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飛機發動機裝在火車上啥體驗?美蘇曾經的黑科技:噴氣式火車
- 由 槓言科學 發表于 綜合
- 2022-12-04
火車的發動機是什麼樣子的
如果將飛機的發動機裝在火車上是什麼體驗?上世紀的美國和蘇聯都曾幹過這事並研製出來了,遺憾的是最終因一系列原因未投入運營。
上世紀六十年代初,世界上首條高速鐵路日本東海道新幹線通車,高速列車以200公里/小時的速度投入營運,向世界展示了高速鐵路廣闊的發展前景,隨後法國、德國、美國、蘇聯等國家亦不甘落後,相繼開展了各自的高速鐵路計劃。
美國渦輪噴氣火車
當年美國鐵路運輸正在受到高速公路和民用航空的衝擊,為了應對汽車、飛機的競爭,美國鐵路業迅速展開高速鐵路研究工作。
1966年美國紐約中央鐵路公司與通用電氣公司合作,在Budd公司製造的柴油機車基礎上,研製出世界第一臺噴氣式機車,並命名為M-497,綽號“黑甲蟲”。
M-497(黑甲蟲)
他們將內燃機車的車頭改造為傾斜式流線型面罩,在前部車頂並排安裝兩臺通用電氣研製的J47-19型渦輪噴氣發動機,這種噴氣發動機也是F-86A戰鬥機和B-36H“和平衛士”戰略轟炸機的引擎,這兩臺舊發動機原本就安裝在B-36重型轟炸機上,單臺推力2359公斤。
B-36H和平衛士轟炸機
1966年那個夏天,M-497試驗機車在印第安納州巴特勒至俄亥俄州STRYKER得筆直鐵軌上試跑,
創造了時速295.54公里的紀錄,這記錄在當時引起了轟動,到目前仍是美國鐵路最高時速紀錄
。
試驗中的黑甲蟲
遺憾的是當時的美國鐵路還是普通鐵路,在這種鐵路上執行高速列車風險太大也不現實,再加上渦輪噴氣發動機油耗較高經濟性太差,最終放棄了該計劃。
M-497試驗機車
蘇聯渦輪噴氣火車
當時蘇聯在高速列車研製及試驗方面並非龍頭老大,但蘇聯人的就喜歡追著美國人的屁股搞試驗,不論有啥黑科技都是你追我趕,美國搞了個渦輪噴氣火車,蘇聯也展開了噴氣式列車研究,主要由雅科夫列夫航空設計局、加里寧機車廠、全蘇火車設計科學研究院和莫斯科大學負責。
理論圖
1969年,加里寧車輛製造廠和雅科夫列夫設計局提出研製噴氣式機車的技術方案;
SVL噴氣式機車設計圖
1970年,加里寧車輛製造廠試製出蘇聯首輛名為SVL(俄文高速試驗車的縮寫)的噴氣式機車。
SVL機車全長28米,車輛頭部和尾部加裝了流線型整流罩,車體下部兩側並設有可拆卸的圓弧形裙板(可將SA-3型自動車鉤收納在整流罩內),以減少高速執行時的空氣阻力,後經風洞試驗實測風阻係數為0。252(簡單做個對比,現在我國的和諧號CRH380A風阻係數0。13)。
SVL噴氣式機車
轉向架設有二系懸掛裝置,空氣彈簧,砂箱及撒砂裝置(撒砂來增加輪軌粘著係數);基礎制動裝置採用軸盤制動,每根車軸均安裝有兩塊鑄鐵製動盤,制動系統採用電控空氣制動機控制,這些東西都在後來的電力高速動車組列車上出現過。
車輛的動力裝置採用兩臺並排安裝於車頂上的AI-25型渦輪風扇發動機,即雅克-40支線客機所使用的噴氣發動機,該型發動機的特點為結構簡單、維修方便、使用壽命較長,兩臺發動機的總重量小於一噸,輸出最大牽引力達到3000公斤。
車內還安裝有一臺為空氣壓縮機、照明和控制電路提供電源的柴油發電機組,
SLV噴氣式機車整備總質量59.4噸,其中燃料(航空煤油)佔7.2噸。
1971年底,SVL機車在列車在莫斯科鐵路局管內戈盧特溫——奧廖拉區段試驗,最高執行時速達到
187
公里。
1972年初,SVL機車轉往第聶伯河沿岸鐵路局管內的第聶伯羅彼得羅夫斯克——新莫斯科斯克區段進行試驗,
最高時速達到249公里,是當時蘇聯鐵路的最高速度紀錄
。SVL機車的249km/h對比美國幾年前研製的M497噴氣式機車創造的295。54km/h還是差那麼一點,但並不妨礙在蘇聯引起轟動。
1975年,SVL機車完成各種試驗後,由於諸多技術問題還是與美國噴氣式機車的結局一樣,最後被棄置於加里寧車輛製造廠(後更名為特維爾車輛製造廠)內。
廢置的SVL機車
2008年8月,該機車的車頭部分被切割下來,並製成一座紀念特維爾車輛製造廠建廠110週年的紀念碑,安置在特維爾憲法廣場上,成為特維爾當地的地標之一。
SVL機車製成的紀念碑
總結
美蘇兩國用噴氣發動機給火車提供動力的思路新穎且大膽,也許設計之初只想到為火車提供巨大動力而沒有考慮到實用性,如果在山區鐵路使用發動機噴口的火焰會造成什麼後果,如果在隧道內執行又會有什麼樣的後果,還有巨大噪音問題呢?
該列車的試驗結果雖然證明了在鐵路運輸上採用飛機發動機的噴氣式列車在理論上是可行的,但燃料的高消耗率卻使得它極不具有經濟性,或許正是這些致命的問題最終讓研究沒有進一步發展。
儘管這些先行者們沒有獲得最終的成功,卻為列車高速執行時的臨界速度、車輛共振、輪軌粘著等方面提供了實證研究資料,從此堅定不移地發展大功率電力傳動、整體軌道等多項關鍵技術最終造就了高鐵動車組列車!
最後再丟擲一個問題,當年美蘇兩國研製的噴氣式火車的渦輪噴氣發動機為何都置於前端車頂,而不放置在機車後部呢?歡迎留言討論。
圖片來源於網路。
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