展望未来革命性出行方式:飞机,火车和超音速飞机(二)
2050年的高超音速商用飞机 图3:“协和式超音速喷射”客机之后:洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)预计在2015年研发一架能在四小时内飞越大西洋的商用飞机。 不要让现在贫血的航空业愚弄了你:超音速飞机将会再次升起。在2015年,继“协和式超音速喷射”客机飞行12年后,洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)预计将制成“无噪声超音速运输机”,能在4小时内将一打快车从芝加哥运到巴黎。但更加有趣的是目前正由德国太空公司DLR研发的 “Spaceliner”。由欧洲委员会资助,这架飞机时速14,000英里,能在90分钟内将50名乘客从纽约送至悉尼 —— 穿越太空。 将这艘飞船想象成航天飞机的改良版本:从发射架起飞的两层飞机。“我们并不是在讲奇异的科技,” Spaceliner的主要审查者马丁·希佩尔(Martin Sippel)说到,“我们使用现成的主意,并使它们对商业旅行产生经济意义。”这个想法是通过降低航天飞机内部的科技要求 —— 如飞行高度和速度 —— 使Spaceline变得更安全,但机票价格比现在的一等舱贵。下面是高超音速飞机的工作原理。 火箭 Spaceliner将由一架火箭帮助升空。该火箭由液态氢和氧推进器提供能量,并能够发射25次。在分离后,火箭发动机将滑翔到恢复地点,这使得清洁和再利用简单许多。马丁·希佩尔(Martin Sippel)认为重新利用需要一到三天。 发射 在七分钟内,飞机将上升62英尺,至太空的底部。在极限高度,它的最高时速能超过14,000英里 —— 与航天飞机差不多。此时,它不再继续上升,而是下沉至大气层并产生浮力,使用更少燃料前进。极限高度意味着音爆不会影响地面上的人。 发动机 航天飞机是发动机技术的大综合:机身上的三个氢氧发动机,外加固体燃料的助推器。固体燃料的能量更加集中,但成本却大致是液态氢氧的10倍。Spaceliner不需要太多推力,而且必须降低成本,所以它将只有两个发动机。 冷却系统 多次穿越密集的大气层能使机体温度达到5,400华氏度。为了保持低温,DLR的工程师们发明了多孔陶瓷砖来“出汗”。DLR下一步研究的主要部分将是精炼陶瓷术,并以更快的风洞速度进行大范围测试。 图4:火车改造:在法国的新AGV火车中,每节车厢都由自身的发动机驱动,从而解放了放置发动机的前后车厢,用以搭载更多乘客。 2011年的超级火车 为了减少二氧化碳排放和减轻机场压力,火车正在迅速替代飞机。欧洲,有着悠久的火车旅行传统,在这方面特别积极进取。2007年,欧洲委员会制定了一项旨在2020年扩大其高速铁路网至三倍的计划。火车的幕后功臣是谁?法国公司阿尔斯通(Alstom)制造了70%(650辆)时速超过186英里的火车。去年12月,该公司的下一代火车AGV完成了全速测试,并将在2011年驰骋于意大利国土上。你千万不要为飞到欧洲才能乘坐AGV感到失望,阿尔斯通目前正在磋商为筹划中的加利福尼亚州高速铁路系统提供AGV火车。 下面是AGV的几处创新点,在达到最高时速224英里的同时提供舒适、温馨的驾乘体验。 外形 AGV的空气动力系统不仅能提高速度,而且能降低噪声。在最高时速下,AGV产生的噪声与其前身TGV在时速200英里时一样—— 这绝非易事,因为噪声随着速度上升会成倍增长。这需要火车上的每个平面都光滑,从车厢间的软管到前端转向架的行李箱(也被称为车轮和车轴),以及重塑车头前椎体。 车轮 AGV有“关节”车轮系统。通常火车上的每节车厢在底下有两套轮子, 和你自己的汽车一样。但是,AGV车轮设置在两个车厢之间。因此,一辆长656英尺、载客500人的火车只需要13个车轮,而原本则是16个,同时能减轻每个轮子一吨的重量。所以,整个火车重量将比原先的减轻17%,同时降低10%-15%的阻力。 图5:一个更好的转向架:这个轮轴组合使得AGV达到最高时速224英里。 图6:发动机 图7:更少车轮,更多动力。 AGV将是首次使用永久磁铁发动机的列车,而不是此前的电气化铜线圈,来产生磁场。这个设计有效的减少了能量消耗,较小的发动机可以放置在每个车厢底部,而不是在列车两头的引擎里。这意味着14个车厢的AGV能比TGV多载20%乘客,消耗能量却减少了30%。转轴在停车时也能产生电力,从而将 8%-12%的能量回收再利用。
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