高科技对运输工具的影响

一、高科技对运输工具的影响

高科技运用于现代运输业中，使运输工具发生了革命性的变化，产生了一批动力强、动量大、速度快的新型交通工具。

1.超音速大型客机

战后飞机刚投入使用民用时，虽然技术已经成熟，但是飞机的技术水平还不高，一般时速不超过800公里/小时，定员至多80人，而且易颠簸震动。航空技术的突破还有赖于各种高技术的出现，比如材料、发动机等关键部件的技术突破。

1947年，美国贝尔公司生产的装有火箭发动机的X-1研究机第一次进行了超音速飞行，从而突破了那种曾被人们看作是无法克服的自然障碍——音障。此后，超音速飞机的技术不断完善。1976年，第一架超音速的协和式客机开始定期航班任务，它是由英、法两国联合制造的，航行速度达到900公里/小时。由于飞行速度超过一定的限度，发动机负担过重，而且机体外壳与空气摩擦产生高温，因此，飞机的飞行速度希望进一步提高，有待于发动机的结构素质和航空工业材料性能的提高。迄今飞得最快的飞机时速达3 600公里/小时。

20世纪60年代后期，波音公司开始试制波音747大型客机(图13-1)，经过三年时间研制成第一架原型机，20世纪70年代初投入航线使用。大型飞机对于发动机的性能以及飞机制造工业的要求要高得多，如果没有高技术的支持，很难想象能制造出如此巨型的飞机。

2.磁悬浮列车

一般的铁路是利用车轮与钢轨的黏着力使列车前进的，它的黏着系数随速度的增加而减小，走行阻力随速度的增加而加大。当速度超过黏着系数曲线和走行阻力曲线的交点时，速度就不可能进一步提高。据研究，普通轮轨黏着式铁路的速度极限值为300～380公里/小时，而飞机的时速一般为800公里以上。那么，有没有时速400～800公里区间的运输方式呢？20世纪60年代初，运输科学家们开始研究这个问题，构思了轮轨非黏着式的超高速列车。它的原理是:运用特殊条件将列车浮于轨面上悬空而行，因为空气阻力比黏着阻力小得多，从而有可能大大提高列车的速度。

图13-1　波音747-400型飞机

图13-2　上海磁悬浮列车

最先构思并设计成功的是气垫车。气垫车没有轮子，它是向轨道上喷射压缩空气，使车身腾空起来，然后依靠后面的螺旋桨来推动前进。气垫车的轨道或是采用现在的钢轨，或是混凝土结构，凸出的部分正好嵌在气垫的凹形底部。但是，支撑气垫车运行的喷射压缩空气，依靠传统技术很难达到要求。即使可行，成本也非常高。而且，车重量必须严格控制，实用性差。悬浮式列车真正能有望投入应用，还是20世纪末最重大的科学发明之一——超导现象以及超导材料发现以后。磁悬浮列车(图13-2)，是一种应用超导现象达到高速度的现代化交通工具。它的车轮部位装置超导磁体，由它向轨道上发出很强的磁场。而导轨是用金属铝制成的很多闭合回路，当车辆行驶时，超导磁体发生的磁力线与轨道的闭合回路切割，产生感应电流，感应电流产生的磁场与车上的超导磁体磁场相排斥，这个排斥力非常大，能形成“磁垫”，使车体在轨道上浮起10至20毫米高，然后用直线电动机作为前进的动力。它进入实用阶段的关键是超导所需要的超低温技术。

由于磁悬浮列车用磁垫支撑，行驶起来相当平稳，几乎没有振动。行车速度也非常高，可达到每小时500公里。可以想象，乘坐这种列车，再也听不到隆隆的震动声和轮轨摩擦声，既快捷，又安全舒适。磁悬浮列车是介于铁路和航空之间的交通方式，其造价与地铁相当，其运量却比地铁大，在同样的运输效率下其能耗比高速火车低1/3，比短途飞机低3/4，比汽车低72%。

目前研究悬浮式列车的国家中，日本领先。日本1982年已研制成功载人的试验车，并于20世纪末在东京至大阪之间修建磁悬铁路，使铁路重新获得与飞机的竞争能力。

3.超级汽车

超级汽车是美国政府计划研制成功的一种轻便、低耗、快速的小汽车，预计它将成为21世纪的主要汽车模式，因此，也被称为“21世纪汽车”。

这种汽车的主要目标就是解决目前汽车车体重和能耗高、污染空气的弊端。解决的途径是:第一，用轻质的先进合成材料或碳纤取代钢材，这样可把小汽车的重量从现在的3 200磅下降到1 500磅，使汽车更加轻便灵活。通用公司1991年已经试制出这类小汽车，现在的问题是怎样降低成本。第二，用电动机代替内燃机。这个措施的关键是采用什么样的供电装置。可供选择的方案有四个:①蓄电池供电，此种方式充电方便，但是自重量大；②用燃料电池，这是一种使空气和天然气化合产生的装置；③飞轮技术，使边缘有磁体的轮片运转而发电；④利用天然气等净化燃料的小型涡轮发电机。在目前的条件下，以其中第二种方式最为合理。

4.电子汽车

用微电子计算机安装在新式的汽车上，使各种功能实现自动监控的汽车，比如可自动检测故障，自动识别道路，自动减速、停车，以及与人对话等。

世界著名的汽车厂商，已生产出有微型计算机控制仪表显示的汽车，测量仪表和显示盘，已经实现数字化。这为汽车自动化功能的实现，准备了第一步。

用声音合成报警装置通过语言告诉驾驶员忘记拔钥匙、忘记关灯等事宜的汽车，已经问世。

还有一种汽车，利用不断探测行走方向的敏感元件，显示目的地与现在位置的关系，并告诉驾驶员离终点还有多少距离、几小时后到达、燃料能否够用等问题，使司机心中有数。人们希望看到的汽车自动化内容还有很多，现大多还只是在研究阶段。相信不用太久，更加完善的电子汽车就会奇迹般地呈现在我们眼前。

5.核动力船

利用核功力装置驱动的船舶，称为核动力船。核动力船比内燃机船和汽轮机船具有更大的功率，适合于重载、高速和大型化。国外认为，驱动功率大于8万马力，航速大于50公里的集装箱船，可首先考虑试用核动力装置。

目前商船上使用核动力仍处于研究试用阶段。自1959年苏联建成第一条4.4万马力的核动力破冰船“列宁”号以来，迄今世界上已有不少核动力商船，功率均在1万马力以上。