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[發明作品] 不是飛機，不是磁懸浮，時速也達500公里的神奇交通工具！ [複製連結]

tn915992

天使長(十級)

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電梯直達

1樓

發表於 2012-6-12 16:12:08 |只看該作者 |倒序瀏覽 | 被感謝次數

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本帖最後由 tn915992 於 2012-6-12 16:10 編輯

  不是飛機，不是磁懸浮，時速也達500公里的神奇交通工具！

  最高時速500公里，與世界最快時速581公里的JR東海「磁浮列車」速度相當，能耗卻只有磁浮列車約9分之1——這一神奇的新交通系統
「Aero-Train」正在研發之中。

      1500公里——這是信天翁一次進食可以飛行的距離。按照我們人類徒步行走計算，如果時速為5公里，需要300小時，也就是不休息地
走上近2周。那麼，信天翁的「燃效」為什麼這麼好？其原因之一是一種叫做「地面效應」的自然現象。

      地面效應是指貼近地面飛行時，地面與翅膀之間的空氣產生的強大升力。

地面與機翼之間夾著空氣

東北大學正在開發的Aero-Train。這是第3輛試驗車。

能夠實現500公里時速高速移動的新交通系統「Aero-Train」的研發就利用了這種地面效應。其動力只使用光伏發電和風力發電等自然能源。
開發者是東北大學未來科學技術共同研究中心教授小濱泰昭。東北大學未來科學技術共同研究中心教授小濱泰昭

飛機利用「升力」浮升到空中。機翼前方受風，機翼下方的空氣
壓力高於上方。因此，機翼在下方空氣的推動下抬升，機體隨之
上浮。這種向上的力就是升力。

此時，如果不抬升機體的高度，會出現什麼情況？由於空氣集
中在地面與機翼之間，機翼下方的空氣壓力增大，升力將隨之增
大。這就是地面效應。

  地面效應距離地面越遠越弱，因此，機體上浮到一定高度，在
地面效應消失之時，機體將開始下降。但是，只要機體保持前進
，地面與機翼之間就會夾有空氣，起到緩衝的作用，機體不會落
到地面。只要速度確定，距離地面的高度就會趨於穩定。也就是
可以貼著地面持續飛行。

  按照設計，Aero-Train的機體上裝有4個機翼，在3面圍牆的凹
字型專用道路「Guide Way」內懸浮行駛。

                                                                                       東北大學未來科學技術共同研究中心教授小濱泰昭
  機翼前端為L字型，L的部分叫做安全翼。機翼與地面之間、安全翼與牆面之間共有8處可以產生地面效應。安全翼與牆面之間產生的地面效
應的作用是防止機體撞擊牆面。

  推動力來自於機體兩側安裝的2個螺旋槳的轉動。螺旋槳使用Guide Way兩側設置的太陽能電池驅動。現在太陽能電池產生的電能需要儲
存在機體的充電電池中，未來則計劃採用受電弓，實現隨時供電。

  另一方面，汽車和鐵路等地面交通工具速度越快空氣阻力越大。通常，空氣阻力與速度的二次方成正比。速度提高到2倍，空氣阻力就會增
加到4倍，提高到3倍就會增加到9倍。

  與之相比，Aero-Train之所以能夠以極少的能量實現高速移動，是因為地面效應具有降低空氣阻力的功效。

  其實，以往也曾開發出利用地面效應的交通工具。但主要是利用地面效應在水面上懸浮行駛的軍用「水面效應艇」，還沒有在地面上行駛
的民用類型。不過，由於在水面上遇浪沉沒等事故頻發，這種船隻現在已經停產。

  原本研究飛機等空氣阻力的小濱教授最初也是通過水面效應艇了解到了地面效應。自
1986年起，小濱到德國留學2年，在此期間，同事開展的水面效應艇模型實驗令他受
到了震撼。

  小濱教授回顧道：「我當時就感覺『太有意思了！回國之後，腦子裏也總是想著地
面效應。」

   點擊圖像播放視訊。（WMV格式）
  回國後，小濱教授馬上參加了日後成為Aero-Train研發契機的研究項目。那就是新    Aero-Train行駛中的情形。2010年11月在實驗中成
幹線的第一代「希望」號的開發計劃。                                                             功以150公里的時速完成了約1公里的穩定懸浮行駛。
  新幹線于1964年通車。從第一代0係的「光」號到最新的N700係，縱觀新幹線的
歷代車頭可以發現，其形狀越來越接近流線型。目的是為了降低空氣阻力。表現最為
明顯的，是把運營以來的最高時速紀錄從220公里一舉提升到270公里的第一代希望號。而設計出這種車頭形狀的正是小濱教授。
  小濱教授坦率地說：「非常遺憾，改進車頭形狀對於降低空氣阻力起到的效果微不足道。只要緊貼著地面行駛，無論如何改進車頭的形狀，
都不能大幅減弱空氣阻力。」

