在低碳歐洲可持續發展的背景下,改善生產流程,減輕重量,低成本運行,創新設計,符合安全和環境標準是所有優先的關鍵事項。亨斯邁發現其產品在市場中起著越來越重要的作用,陸地運輸部門占歐洲復合材料市場份額的25%,而鐵路行業復合材料使用繼續以每年平均10.5%的速度增長。與傳統的金屬同行相比,復合膠粘劑具有強度高、重量輕、耐熱、耐腐蝕和耐沖擊等綜合機械性能,且達到高水平的歐洲消防安全標準。允許不同材料和更高重量載荷之間的組裝,并均勻分布粘接接頭應變、應力,保持材料的強度和完整性,便于設計和審美的可能性更大,重量比機械固定件更輕。廣泛應用在車輛和基礎設施建設中。也將助力“超級高鐵”。
美國超級高鐵
延伸閱讀
近日,總部位于美國洛杉磯的初創公司“Hyperloop One”,并宣布將于次日在美國西部內華達州荒漠中首次公開測試“超回路推進系統”,以期率先實現企業家埃隆·馬斯克的“管道高鐵”運輸夢想。該公司的超級高鐵推進系統首次戶外測試成功,3米長的實驗“滑車”在鋪設好的軌道上運行了2秒鐘,最終速度達到400英里每小時后(約合640公里/小時),撞擊到91米外的沙堆減速停車。據悉,如果按照最終設想,超級高鐵將在密閉真空管道或低壓管道中行駛,時速最高可達760英里(約合1230公里/小時)。不過Hyperloop One的首席執行官羅布·勞埃德表示,全面的測試需要等到2016年年底進行。
“超級高鐵”技術突破還面臨難題
“超級高鐵”要逐漸變為現實,還面臨一些難題。
一方面,如果抽空管道中的所有空氣,空氣阻力問題就能得以解決。但問題是,馬斯克已經公開表示完全意義上的真空還難以實現。那么,在管道內持續產生接近超音速的高速氣流,就要消耗巨大的能量,僅用太陽能電池板顯然還不夠。如何有效解決能源供應問題,還需科研探索。
同時,還有一個散熱的問題。能量分析專家指出,膠囊車廂壓縮空氣,向下或者逆向排出,都會產生巨大的熱量,這將導致乘客艙和相應的儀器設備遭受損壞。馬斯克的解決方案是在每一個車廂里添加一個水箱,用水箱來吸收熱量,并轉化為水蒸氣。但是,膠囊車廂僅有幾立方米的空間,具體運行時熱量轉換率不高,這意味著必須增大水箱容量。
另一方面,雖然“超級高鐵”不違背物理原理,但過快的速度將會令人頭暈目眩,更不用說還可能要應對的翻滾和急剎車等緊急事件。此外,“超級高鐵”的路線理論上越直越好。這是因為,高速下的轉彎不但非常困難,還會讓乘客體驗變得糟糕。
“超級高鐵”需要什么樣的高科技支撐呢?
一是材料高科技。“超級高鐵”要以導彈的速度飛馳,那么制造火車的材料必定不能是一般材料。普通材料的強度無法適應高速度的撕裂,很容易在運行過程中被撕成碎片。就目前的情況來看,抗高溫高壓、密度小強度高、使用壽命長的納米材料很適合制造“超級高鐵”的車廂。納米材料已經通過航天工程的實用檢驗,將這一成熟的高科技材料運用于“超級高鐵”項目應該不是什么困難的事。
二是制造高科技。黃金自古就有,但古人只是把黃金做成項鏈,現代人則把黃金用在了電腦芯片中。黃金在科技領域的應用現狀,說明這樣一個問題:任何一種材料要想轉化成高科技產品,需要高科技的產品制造技術。開發“超級高鐵”已經具備了相應的高科技制造技術,如“真空運輸管道制造技術”在上世紀90年代被提出來。
三是能源高科技。凡是高速度的東西,都離不開高科技的能源傳輸或轉化方式。比如,“超級高鐵”需要用超導體來傳輸電能,產生磁懸浮效果,以便能讓膠囊車廂懸浮在管道內高速運行。利用超導體產生磁懸浮,是尚需提升的能源技術。
此外,人造機車的行進速度一直受能量轉換效率的制約。換句話說,能量轉換效率越高,人造機車的行進速度就越快。比如,火箭飛行時需要攜帶大量的燃料,如果燃料的化學能轉化為動能的效率提升一個百分點,則可以少帶十個百分點的燃料,這就會有效降低火箭的重量,從而提升飛行速度。再如,汽車將汽油的化學能轉化為動能的效率大約是30%,因為能量轉化效率不高,動能不足,所以汽車飛不起來。
目前,傳統機車發動機能量的轉換效率已達到40%的極限。所以,工程技術專家在“超級高鐵”項目中拋棄了傳統的發動機帶動機車前行的做法,而是采取類似“導彈發射”的方式進行。這種方式的能量轉換效率,在真空狀態下理論上可達100%。
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