未来交通工具

时间：2022-02-13 理论教育版权反馈

【摘要】：潜冰船没有螺旋桨，设计者决定采用普通履带作推进器。船体采用内倾斜边设计，并涂覆了吸波材料，具有较小的雷达反射面积，船的外侧船体也有助于减弱推进器在水下发出的较大声响。未来这种超声速飞机将投入航空运输产业。当某物体达到声速时，声波就会相互碰撞而发出巨大声响，这种现象被称为声爆。这种汽车最高时速达600千米，性能将是现有电动汽车的20倍以上。

第三节　未来交通工具

一、激光牵引未来宇宙飞船

在科幻电视剧《星际迷航》中，科学家使用由两个光束形成的引力干涉，使物体向指定目标位置移动。而现在，现实中的科学家已将科幻情节变成了现实，他们最新研制的一种牵引波激光器能够移动物体，未来还有望移动宇宙飞船。

他们使用一种叫做“贝塞尔”的特殊激光器，来牵引较小的物体移向目标。他们将这种效应比作鹅卵石在池塘中激起的涟漪，只要光束以一定角度射入，将形成一种逆向牵引力。

《星际迷航》中的“牵引光束”已成为现实

科学家称，光线的确能够牵引微粒，且可向后传送微粒较长距离。这将开启光学微控制的一条新途径。之前科学家也进行过类似的尝试，通过牵引光束加热目标物体周围的空气，使目标物体出现移动。

科学家还表示，目前的研究仅能实现移动小目标物体，未来经过不断升级改造，该装置还可移动宇宙飞船，使其穿梭在空中。

到时，宇宙飞船的工作状态就像一艘船运行在水面上，两侧会产生向后的涡流，飞船就在光束牵引下移动了。

二、未来的潜冰船

渡北冰洋穿越北极是从欧洲到美洲的最短航道，许多航海家都梦想开辟这条航线，但是这条航线被终年不化的冰层所阻挡，船舶无法航行，只有飞机可以飞越。一直以来从欧洲到美洲的货船只能绕远道穿越大西洋走巴拿马运河。

20世纪80年代末，人们想到制造一种潜冰船，让船在冰下航行，以打通这条北极的冰下航道。设想中的这种新型潜冰船的船体与超级邮轮大致相同，船上部的船员室和操纵台在下潜之前可收进船体之中。潜冰船的潜水深度一船在几十米左右。采用塑料充气气箱，减少船体上浮所必需的水柜数量。潜冰船没有螺旋桨，设计者决定采用普通履带作推进器。履带安装在潜冰船顶上，使整只船倒挂在冰层的底面航行。潜冰船将装设许多条履带，每一条履带都有各自独立的传动系统并由单独的计算机控制，以保证潜冰船始终有部分履带紧贴着冰层，大量单独控制的履带将使潜冰船即使在北冰洋不很平坦的冰层底面航行也会非常平稳。在冰层底面有许多倒悬着的“冰山”，潜冰船的现代化导航系统会自动避开那些最深的“冰山”群，必要时，伸缩式蒸汽超声波割冰刀将为潜冰船割除这些倒立的冰笋。但还有许多技术问题现实地摆在面前：利用冰层底面航行时，履带式推进器能否实用是个疑问；能收进船体的伸缩式驾驶台难以与船体密合；现代技术一时还无法提供合适的制造塑料充气箱的材料等等。

三、三体船

三体船是以军事应用为目的而发展的一种新船型，起步迄今不过20年。与单体船相比，三体设计具有更快的航速、更低的燃料消耗、更好的适航稳定性和更出色的操纵性，战场生存能力更为出色。

三体船的平稳性比小水线面双体船型还要好得多，其宽大的甲板面积，更有利于舰载机的起降。中间的主船体内可放置重要设备和弹药，两侧的副船体可以起到对主船体的保护作用，在遭到敌方水下武器攻击时可使中间的主船体免受损伤，大大提高了舰船的生存能力。船体采用内倾斜边设计，并涂覆了吸波材料，具有较小的雷达反射面积，船的外侧船体也有助于减弱推进器在水下发出的较大声响。

三体船

目前美国、英国的海军都在积极地研究这一新船型。两国海军考虑将三体设计应用于从巡逻艇到战列舰的各种尺寸的舰船上。鉴于三体船的设计还面临着一些技术上的难题，英国海军已经建造了一艘名为“海神号”的三体试验舰，用以验证三体设计在恶劣水面条件下的适应性，“海神号”于2000年5月建成下水。

四、超导电磁推进船

螺旋桨曾被人们认为是船舶航行必然使用的推进装置，但随着现代船舶科技的发展，未来的巨型船舶将可能取消螺旋桨这一推进装置，而改用超导电磁推进装置来推动船快速航行在海上。

采用电磁推进的船舶，由于没有螺旋桨等运动部件，因而毫无振动的感觉，可在海上静静地航行。由于海水的电阻大，所以必须达到20特的磁感应强度，船体才能获得必要的推力。目前一般使用的铁芯电磁铁仅能达到2特的磁感应强度，若用超导电磁铁装备船舶的推进系统，就能获得强大的磁场和必要的推力。

1976年，日本神户商船大学用超导电磁材料装备船的推进系统，制成了超导电磁推进船的模型船“SEMD1”。船长仅1米，在海水中的磁感应强度达到0．6特。1979年又制成一艘超导电磁推进船的模型船“ST500”，全长3．6米，质量700千克，船底装备的超导电磁线圈用铌钛合金制造，在海水中可产生2特的磁感应强度。“ST500”模型船在海里可以每秒1米的速度前进，完全没有振动和噪声。

最近，世界上第一艘以超导磁体作为行驶动力的双体船在日本建成。这艘命名为“大和1号”的实验船长30米，宽18米，高8米，自重280吨，排水量185吨，航速每小时15千米。这艘双体船的推进系统装有超导电磁铁，装在该船浮筒的水筒前部。海水流入水筒，带电的电极便在水中产生电流。这些磁铁产生的磁场同这一电流相互作用，产生的电磁力把水从水筒的末端作为高速水流喷出。

但要达到20特的磁感应强度，必须寻求更有效的超导体。此外，还有实现磁场屏蔽材料轻量化等一系列难题有待解决。

五、“绿色超声速”飞机

2011年，美国洛克希德马丁公司为美国国家航空和宇航局设计了一款名为“绿色超声速”的飞机。未来这种超声速飞机将投入航空运输产业。

“绿色超声速”外形独特，颇像来自外星球的飞机，它的主要创新之处是安装了一个倒置的V型发动机。当某物体达到声速时，声波就会相互碰撞而发出巨大声响，这种现象被称为声爆。在极端情况下，声爆甚至能将地面的玻璃震碎。而这架超声速飞机上的倒置V型发动机就像赛车上的扰流器一样，用于改善气流，减轻声爆。模拟实验显示，“绿色超声速”飞行中声爆所带来的影响已明显降低，而且飞机可以飞得更远，燃油利用效率更高。