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超级汽车装轰炸机引擎时速1609公里/组图

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发表于 2009-11-22 09:45 PM | 显示全部楼层 |阅读模式
格林曾经作为一个飞行员为英国皇家空军服役20年,而现在他的超音速汽车仍然可以保证他是世界上最快的人。现在,有了猎犬号超级汽车,格林又要进行他的极速之旅了。



图:把自己“绑”在特制的座位上,安迪 格林准备开着自己的“座骑”一展风尘,前方,煎饼状的沙漠绵延展开,电脑显示所有系统正常。格林解开刹车,踩下油门,喷气式发动机开始轰鸣。42.5秒之内,格林的车就能加速到1000英里每小时。



图:美国-加拿大联合小组——北美鹰,采取了全喷气设计。



图:在269英里的时速下,猎犬号的加速度超过了全力推进的方程式1赛车。格林拉紧了安全带,然后按下了火箭开启按钮,刹那间,他被汽车2.3g的加速度摁在了座位上。

据《新科学家》报道,“怎样区别坐在飞机里和坐在汽车里体验超音速的感受?伙计,那很困难。”格林说道。格林说这些话不是凭空乱吹,他是地球上唯一一个能凭自己个人经验说这些话的人。格林曾经作为一个飞行员为英国皇家空军服役20年,而现在他的超音速汽车仍然可以保证他是世界上最快的人。早在1997年,格林就曾经驾驶一辆叫ThrustSSC的汽车,确立了763英里每小时的陆地行驶速度记录。格林也因此成为了世界上第一个迄今也是唯一一个驾驶轿车打破音障的人。现在,有了猎犬号超级汽车(Bloodhound SSC),格林又要进行他的极速之旅了。

只是这次格林的极速之旅不再孤单了。他有了两个竞争者,两队分别来自美国和澳大利亚的赛车队。赛车队的第一步打算是打破格林的记录,并达到每秒超过800英里的速度。如果第一步成功了,赛车队的下一步尝试就是1000英里(1609千米)每小时的速度了。“这就是我们设计猎犬号超级汽车的目的”, 猎犬计划首席航空工程师罗恩·阿耶斯说道。

参赛的三辆赛车都有车轮,刹车以及方向盘。这是传统汽车都有的。然而,音速或者超音速带来的挑战是传统汽车从没遇到过的。要想达到或超过音速,汽车就必须要有大胆新颖的设计以及动力系统。

比方说,汽车时速要想达到1000英里,汽车轮胎的转速必须要超过1万转每分。这个转速比普通轿车的转速快了很多倍。这个转速意味着5万g左右的加速度,5万g加速度产生的力可以很轻而易举的就把普通轮胎撕碎。鉴于此,比赛用赛车的轮胎都是用坚固的钛材料制成的,确切的说是碳化加固型钛材料。需要注意的另外一个问题是,当汽车的速度接近音速时,一种正面冲击波会产生,并使前方的地面泥土液化。这样一来,轮胎就不是在地面行驶,而是陷进地面去了。还有更重要的问题,时速超过250英里的时候,气流的影响不容小觑。汽车在这个速度行驶的时候,轮胎的功用更像是船舵或者是机翼。而驾驶汽车更像是驾驶极速运行的船只或是驾驶飞机。对此,格林表示:“我们最大的问题就是如何控制轮胎在地面上的运行。”

设计超音速汽车时需要把上述因素都考虑进去。这促使人们向空气动力学和车辆机械学没有被探究过的地方进军。格林说:“以前从来没有人设计并制造出这么快的车,我们要不断的研究,测试,测试,研究。这是一个正在研究中的项目。”



图:格林把速度提到了79英里每小时。5秒后,他亮出了猎犬号超级汽车的第一种秘密武器:后加燃料器,后加燃料器能把额外的燃料送进喷气引擎,从而产生最大动力。

猎犬号超级汽车安装了一个退役欧洲战斗机的引擎。这个战斗机引擎为猎犬号提供第一次推动力。在这方面,猎犬号和安装了两个喷气引擎的ThrustSSC很像。然而,一个喷气引擎并不足以让猎犬号速度达到1000英里每小时。“ThrustSSC上巨大的前端燃料进口会产生超音速震荡波。这就意味着使用ThrustSSC设计不能让我们得到5%以上的增速效果。”阿耶斯说道。

美国-加拿大联合小组——北美鹰,采取了全喷气设计。小组直接采用了一架报废的F-104战斗机机身开始进行制造,安装上购买来的F-4幻影战斗轰炸机的引擎,之后再闩上轮胎。“我们知道,战斗机的速度能达到1500英里每小时。所以,只要我们能在地面上实现战斗机性能的一半,我们离目标就近了”。爱德 沙德尔,这位猎犬号赛车驾驶员以及共有人说道。

北美鹰和其它竞争者不同,他们是建造再测试。沙德已经测试27圈了,汽车速度也提到了400英里每小时,以此检测汽车的降落伞系统和刹车,并收集数据为今后的更高速度提供模式。沙德现在正在改进轮胎和空气动力方面的问题。“我们希望能在2010年7月4日追逐曾经的记录。”他说道。

但是沙德并不知道他的测试到底在什么地方才会成功,因为纯喷气引擎设计会带来另外一个问题:汽车需要多长的跑道才能加速到1000英里呢?赛车场地要像草地一样平坦。赛道上任何隆起物都可能使赛车冲出赛道从而引起灾难性后果。沙德寻找的是一块能有14英里长平整地面的场地。阿耶斯和猎犬号小组的成员认为寻找到这样的场地很困难。

