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科幻还是科盲？关于4000公里时速飞车的那些事

编辑：jiayuan 2017-09-01 16:58:45 来源于：快科技

　　9月1日消息前些天有媒体报道，中国航天科工集团通过官方微博放出消息称，将结合超声速飞行技术与轨道交通技术研制最高时速4000公里/小时的高速飞行列车，并令其成为继航天、高铁、核电后的中国新名片！那么，所谓的“高速飞行列车”究竟是黑科技，还是“噱头”呢？

　　时速4000公里是什么概念？

　　歼10战机的1.5倍，声音空气传播速度的3倍，DAP92式手枪子弹速度4倍，现有先进民航客机速度的5倍，正在运行的高速动车速度的10倍。

　　如果坐上高速飞行列车，北京到上海，只需30分钟。上午约个女网友，当天早上出发两人能喝个咖啡。

　　消息一出，马上引发十八路诸候的各种骄傲放纵。当然也有质疑：又是熟悉的套路，全是为了那点科研经费。

　　一开始还以为是谣言，后来到“中国航天科工”微博上看了下，的确是官方发布的消息。

　　到底是满嘴跑火车，还是科学家在实证梦想？无关立场，从技术角度来讨论这个问题。

　　加速度问题

　　所有人工高速行驶工具，必须考虑加速度问题。

　　排除物理约束，加速段最少得5分钟，减速段还得5分钟，瞬间上4000公里？中国航天科工的哪位领导不要命了，要不让领导先坐。

　　有些人坐个过山车都会坐出心脏病来呢，那普通人能承受多大的加速度呢？

　　人体的胸腔保护着心脏免受撞击的伤害，它的保护功能在现代科学技术的发展下却日趋脆弱。在达到一定程度的加速度时，胸腔也根本起不到保护的作用。

　　横向加速会因为对人体施加不对称力而对人体造成伤害。根据《大众科学》最近刊载的一项研究表明：14个G的加速度可以让人的器官分离，而2.7-7.6个G的加速度可以让人昏迷。以普通人对加速度的承受力（舒适度感觉），超过1.2G就非常不舒服。

　　那贴地飞车从0到4000KM/h，加速度是多少？人体结构能否承受，我们来计算一下一个最简单的加速度的问题。

　　题目：以京港线为例，从北京到香港约2000公里，所花时间60分钟，中间设立3站，也就是每站15分钟，每站15分钟包括启动和制动时间，计算在启动和制动期间的火车加速度。

　　等加速度五个公式，每个公式都取其中四个量来运算：（其中Vo^2=初速平方，以此类推）

　　S=Vt^2+a（t^2）/2

　　Vt=Vo+at

　　S=（Vo+Vt）*t/2

　　Vt^2=（Vo^2）+ 2aS

　　我们可以计算出加速度大概是1.6G。

　　很大一部分人的心脏可能受不了，还是让尊敬的领导先坐吧。

　　对于这一点的物理学置疑，飞行列车项目技术负责人毛凯也解释到：飞车在加速时将按照人体承受能力，加速度不能太高，一直加速到巡航速度（或最高速度），减速也是一样。

　　可见这的确是个问题。

　　地球曲率问题

　　此次谈到的真空管磁悬浮，其实在2010年媒体就报道出来，当初说的是10万公里每小时，院士们显然连地球曲率都没考虑进去！也是服了。

　　多年以后降低至2万公里，今年降到4000千公里，明年的数据，等到明年再说吧。

　　为什么要考虑地球曲率？举个例子，北京到香港并不是一个标准水平面，北京的纬度是北纬39°54’，香港的纬度是北纬22°18’，跨过了纬度17°36’，这是一条弧度不小的曲线了，志玲姐姐的臀部曲线都达不到这个水平。

　　平面曲线的曲率是密切圆的曲率半径的倒数，空间曲面的曲率更加复杂。

　　用切西瓜打个比方，在西瓜上选定一个点，垂直西瓜曲面切下去，切出来的切口曲线的曲率，就是西瓜曲面上该点的曲率。

　　然而你在对准该点的时候，可以让刀面顺着西瓜花纹或横着西瓜花纹等等，所切出来的切口曲线也就不一样，曲率也就不一样，所以曲面某个点上的曲率有两个主曲率。

　　回到火车铁轨上。水平不倾斜的弯曲铁轨，就是一个平面，选定铁轨面上任意一点垂直切下，无论刀面方向怎样，切口都是直线，即曲率为零。

　　而倾斜的弯曲铁轨，是倒立的圆台的侧面，选定铁轨面上任意一点垂直切下，切口是直线，曲率为零，刀面横着枕木，切口是曲线，曲率为正。

　　两个城市之间有这么大的曲率，而速度这么快，需要很大的转弯半径，线路必须几乎呈直线布局，非常困难。

　　飞车每时每刻都在产生巨大的离心力，如果不考虑这一点，搞不定就飞出了太阳系。

　　4000km/h都快跟上地壳曲率啊，而且必须沿着地表跑，曲率一旦转不过来，直接钻透地壳里了。

　　关于安全（有点心慌慌）

　　虽然有生之年可能都坐不上这飞车，但大家还是表达了自己的担忧。

　　时速4000公里，每秒1111米，只要路的任何地方修歪了1厘米，自己撞死也就算了，不要祸害路边的花花草草啊。这要是翻车了，都不知道自己掉在哪个城市。

　　高速飞行列车的安全的确非常重要，出了事就是一枚巨型洲际导弹。

　　利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力，通过磁悬浮减小摩擦阻力，这也是为何称为飞行列车的原因，因为磁悬浮可以让列车离地飞行。

　　骤停真的是一个难以想象的可怕问题，它的速度可是超过了4倍子弹，地球上有什么物理能挡得住这一击。

　　另外，真空中车体不允许发生一丁点破损，人体无法承受体内外巨大的压力差。

　　人类历尽千难万苦，攻破了超音速飞行难题，但是“音障”后面又遇到意想不到的“热障”难题。

　　而飞行列车还有更多值得担忧的技术问题，无论是电磁驱动还是巨型场所的封闭真空，若想商业应用还有很长的路要走。

　　如果科学界把它当作一个技术高标，每个人都必须尊重这种豪情，但如果只是为了科研话题搬出“一带一路”来进行忽悠的话，那还是先让忧郁的350码的高铁提升到400码，这个比较实在。

　　不过，据最新消息显示，中国航天科工集团高速飞行列车”项目技术总负责人毛凯近日在接受媒体采访时对上文中提到的安全问题作出了如下回应：“‘高速飞行列车’加速的时候，是按照人能承受的速度慢慢加速的；减速的时候，也是按照人能够承受的范围慢慢减速的。并不存在对人体有伤害这一说法。”此外，毛凯还强调，安全性是“高速飞行列车”项目团队考虑的首要问题！那么小伙伴们又如何看待此事呢？