代飞机吗?如果有超级高铁的话 , 的确有可能!
【时速或可超20000公里,超级高铁是什么?为何连马斯克都不敢研究】如今 , 高铁已经延伸到了我国许多地区 , 人们的跨省市出行越来越方便 。 时速超过300公里的高铁 , 让交通变得越来越快捷 。 但是 , 我国土地过于广大 , 很多主要城市之间的距离达到了好几千公里 , 高铁的速度似乎还是有些慢 , 而且远远比不上飞机 。

在未来 , 这个问题或许可以得到解决 , 因为科学家们正在思考一个令人震惊的概念——超级高铁 。
超级高铁 , 绝对不辜负“超级”这两个字 。 根据科学家的设想 , 其时速甚至可以超过1600公里!这是个什么概念呢?这么说吧 , 地球的周长才只有40000公里左右 , 如果有了超级高铁 , 绕地球一圈也只需要一天多一点的时间!
这听起来确实有点惊人了 , 超级高铁为啥能这么快呢?
说起来你可能不信 , 超级高铁其实解决了一个大家都知道的问题——空气阻力 。

你可能觉得 , 空气阻力是一个不起眼的问题 , 其实这么想就错了 。 就算是对于普通的人来说 , 当风速超过6级的时候 , 迎风走路就已经比较吃力了 。 在百米比赛的时候 , 运动员在顺3级风的情况下创造出好成绩时 , 有时候也是不会被认定纪录的 , 可见空气对于运动速度的影响是非常大的 。
再快一点的情况下 , 我们可以看到F 1比赛中 , 赛车都做成流线型的形状 , 并且非常低 , 也是为了尽可能地降低飞驰过程中遭遇的空气阻力 。
对于列车来说 , 空气阻力同样是巨大的阻碍 , 极大程度上限制了运行速度 。 列车运行中面临的空气阻力 , 有这样一个公式——

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 。 也就是说 , 如果列车的速度提升到原来的2倍 , 那么空气阻力就会变成4倍 。 要是真的想让列车时速达到4000公里 , 那么其遭遇的空气阻力就是400公里时速列车所面临的1000倍!
空气的存在不仅会形成巨大的阻力 , 还会带来另一个问题 , 那就是气动噪音 。 要知道 , 在稠密的大气中 , 气动噪音会随着速度的提升而产生7次方甚至8次方的倍速急剧增加!也就是说 , 如果不解决空气阻力的问题 , 就算是能运行得非常快 , 人的耳朵也会被震聋 。

研究人员指出 , 当列车的速度达到300公里/小时的时候 , 其气动阻力就已经占到总阻力的80%左右了 , 而且其运行所产生的气动噪声也会超过轮轨噪声 。 换句话说 , 我们的高铁还能不能再快一点?理论上是能的 , 但实际上是不可行的 。 如果不解决掉空气的问题 , 人类的列车最高速度就很难突破 。
换个角度想 , 按照300公里的时速来算 , 如果真的可以在真空管道内运行 , 那么列车就可以少面对80%的阻力 , 这可以大大节省能源和成本!有人甚至做过计算 , 认为真空管道可以让交通的能耗降低98% 。

除了空气阻力之外 , 列车还需要解决的另一个问题就是摩擦阻力 。 这一点并没有太大的问题 , 毕竟现在磁悬浮列车已经投入使用很多年了 。 所以 , 所谓的“超级高铁” , 其实就是真空管道+磁悬浮列车 , 它不是基于目前的高铁进行的升级 , 因此超级高铁只能作为真空管道交通的一个绰号 , 不能反映其本质 。
关于真空管道交通的速度 , 不同的科学家们曾经给出过不同的理论 。
1904年 , 现代火箭之父罗伯特·戈达德首先提出了真空管道运输的概念 , 他当时的估算是 , 在真空管道中 , 磁悬浮列车的速度可以达到每小时1600公里!

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