近日,中国航天科工集团发布的一条消息引发了行业内外的关注。消息的内容是其正在推进融合了轨道交通技术与超声速飞行技术的“高速飞行列车”项目。据悉,该项目时速可能将达到4000公里。如果得以实现,那么国内超级城市群就能够形成1小时经济圈。
消息中提到的“高速飞行列车”实际上同此前马斯克所研究的“胶囊列车”极为相似。那么,这种被称作“第五种交通方式”的飞行列车,其可行性究竟有几何?又是否能在短期内实现呢?
要讨论这个问题,就要先了解此类型的技术。
所谓“胶囊列车”也叫“超级高铁”,是以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具,具备零污染、低能耗、超高速、无噪声等优点。因其形似胶囊,所以被称为“胶囊列车”。两个月之前,超级高铁公司Hyperloop One在北拉斯维加斯的开发测试跑道上完成了首次全真空测试,用时仅5.3秒,测试时速为70英里/小时。
其实,这一构想并非马斯克首创,早在20世纪初期,美国学者罗伯特就已提出“真空管道运输”的设想。20世纪80年代,美国机械工程师达里尔致力于研究“真空管道运输”的可行性,并于1999年为这一概念申请了专利,于2010年成立了ET3公司。随后的2013年,马斯克丰富了这一概念,提出超级高铁,并优化其功能。
所谓“超级高铁”,就是将列车变为胶囊一样的运输容器,通过真空管道进行点对点的传送。因为管道中是真空状态,所以胶囊容器的速度可达到每小时6500公里。该速度是飞机的两倍,子弹头列车的三倍。此外,由于胶囊列车处于真空系统之中,能够不受复杂天气的影响,还可用太阳能作为驱动力。
在研究超级高铁的进程中,美国处于较为领先的地位,成立了SpaceX、HTT、ET3等多家研发超级高铁的公司,在ET3官网中,表明了其目标就是在2030年实现真空管道运输项目的商业应用。
如今,中国也即将拥有自己的“超级高铁”。然而,相关技术尚未成熟,且超级高铁本身存在一些缺陷。
预判高速飞行列车能够达到4000公里时速,有一定的理论和技术基础。虽然这一速度在理论上可以达到,但缺乏实验依据。目前要实现目标速度,起码先要解决三个问题:以低成本获取真空管道以及管道维护,确保高速运动状态下磁浮系统的动力学稳定性,以及保证高速运动下的直线驱动效率。而要实现这些,实验数据的支撑是必不可少的。
磁悬浮列车主要涉及到的技术包括悬浮、导向、牵引等。想要时速达到1000公里以上,那么如何稳定、如何匹配、如何牵引等技术,则都需要一点一点向前推进。
根据我国轨道交通国家标准,中低速的磁浮列车每10米允许的“跑偏”误差不超过3毫米,而高速磁浮列车“跑偏”误差必须控制在1毫米以内。对于1000公里以上的“超级高铁”而言,其误差控制精度则更高。因为轨道的误差必须极小,哪怕差之毫厘,都可能导致大灾难,比如在管壁上穿孔或者管道轻微位移,乘客舱都可能发生崩溃。
对于超级高铁的研究,全球范围内的多家公司都表现出高涨的热情。美国HTT正在搭建长达8公里的全球首个全尺寸Hyperloop模型,但其耗费超过1亿美元。日本则采用了基于电磁动态悬浮的低温超导磁浮技术,载人速度可达时速600多公里。而上海的时速为430公里的磁浮列车采用了德国的常导磁浮技术,其原理是利用了电磁吸引悬浮。
而中国此次研发的高速飞行列车采用了航天技术与磁悬浮技术相结合的模式。此模式侧重于其空气动力学方面的优势,运用于高速运动稳定性及气动设计等方面,而非简单的“航天技术+磁浮技术”。
总的来说。虽然超级高铁是一个非常不错的构想,但由于技术、资金等诸多方面的限制,要将构想变为现实还需要等待技术的成熟与时间的洗礼。据行业内部人员表示,超级高铁如果能在未来5~10年间变为现实就已经相当了不起,但在实现之前,还有大量的问题需要解决。