中国研制,时速620公里!“贴地飞行”何日梦圆?

 《小康》 ● 中国小康网   2021-01-22 08:01:35

  中国研制,时速620公里!“贴地飞行”何时梦圆?

  西南交大副校长何川:“如国家支持建设长距离试验线,短则两三年,长则五六年,我是有充分信心的”

  如果把火车的轮子去掉,让它沿着轨道上方十多毫米的地方悬空疾驰,并且还能跑出620公里的时速,甚至有一天会超过飞机的速度……这还是我们通常意义上的“火车”吗?

  这就是磁悬浮列车,问世多年但仍然令人感到神秘、可能引发未来交通方式革命的一种新型交通工具。

  最近,在四川成都亮相的一款高速磁悬浮样车,再次引发人们对这种带有科幻色彩的交通工具的关注。

  1月13日,中国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线,在西南交通大学正式启用。这辆采用全碳纤维、流线型头型的样车,设计时速620公里,有望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。

  与其他磁悬浮技术相比,高温超导磁悬浮技术尤其适合未来的真空管(隧)道交通运输,理论预计速度可高于1000公里/小时。考虑到民航客机的飞行速度大约为900公里/小时,这个速度堪称“贴地飞行”。

  “汽车、飞机、现代船舶,原创都不是中国人。就包括我们现在领跑世界的高铁,也是从引进开始,进行消化吸收再创造,从跟跑变为领跑。但我们这个技术一旦成功,就完全是中国人的原创。它将成为一种颠覆性的交通方式,填补陆地交通和航空交通的速度空白。”教育部科学技术委员会委员、西南交通大学副校长何川这样评价这台样车和试验线的意义。

  高温超导磁悬浮列车有“独门绝技”

  磁悬浮是一种完全依靠磁场使物体悬浮的新技术。吸力(或者斥力)不仅可以抵消重力,使物体悬空,还可以把物体牢牢锁定在特定的位置、保持稳定。

  为了帮助公众更直观地了解磁悬浮列车的工作原理,西南交通大学超高速真空管道磁悬浮交通研究中心副主任邓自刚教授在高速磁悬浮样车的轨道上做了一个实验。他双手抬起一片长方形的铝板,在永磁轨道上方抛出。结果,铝板并没有直接砸向轨道:它先坠落,然后在距离轨道很近的位置“飘”起来,沿着轨道方向滑行一小段距离才落地,轻盈得像一片羽毛。

  邓自刚告诉记者,因为铝板有电阻,电流会衰减,这块铝板最终会落到轨道上。如果把铝板换成超导体,即在一定温度下电阻变为0的导体,就可以实现长时间的悬浮。

  磁悬浮列车可以采用3种原理实现悬浮,即电磁悬浮(EMS)、电动悬浮(EDS)和高温超导悬浮(HTS)。电磁悬浮原理比高温超导悬浮原理出现得更早,高温超导悬浮原理是在20世纪80年代后期发现高温超导材料后才提出的。采用电磁悬浮原理的列车已在中低速域和高速域实现了商业运用,而高温超导悬浮还未进入商用。

  国内外已经有人利用前面两种原理造出了时速600公里的磁悬浮样车。

  2015年,日本低温超导磁悬浮中央新干线曾创造了载人时速603公里的世界新纪录,引起广泛关注。

  2019年,中国时速600公里高速电磁悬浮试验样车在青岛下线,标志着中国在高速磁浮技术领域实现重大突破。

  西南交通大学超高速真空管道磁浮交通研究中心首席科学家张卫华教授认为,高温超导悬浮技术有自己的独特优势。

  第一,运营成本低。所谓“高温”指的是零下196摄氏度,这个温度显著高于低温超导体所对应的温度要求(零下269摄氏度),意味着可以用更经济的方式实现悬浮。“日本的低温超导磁悬浮技术要求零下269摄氏度,需要用液氦来冷却,这在全世界都是稀缺资源。但高温超导磁悬浮用液氮就行了,空气中78%都是氮气,液氮的成本比矿泉水的成本还低。”张卫华说。

  第二,系统更简单。同样以日本的低温超导磁悬浮车为参照,它需要加速到一定的速度才能悬浮,而采用高温超导技术可以实现列车的静止悬浮,这样就省去了复杂的起跑系统。

  在西南交通大学的项目团队看来,高温超导悬浮技术还有一个重要的优势,那就是拥有完全自主的知识产权。

  “我们这个技术一旦成功,就完全是中国人的原创,从基础研究到基础应用,从实用技术到产业化,都是中国人在做。”何川说。

  值得一提的是,不论是采取哪种技术路线,相比其他交通方式,磁悬浮列车有很多共通的优点,包括维护成本低、安全性高、环境污染少。

  因为没有轮轨接触,列车不需要轮轨、齿轮箱、轴承等零部件,所以磁悬浮列车耗损情况比高铁好很多,而且不会因为雨雪天气延误;

  因为磁场的作用力可以使列车在水平和垂直方向保持稳定,而且,磁悬浮列车采用“轨抱车”或者“车抱轨”的结构形式,所以磁悬浮列车脱轨的可能性大幅降低;没有轮轨的噪音,列车可以更安静地运行。

  然而,在现有的技术条件下,实现磁悬浮列车的商用仍面临不小的挑战,主要原因在于建设成本高、回报率低。全球范围来看,只有中日韩三国有在运行的商用磁悬浮列车。

作者:王迪 吴晓颖
责任编辑:李弋
来源:新华网