Kineski inžinjeri žele dodati krila na vlakove kako bi ih ubrzali

Kina želi još brže vlakove metaka, a tim znanstvenika na jugozapadu zemlje predložio je način za to: dodati krila.

Njihovo je istraživanje pokazalo da bi dodavanje pet pari malih krila na svaki vagon generiralo dodatno podizanje i smanjilo težinu vlaka za gotovo trećinu, povećavajući maksimalnu brzinu na 450 km/h (280 milja na sat).

Istraživanje je dio projekta koji je Peking pokrenuo ranije ove godine pod nazivom CR450, a čiji je cilj razviti novu generaciju brzih vlakova koji mogu putovati tom brzinom.

Kineska mreža brzih željeznica trenutno je najbrža na svijetu – njezini postojeći vlakovi mogu voziti brzinom od 350 km/h (217 milja na sat). Projekt CR450 ima za cilj imati vlakove koji voze gotovo 30 posto brže, što znači da bi bilo potrebno samo oko tri sata da putuju od Pekinga do Šangaja, ili samo pet sati od Pekinga do Guangzhoua.

Ali “kako se radna brzina povećava, trošenje kotača će se povećati i neizbježno skratiti ciklus popravka i vijek trajanja kotača”, navodi se u radu tima iz Chengdu Fluid Dynamics Innovation Center, na čelu s istraživačkim inženjerom Zhang Junom .

“Brzi vlak s podiznim krilima je napredak u tradicionalnom konceptu aerodinamičkog dizajna vlaka velike brzine, kako bi se smanjila ukupna potrošnja energije i operativni troškovi”, rekli su u radu objavljenom u recenziranom kineskom časopisu Acta Aerodynamica Sinica na Četvrtak.

Ideja o postavljanju krila na brze vlakove nije nova – japanski su inženjeri 1980-ih iznijeli prijedlog za vlak s krilima poput aviona koja se protežu sa strane, a na kraju su napravili prototip dva desetljeća kasnije.

Iako je ovaj rani pokušaj dokazao da su krila dala aerodinamičku učinkovitost, nije uspjela u praktičnim primjenama jer su krila bila prevelika i preširoka da bi vlak mogao sigurno voziti unutar ograničenog prostora postojeće željezničke infrastrukture poput sigurnosnih ograda i tunela.

Zhang i njegov tim predložili su nešto malo drugačije. Umjesto postavljanja para divovskih krila sa strane, kažu da bi niz manjih krila na vrhu vlaka mogao stvoriti dovoljnu silu da ga podigne bez rizika da u bilo što udari.

No, upozorili su da će krila morati biti pažljivo dizajnirana i instalirana.

Putujući brzinom od 450 km/h, tijelo vlaka bi proizvelo brzi zračni tok blizu površine krova koji bi mogao uzrokovati štetne turbulencije ako su krila prenisko postavljena, navodi se u časopisu.

A ako bi krilo bilo previsoko iznad vlaka, moglo bi naletjeti na struje koje stvaraju krila ispred i proizvesti više otpora nego podizanja. Istraživači su procijenili da je optimalan domet da se krila protežu između 1,5 i 2 metra (4,9 do 6,5 stopa) iznad krova.

Razlika između njihovog prijedloga i japanskog je u tome što bi kineski vlak više radio kao krstareći projektil nego zrakoplov, prema Zhangu i timu, koji također rade na najvećem vojnom istraživačkom programu u zemlji, uključujući razvoj hipersoničnog oružja.

Chen Yu, znanstveni inženjer na Sveučilištu Tongji u Šangaju, koji nije bio uključen u studiju, rekao je da postoje neka iznimno izazovna inženjerska pitanja koja treba prevladati kako bi se postavila krila na vlakove.

“Za dizajnera vlaka, što je površina glatkija, to bolje – svaka dodatna komponenta je dodatni problem”, rekao je Chen, koji je proučavao aerodinamičko ponašanje vlakova velikih brzina u aerotunelima.

Krila bi, na primjer, neizbježno povećala buku u kabini i smanjila udobnost putnika, rekao je. To bi značilo da bi znanstvenici i inženjeri morali smisliti načine za kontrolu složenih strujanja zraka preko krova i apsorbirati povećanu buku zvučnoizolacijskim materijalima ili strukturama.

“Ali to će onda povećati ukupnu težinu vlaka”, rekao je Chen.

Brzi vlakovi crpe struju iz nadzemnih dalekovoda putem pantografa koji se nalazi na vrhu vlaka, a on je rekao da će biti potrebne dodatne mjere kako bi pantograf bio u stalnom kontaktu s dalekovodima s obzirom na smetnje koje stvaraju krila.

Prvi vlakovi CR450 vjerojatno će prometovati na novoj željezničkoj pruzi od 300 km (186 milja) između Chengdua i Chongqinga, dva velika gospodarska središta na jugozapadu, prema izvješćima kineskih medija. Gradnja te pruge započela je u rujnu, a završetak se očekuje za pet godina.

Program CR450, kao istraživački napor u cijeloj zemlji, ima za cilj riješiti tehničke probleme u rasponu od automatske kontrole i dizajna kotača do sustava upravljanja, nadogradnje tračnica i sigurnosnih mjera, prema istraživačima uključenim u njega.

Zagovornici rješenja krila vjeruju da bi to bilo ekonomičnije i izvedivije za primjenu velikih razmjera od maglev vlaka sa supravodljivom tehnologijom koji putuje brzinom od 600 km/h. (373mph)

IZVOR: scmp.com