動圖站|1小時橫跨京滬!超音速高鐵究竟有多快?
想象一下
你站在空曠的田野
遠處有人放了一個大爆竹
幾乎在你看到爆竹閃光的同時
“砰!”的一聲巨響傳來
這聲音從爆竹處傳到你的耳朵
就是以音速前進的
在標準大氣條件下(比如海平面、15°C)
音速大約是 340米每秒 (m/s)
換算成我們更熟悉的單位
就是 1224千米每小時 (km/h)!
科學家們為了方便描述接近或超過這個速度的物體
引入了一個單位:
馬赫 (Mach)
1馬赫就等于1倍音速
1224千米每小時是什么概念?這速度遠超我們日常的體驗。
普通高鐵:時速在 300-350 km/h(不足0.3馬赫)。
民航客機: 巡航時速通常在 800-900 km/h(約0.7-0.8馬赫)。
F1賽車:極速也就在 350 km/h 左右(不到0.3馬赫)。
最直觀的例子:北京到上海!
北京和上海之間的距離大約是1222千米。讓我們算算乘坐不同的交通工具需要多久:
1. 開車/高鐵:開車需要十幾個小時;即使是最快的高鐵,也得5小時左右。
2. 民航客機:飛行時間通常在2小時左右(包含起飛和降落)。
3. 超音速載具 (1馬赫 = 1224 km/h):如果一輛超音速載具能以穩定的1馬赫速度直線到達這段距離,所需時間僅為:1222 km ÷ 1224 km/h ≈ 1h(1小時)! 是的,理論上不到60分鐘就能跨越京滬!這比現在的民航客機快了一倍多。
超音速不僅是高鐵發展的目標,更是飛機、航天甚至物流等領域的優化指標。2.2馬赫客機正待研發測試;科學家又用氣槍模擬14.8馬赫飛行,研究飛船重返大氣層的極端環境;磁懸浮物流系統問世后能以高速精準運輸貨物,提升工廠效率300%,由此可見,人們對于速度的追求是永無止境的。
那么超音速是怎么做到的?
需要具備哪些條件呢?
要實現超音速(≥1224km/h),無論是貼地飛行的超級高鐵還是破空而行的超音速飛機,都得靠這“三件套”:
1.超級心臟——暴力推力引擎
噴氣引擎或火箭得提供“蠻力輸出”,推力必須數倍于空氣阻力!就像火箭助推試驗機硬懟音障墻,磁懸浮列車靠電磁彈射7秒飆到650km/h。
2.破音錐子——切開激波的外形
機翼后掠≥35°或車頭尖如子彈,像錐子劈開激波!平直翼會“撞墻”失控,特殊造型讓氣流乖乖分流,避免音爆炸耳又震窗。
3.防火鎧甲——抗摩擦的“金鐘罩”
超音速摩擦生熱堪比煉鋼爐——5馬赫時溫度直沖1500℃!必須上鈦合金+陶瓷涂層,否則秒變“烤串”。
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