解决方法就是尽量通过提供更大推动力来缩减赛道长度。现在他们打算把测试赛道缩减到10公里长,这也迫使他们推出了猎犬号超级汽车现在的设计模式,这个设计模式绝对是震撼的:用一个喷气引擎来完成初始阶段的加速,剩下的加速任务则由火箭推动来完成。
要把两种动力系统结合进一辆车里可不容易。猎犬小组起初是想把火箭推动器设在喷气引擎上面。这样可以降低汽车的重力中心,让它变得更平稳。然而,这却会导致过度转向的危险。因此,他们不情愿的把两种动力系统交换了位置。

你也许会认为这个决定不值一提,它的意义却是深远的。这个决定不仅改变了汽车的内部设计,改变了汽车的空气动力原理,同时极大的影响了力在前轮和后轮的分配。虽然这样的决定也会带来其他问题,但考虑到对最高速度控制的必要,把喷气引擎装在火箭上面是他们唯一的选择。

安装火箭推动器的赛车很不寻常。火箭产生的推动力十分巨大,并且快速,难以控制。 然而,火箭的推动力对Rosco McGlashan这位澳大利亚极速飙车手来说却算不上是大问题。他还专门成立了一个小组以和北美鹰竞争。他的赛车Aussie Invader完全由火箭推动。
“北美鹰猎犬号超级汽车是个不错的主意,但是很复杂,”Rosco McGlashan说道。我们只需设计一个全火箭引擎就可以使问题简化。火箭提供的推动力通常是方程式1赛车的200倍。他随后说道。

然而全火箭引擎的赛车也有缺陷,火箭尾焰可能会在车子后面划下一道沟渠状痕迹。这对只去不返的旅程来说不算是问题。要达到纪录的官方要求,赛车不仅要在3.6秒内涵盖1公里,同时还要在1小时内在同一平行轨道相反方向完成相同动作。如果司机没有完成或者偏离了这些动作,他最不想看到的就是汽车行驶时在附近留下的“沟渠”了。

澳大利亚人的赛车和猎犬号来个龟兔赛跑的话,猎犬号无疑就是那只龟了。“我们能在19秒内加速到1000英里。”Rosco McGlashan说道。这个加速度比猎犬号快两倍之多。

全火箭引擎也有弱点,就是火箭引擎燃料耗费太大,Aussie Invader需要耗费3吨的燃料和氧化剂以达到最高速度。虽然猎犬号的燃料耗费要低一些,但它仍然需要非凡的燃料输送能力。多亏了猎犬号4.2升容量的内燃机,猎犬号才有能力以一个非凡的速率给火箭引擎输送燃料。

至于赛车的安全系统设置可能会要您吃上一惊了。三辆赛车都没有弹出式座舱。座舱只是简单的被加固了。“设计弹出式座舱耗费会很大,况且如若我们能保持车子在地面上行驶,我们干嘛还需要弹出座舱呢?”格林说道。对McGlashan来说,最大威胁来自于当地的野生动物。“赛道上有时会从某个地方蹦出一只袋鼠,你能想象那种情景,这很危险。”他说。

下面,该谈谈赛车的制动问题了。

Rosco McGlashan说道:“我们不可能摇一摇开关就关闭引擎或者是把减速度降到16g。突然关闭火箭引擎会让驾驶员面临受伤风险。即使是像格林这样受过训练的飞行员在表演特技飞行时也只敢把减速度瞬间降到12g.

所以Rosco McGlashan需要分阶段关闭火箭引擎。当赛车进入指定地段,他首先关闭两个火箭,大约2秒之后是另外两个。即使是在这个时候,赛车速度也十分快,因此Rosco McGlashan还不能打开降落伞系统。Rosco McGlashan运用了一种“蜇刺状物”, 这种蜇刺状物是一个50米长的金属缆线。当金属线缆在车子后面拖曳时会产生足够大的空气阻力。3秒后,赛车速度会降低到700英里,这时可以开启降落伞系统了。“当车速为500英里时,我会使劲踩碳素材的刹车来减速。”Rosco McGlashan说道。这些碳素材的刹车在刹车时会被烧掉,赛后需要重新替换。

为了找到适合猎犬号的赛道,格林曾经拜访了土耳其,美国,澳大利亚以及南非。他在这些国家寻找,测量平整的盐碱地或是泥地。这两种地面各有利弊。格林表示要打扫出一片18公里长,500米宽的区域用作赛车跑道。

泥地也带来了另外一个意料之外的问题,阿耶斯表示。超音速震荡波会激荡起灰尘带,灰尘带会改变汽车周围的空气流动,并制造所谓的“喷溅拖曳”效应。Rosco McGlashan表示,对依靠气流产生动力的喷气引擎来说,尘土的问题你不得不重视,而火箭引擎就没有这个问题。



图:格林完成了测试。在他关闭火箭和喷气引擎时,他的身子剧烈前倾。9秒之后,赛车的第一道降落伞系统就会打开,再过7秒是第二道。最后就是刹车了。

“我们正在全力解决赛道问题。”Rosco McGlashan说。“我们正在和迪拜的一些人讨论,他们很可能会给我们建造专门的跑道。至于是否会有有效投资,我们目前还不清楚。”

那么,谁将会是第一个打破记录的人呢。目前看来,格林是在超音速汽车驾驶上最有经验的,而他的团队也具有相当的技术实力。然而,尽管猎犬号的设计进步不少,格林团队表示至少在18个月内不会对创造新纪录做出尝试。而Rosco McGlashan已经完成了Aussie Invader车身的制作,现在正等待着火箭引擎的运抵。“幸运的话,我将在12个月内进行赛车测试”, Rosco McGlashan说道。
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