中日研發高速氣動懸浮列車 時速可達400-500公里

不用煤不用燃氣不用電 時速可達400-500公里

重慶理工參與研發高速氣動懸浮列車

不需要傳統的煤、氣、電提供動力，列車時速可達400~500公里，你相信嗎？近日，記者在重慶理工大學車輛工程學院就看到了這樣的「高速氣動懸浮列車」模型。你認識名叫鵜鶘的鳥嗎？高速氣動懸浮列車的靈感就來自於它。有關專家稱，這款列車有望改變世界交通系統。

子彈頭車頭似高鐵 車身有環形翼像飛機

記者看到，這款高速氣動懸浮列車模型長一米多，子彈頭車頭似高鐵列車，車身則有環形翼和氣流推進器，又跟飛機有些相似。

「高速氣動懸浮列車第一代、第二代樣式試製及實車試驗已經在日本完成。」重慶理工大學領銜參與高速氣動懸浮列車研發的教授賴晨光介紹，這樣的高速氣動懸浮列車，完全採用自然能源驅動，使用成本低，速度還非常快。「如果以時速500公里為前提，氣動懸浮列車的能耗是高鐵的1/3、磁懸浮列車的1/6。」

賴晨光說，他是在2004年接觸到這一項目的。「那時候，我以吉林大學教師的身份參與這個項目。」

2007年，賴晨光來到日本，更加深入地參與了該項目的研究，「主要負責空氣動力學這一塊。」

曾兩個月沒出實驗室 提出環形翼設計方案

2007年到2011年，賴晨光在日本進行了四年的研究。這四年，他每天待在風洞實驗室里，用煙霧法觀察空氣的流動，甚至一度引起中毒而住院。「有兩個月，我足不出實驗室，飯都是送進來吃。」在一次試驗中，賴晨光中毒倒下，住了好幾天院。

2011年，賴晨光來到重慶理工大學，他帶領著4位老師、二十多位研究生，繼續攻關高速氣動懸浮列車。

經過深入研究分析，重慶理工大學汽車空氣動力學團隊提出了高速氣動懸浮列車行駛穩定性控制的理論與方法，為其深入研究和開發提供了關鍵的理論指導和依據。同時，該團隊還提出了環型翼的設計構想並進行了驗證，使得該列車的空氣動力性能得到了進一步的提高。「簡單來說，就是主要研究列車行駛的穩定性，提出了環形翼的設計。」賴晨光說。

新設計提高運輸能力 該車的商用步伐加快

賴晨光告訴記者，在此前的設計中，高速氣動懸浮列車的車翼(翅膀)跟飛機類似，是一對尾端加裝了豎直小翼的水平翼，但這樣的「翅膀」，在列車行駛時，車翼後面會產生不穩定氣流，使列車在行駛中的平穩性受到影響。

「而我們設計的環形翼，是在一個三維面上形成一個框，而且框的上面跟下面不在一條豎直線上，而是往後斜。這樣的設計使氣流比原來穩定很多，會大大提高列車行駛的穩定性。」賴晨光解釋說。

此外，環形翼的設計還能夠提高運輸能力。「通過環形翼設計，使升阻比(升力除以阻力)提高30%-40%，並提高運輸效率。」賴晨光介紹，要使高速氣動懸浮列車運行效率高、運載能力強，其車翼就要設計得長，「但這帶來的後果就是軌道佔地面積大，建造成本增加很多。我們提出這個環形翼，在軌道的寬度不變的情況下，可以提高30%-40%的運輸能力。」

穩定性加運行能力的提高，使得高速氣動懸浮列車的商用步伐加快了。

首條高速氣動懸浮列車線路預計2025年在日本開行

根據空氣動力學研究結果，結合工業設計及美學、文化等因素，重慶理工大學汽車空氣動力學團隊設計出第三代列車造型「LOOP」，使這個「飛行的列車」離人們的生活又更近一步了。接下來，中日團隊將基於新設計的「LOOP」造型，為其配備阻燃性的鎂合金車身並開展更加深入的試驗研究與驗證。

根據規劃，日本將於2025年開通第一條高速氣動懸浮列車線路，「計劃從日本成田機場到羽田機楊，全部走地下隧道，設計時速400公里，10多分鐘就可以實現兩個機場的互通，而現在從地面上走要一個多小時。第二條從東京到大阪，時速500公里，一小時之內可實現兩地的互通，而目前需要兩個小時。」

「東京到大阪這條線，全採用自然能源，我們沿軌道對氣候、風力等進行了測試。根據這個區域的太陽照射時間安裝太陽能板，依據風的自然條件安裝風車。」賴晨光說，「現有技術沿途所收集和轉化的太陽能和風能，能夠驅動這個系統每12分鐘一次往返。按三節車廂、每節車廂120人計算，一次能運送360人。」

賴晨光說，這個只用自然能源驅動、零污染的項目，看似不太可能完成，而實際上卻離老百姓的生活很接近。

研發車身材料 意外發現鎂空氣電池

在對高速氣動懸浮列車材料的研究中，研發團隊還「意外」發現了高效的鎂空氣電池。

在材料研發時，日本東北大學的小濱泰昭教授提出用鎂合金來做車身材料，因為鎂合金輕而且強度高。在研究加工鎂合金的過程中，小濱泰昭發現，「鎂合金和空氣反應會放電，於是小濱泰昭又開始對鎂空氣電池進行研究，並取得了非常大的進展。」

「而高效、可控鎂空氣電池的出現，將對新能源汽車的開發有極大的促進。現在已有幾家企業投資幾十億元，大力推進該鎂空氣電池的產業化。」賴晨光介紹，高效、可控鎂空氣電池的出現，對中國有極大的好處，「中國的鎂礦儲量很大，而且質量也非常好。按照小濱泰昭的估算，鎂足夠人類使用數億年，產生的氧化鎂還能夠利用太陽進行還原，可謂是取之不盡，用之不竭，用鎂來發電，鎂氧化過程中產生能量，能效比驚人的高。比現在的電池能量密度高很多。」

目前，小濱泰昭已委託賴晨光作為中方代理人，尋找合作夥伴。

研發靈感源自一種叫做鵜鶘的鳥

讓人意外的是，高速氣動懸浮列車的研究竟然和一隻鳥相關。日本東北大學小濱泰昭教授發現，一種叫做鵜鶘(信天翁)的鳥在遷徙時，每進食一次，能夠持續飛行超過900公里，具有驚人的「燃效比」。為什麼它的「燃效比」可以這麼高，經過深入研究，「發現它們是利用了WIG的自然現象」。

賴晨光解釋說，所謂WIG現象，就是翼形(鳥的翅膀)在接近地面的時候會產生升力急劇增加，阻力減小的現象。「如果鳥在高空中飛，經常扇動翅膀來產生升力，但接近地面，只要把翅膀張開，產生的升力比高空中大很多。這個升力跟翅膀距離地面高度有關係，當鳥的飛行控制在一定高度的時候，不必扇動翅膀，就能夠支撐身體的重量飛行，我們研究發現，離地面越近，升力就越大。」

其實，早在研製高速氣動懸浮列車前，前蘇聯科學家就利用這一原理研製出「裏海怪獸」——一種在海上懸浮飛行的飛機，其機身與波音747飛機大小相近，海上巡航速度約為每小時500公里。

本報記者 羅薛梅

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