來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2009-07-08 15:57:21
這是英國設(shè)計(jì)的Bloodhound超音速車,將以每小時1600多公里的創(chuàng)紀(jì)錄速度在美國內(nèi)華達(dá)州的沙漠上疾馳。
英國正在研制世界上行駛最快的汽車。在這項(xiàng)計(jì)劃中,車速不僅要達(dá)到極限,最終的研究成果還將帶來更好的汽車和飛機(jī)設(shè)計(jì),改善燃料效率,甚至能帶來新的醫(yī)學(xué)技術(shù)。
Bloodhound是這輛新車的名字,它將在美國內(nèi)華達(dá)州的沙漠上疾馳,其動力來自于歐洲“臺風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)的噴氣式發(fā)動機(jī)以及用螺栓固定的火箭發(fā)動機(jī)。Bloodhound超音速汽車(SSC)計(jì)劃的目的是創(chuàng)造車速的極限——到2011年,最少要達(dá)到每小時1600多公里的速度。該計(jì)劃所面臨的核心挑戰(zhàn),是打造一款要能以比其前身快30%的速度行駛的新車。
在新的計(jì)劃中,長12.8米、重6.4噸的超級汽車將能夠以超出射擊出的子彈的速度行駛。它的車輪直徑有900毫米,能夠以極快的速度轉(zhuǎn)動,所以要以高級鈦來制成,從而防止機(jī)械損傷。預(yù)計(jì)該車能夠在40秒內(nèi)從0加速到每小時1689.7公里。
據(jù)英國媒體報(bào)道,這個耗資1000萬英鎊的計(jì)劃將在英國各地的學(xué)校巡回展示,以激發(fā)學(xué)生對工程學(xué)的興趣。Bloodhound研究小組表示:“盡力使其成為催化劑,讓年輕人能夠通過這個計(jì)劃獲得技能,同時發(fā)掘創(chuàng)新人才,讓他們能夠去克服我們在全球范圍都面臨的挑戰(zhàn)。”
在英國工程和自然科學(xué)研究理事會(EPSRC)的資助下,威爾士斯旺西大學(xué)的一個空氣動力學(xué)小組在其中發(fā)揮著重要作用。這個小組運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)來創(chuàng)造設(shè)定的氣流數(shù)據(jù),并用于制造這輛汽車。
“從頭到尾,所有能產(chǎn)生空氣動力學(xué)影響的事物我們都進(jìn)行了模擬。”參與該研究的斯旺西大學(xué)的BenEvans博士說,“傳統(tǒng)上,這些事情宇宙航空工程師都會在風(fēng)洞中做,但是我們卻在一個大型多處理器的超級計(jì)算機(jī)上完成了這一切。”他說,“風(fēng)洞里有很多限制。BloodhoundSSC是一輛車,所以它是跑在地面上的,而地上沒有風(fēng)洞存在。在地面上,你可以模擬一個丘陵地帶,讓車輛在上面以超出一馬赫、超出聲速的速度疾馳。”
馬赫數(shù)是BloodhoundSSC與其前身ThrustSSC的主要不同之處。“超音速車”(SSC)已經(jīng)跨越了音障,而且在大約幾秒鐘之內(nèi)就達(dá)到了超音速。但Bloodhound的目標(biāo)速度是每小時1.4馬赫。它將以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1馬赫的超音速行駛更長的距離,這意味著它所帶來的超音速沖擊波也將比ThrustSSC強(qiáng)得多,而且沖擊波與車身及沙漠地面相互作用的時間也更長。
Evans解釋說:“一旦你發(fā)動引擎,并以超音速行駛,你就不能再向前發(fā)送出壓力波讓前面的空氣知道你正駛近。接下來發(fā)生的就是在你前面產(chǎn)生一個巨大的壓力墻。在超音速下,空氣不會緩慢平滑地讓出道路,而是突然間以沖擊波的形式發(fā)生變化。”超音速飛機(jī)會產(chǎn)生沖擊波,將周圍的空氣驅(qū)散,但是沖擊波會到達(dá)地面,造成聲震。Evans說:“我們努力要了解的是,當(dāng)沖擊波與一個相距幾厘米的固體表面相互作用時會發(fā)生什么。”
如今,研究小組已經(jīng)知道這個相互作用會產(chǎn)生一種“噴射式阻力”——這是一種附加阻力,不在空氣動力學(xué)或滾動阻力理論中。Evans說:“正如車會與沙漠相互作用一樣,沖擊波也會和沙漠相互作用,事實(shí)上它們會‘吞沒’地上的沙粒。它將沙粒帶進(jìn)車周圍的空氣流中,不過這種相互作用并不在流體力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法中。我們計(jì)劃來研究這種‘噴射式阻力’現(xiàn)象,看什么時候會發(fā)生什么,以及沙粒是如何撞擊車輛的。”
斯旺西大學(xué)的研究小組也在關(guān)鍵體系上進(jìn)行了獨(dú)立研究。他們已經(jīng)使車輛從兩個進(jìn)氣口改為一個,以加強(qiáng)穩(wěn)定性。車子裝配的是堅(jiān)固的全鈦雙龍骨輪胎。Evans說:“我們正在研究的另一個重要方面是車體前端的準(zhǔn)確形狀。我們希望前端可以對前部產(chǎn)生一股持續(xù)下壓力,以幫助車體附著在地面上。但是,我們也在不斷地研究如何才能使‘噴射式阻力’最小化,如果我們能夠不斷地對沙漠表面施加一種正面壓力,然后引導(dǎo)到前輪上去,那么沙漠表面就有望在車輪碾過之前保持完好。”
Evans和研究小組同時也對計(jì)劃中更廣泛的意圖以及他們的研究在其他領(lǐng)域的應(yīng)用保持關(guān)注。“這么做并不僅僅是為了制造一輛速度最快的汽車。我們生活在一個碳經(jīng)濟(jì)時代,而且面臨的許多問題都需要工程師和科學(xué)家來解決。我們通過監(jiān)測動脈系統(tǒng)致力于研究血液流動,并嘗試通過加載壓力預(yù)測動脈瘤何時破裂。”Evans說,“這里有在宇宙航空方面的明顯應(yīng)用,但是任何一種你能想到的應(yīng)用都包含著流體流動,能夠使用計(jì)算流體力學(xué)來建!,F(xiàn)在看來,生物力學(xué)系統(tǒng)也成了計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用的范圍之一。”
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