  車底的空氣阻力成為新幹線的瓶頸
在過去，一提到鐵路的空氣阻力，人們關注的總是車頭。但其實還有更大的空氣阻力存在。那就是車輛的底面與路面之間的空氣阻力。

  車輛的底面與路面之間空間狹小，而且底面與路面都凹凸不平。因此，這裡會發生湍流，形成巨大的空氣阻力。但這一部分很難進行改進。而且
，新幹線為16節編組，長達400米。

  小濱教授說：「總而言之，鐵路車輛降低空氣阻力本身就存在極限，考慮到高速化與燃效的平衡，得出的結論是N700係的時速270公里已是最終
結果。」

  這樣的話，令人介意的是以2027年投入使用為目標，正在進行研發的磁浮列車。小濱教授對其也給予了嚴苛的評價。

  「磁浮列車從燃效來看，能量效率非常差，是新幹線的3倍。再怎麼說也算不上環保交通工具。」

  作為理由，首先是超導線性馬達的輸入功率只有約1％能夠轉換為推動力。其次，時速達到了500公里以上，但車輛與3側圍牆之間的空間狹小，
空氣阻力大。

  那麼，有沒有在高速化的同時能夠維持並提高燃效的地面交通系統呢？面對這個課題之時，小濱教授的腦海中閃過了地面效應。

  「製造像飛機一樣擁有機翼、利用地面效應、在貼近地面的高度高速懸浮行駛的新幹線式交通工具」，1986年，小濱教授在參加希望號開發計劃
的同時，朝著這個夢想開始行動了。

  最初的大約10年是以在辦公桌上進行理論計算為主。在1997年到1998年期間，研究取得了重大進展。

  首先，在日本前運輸省的支援下，成立了關於Aero-Train的調查委員會。調查的結果顯示，如果以時速500公里為前提，Aero-Train的能耗是新幹
線的3分之1、磁浮列車的9分之1。小濱教授因此增強了自信。

  接著，隨著財團法人鐵道綜合技術研究所（JR綜研）把宮崎縣日向市的磁浮列車實驗線遷移到山梨縣，日向市的實驗線舊址開始招募有效利用者。
對於Aero-Train而言，這裡是實驗行駛的最佳設施，可謂是天賜良機。小濱教授隨即應徵，並得以免費借用。

  為了驗證此前累積的理論研究成果，小濱教授馬上製造了第1輛Aero-Train試驗車，開始了行駛實驗。1999年，小濱教授在世界上率先證明了利用
地面效應可以在地面上穩定懸浮行駛。

  在羽田到成田間的地下隧道中行駛！？

為了證明行駛耗能低，第2輛試驗車對只利用太陽能電池板產生的電能行駛進行了實證。

  如今，在日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的支援下，寬3.3米、長8.5米、雙座的第3輛試驗車在反覆進行實驗。根據產業技術綜合研究
所的提案，機體改換成阻燃性的鎂合金材質。這種新材料與同等強度的鋁合金相比，重量大約輕60％。

  日本新能源產業技術綜合開發機構給使用第3輛試驗車的實驗佈置了「作業」——在2011年3月之前，「把1名乘客以200公里的時速移動1公里所需
的能量減少到35千卡以下」。小濱教授自信地表示，「達成目標已經有了眉目」。

預訂製造的3節編組、乘員360名的Aero-Train。計劃利用45兆瓦的發電量，以500公里的時速
、12分鐘的間隔，在長500公里的路線上往返。

  如果進展順利，從明年開始研究就將進入實用化研究的階段。最終的計劃是開發3節編組、乘員360名的車輛，利用45兆瓦的發電量，以500公里的時
速、12分鐘的間隔，在500公里的區段內往返。實用化估計將在2025年實現。

  小濱教授說：「為此，來自產業界的支援、協助和理解在今後將愈發重要。」

但是，採用Aero-Train需要鋪設Guide Way。日本已經擁有了高速鐵路新幹線，把新幹線更換為Aero-Train並不現實。因此，小濱教授目前的著眼
點是羽田機場與成田機場之間的地下隧道。如果得以實現，羽田與成田之間的車程將縮短到大約10分鐘。當然，今後也將向有望引進新交通系統的新興
市場國家積極宣傳、推廣Aero-Train。（《日經商務在線》特約撰稿人：山田久美）【日經能源環境網】

■日文原文
  浮上走行「時速500キロ」でもリニアじゃないぞ

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mrro520

精靈

狀態︰離線

2樓

發表於 2012-6-14 02:52:19 |只看該作者

以後可以做得到嗎??? 普片發行

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jackytm jackytm 註冊時間 2012-2-5 最後登錄 2019-2-9 主題查看積分 644 閱讀權限 1 文章 1764 相冊 0 日誌 0 頭像被屏蔽禁止發言串個門加好友打招呼發私訊狀態︰離線	3樓發表於 2012-6-16 20:12:15 \|只看該作者提示: 作者被禁止發言或禁止訪問或刪除帳號，本文內容已被系統自動屏蔽。

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devil09487

初級天使

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發表於 2012-6-20 20:12:46 |只看該作者

台灣...搞不好人家出...還要晚個10-20年吧.....

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雞蛋!

初級天使

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5樓

發表於 2012-7-4 19:34:47 |只看該作者

感謝大大的分享!雖然環保但實際用在生活上可能還有一段時間!

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