為何空客 A380 頭部較圓而速度較低的 CRH380A 則較尖?

時間 2021-05-11 13:14:14

1樓:typhoon.wolf

各自面對的情況不同。

A380 800km/h 時面對的是高空稀薄的空氣,不需要太尖的機頭;過尖的機頭還會擠占寶貴的等直段、減少機內空間,降低盈利能力。

CRH380A 300km/h 時面對的是地面稠密的空氣,需要尖一些;而火車最大寬度也就三公尺半,尖頭的過渡段不會擠占太多空間。

再則,CRH380A 血統來自日本,(隔代) 原型車有降低噪音和隧道音爆的要求,需要拉長的車頭和複雜的曲面 (不只是「尖」了) ;同樣速度等級的歐洲車,腦袋就短多了。

2樓:餛飩飯

額,分析這個問題,首先要搞清楚一件事:

客機的動力是由渦扇發動機提供的,列車的動力是由電動機提供的,兩種動力源的功率完全不在乙個層級,所以A380的機頭胖那也是胖得起,列車就不一定了。要是把A380的動力源換成電動機那他不可能有足夠功率達到起飛速度,把380A的動力源換成渦扇發動機則有可能讓其速度突破聲速,但從能源成本方面考慮則完全不現實。

要是空氣中的物體流速接近區域聲速,那麼他受到的空氣阻力將會極大增加,空氣摩擦產生的大量熱量會影響流體迎風端結構的強度,需要強調的一點是,物體前沿形狀的曲率半徑越小,受到熱量影響的效果就越顯著,過熱對客機蒙皮材料(主要是鋁合金)造成的損傷是危險的,所以越是工作在聲速附近的結構件前沿的結構曲率半徑都不會太小,除非要使用特殊的耐熱材料,但是民航客機的前端一般都是雷達罩,使用特殊材料的結果可能就是要影響到雷達的工作效率和客機結構的材料成本。所以民航客機,尤其是亞音速巡航的客機都不會有列車這種子彈頭模樣的機頭結構,反倒是如果有一天列車的巡航速度接近音速了,除非材料技術有突破那麼他很有可能不會再保持子彈頭模式的車頭。

3樓:

因為如果飛機是尖頭的話,那麼飛機頭分開的氣流正好打在機翼上,給機翼造成很大的壓力。如果是圓頭的話,機頭分開的氣流在機翼之外,不會對機翼造成影響。有個紀錄片有提到這點,內容關於nasa太空梭的機頭做空氣動力學實驗。

高鐵沒有機翼,所以尖頭也OK。

手機碼字,不方便找那個紀錄片,就不上圖了。

4樓:謝昊

1.高空空氣密度小,溫度低,飛機以亞音速巡航,2.飛機需要公升力、高鐵不需要太多公升力3.

飛機受壓力幾乎是圓形,若設計成尖的或是不怎麼對稱容易造成受力不均,結構容易損壞;高鐵受的壓力應該不是360均勻的吧。

5樓:衛亮

CRH380A就是尖鼻子 ,讓你看看什麼是尖鼻子的高鐵先來兩張CRH500 順便緬懷下劉和張

老是想搞個大新聞讓你看看日本的鞋拔子高鐵

E954型

東北新幹線E5系「隼號(Hayabusa)車頭設計師複雜的事情大概要考慮考慮的實驗就有車體靜強度試驗

實車試驗

不同速度下明線交會試驗(測量交會壓力波、客室內壓力變化);

不同速度下過隧道試驗;

車體表面壓力分布試驗;

冷卻風道百葉窗處的壓力測試;

空調進、排風口位置壓力測試;

新風口空氣流向、流速測試;

不同速度下對交會列車的氣動效能影響測試。

不同速度下列車通過站台的安全避讓距離測試。

已前面的380C為例子

大概給大家看個車頭選型過程

概念設計階段和氣動方案的初步設計

方案據說是找發達資本主義國家搞的工業設計

氣動的計算是交給中科院

上面是380B 下是CRH380C 的方案之一工藝的部分就不方便貼圖去看@ 明暗

6樓:Gary

空客的機頭主要還是考慮了實際使用的情況。

如果做成尖頭1. 頭要很長,重心嚴重前傾,從前輪到機頭尖端懸挑距離太長。2. 機場登機廊道,滑行轉彎都要改造,簡直是顛覆性的,成本太大。

民用產品無論豪車還是客機,其實更妥協於美觀和使用,能耗和空氣動力學方面並不是第一控制指標。

軍用飛機的機頭,因為要裝雷達,就可以做得比較尖比較長。

7樓:飛鳥冰河

恰好問過鐵路人士這個問題,得到的回答如下:高速機車車頭的尖頭設計,有利於高速行駛中的穩定性,強大的風壓會產生向下的作用力,增強車輪與鐵軌的接觸,尤其是在過彎道時保證車頭穩定,不用進行太大的減速。其原理和F1賽車的設計道理一致。

你看同樣是尖頭設計,為毛船的尖頭就是向上的呢?因為船要的是公升力,便於破浪,機車的尖頭如果也那樣,跑沒多遠就翻車了啊。

8樓:BORN

好多朋友沒說到點子上,氣動布局不是最主要的,關鍵的問題在於二者的動力輸出完全不是乙個級別的。

CRH380的電動機功率是多少?全部56個牽引電機加起來的峰值輸出才2萬千瓦(20MW),而A380的輸出功率起碼是這個的10+倍(瑞達900的推力是330KN,747上的CF6推力280KN,而基於後者研發的LM6000燃氣輪機其輸出功率55MW)。

也就是說,如果列車的機械方面(尤其是軌道)沒問題,A380的動力放到CRH380上後能輕鬆達到亞音速。不能超音速的原因是瑞達900的函道比太大,天生就不是為超音速設計的。

9樓:poyupoyu

設計取向不同吧。火車需要的是壓下力,在高速下尖銳的車頭能降低風阻的同時給整個車車提供相對的下壓力。而飛機則不需要那麼極端的設計。

10樓:張禧銘

作為乙個從事工作跟高速鐵路有點關係的人,談談自己的看法,高鐵列車是編組的,不像以前的電車,到站後車頭與車身分離,鏈結到車尾變成車頭,所以高鐵兩邊都是駕駛艙,要設計成對稱的,高速列車執行中受到的阻力由空氣阻力,輪軌阻力等構成,空氣阻力佔到70%以上比例,空氣阻力又由車頭風阻,車下轉向架阻力,車身與空氣摩擦阻力(大家能看到的部分基本都是光滑的),受電弓阻力,車頭與車尾形成的氣壓差阻力(車頭擠壓空氣,車尾高速脫離空氣形成渦流,從而形成的壓差),而且列車編組長度過大需要克服橫向風力,克服從列車正面的上公升力,這兩個力是影響到行駛安全的,所以看到高架橋的兩側都有圍欄,就是阻擋橫向風,該說正點了,高速列車頭流線型設計是經過風洞試驗的,在風阻上面一定是最優化的,這點毋庸置疑,車頭尖端高度較低,可以有效降低上公升力,高速列車最不缺的是空間,設計成尖端形狀對空間和能源消耗沒有任何影響,有資料統計每公里能源消耗如果軌道列車是1的話,飛機是10,飛機設計成尖端對空間和重量都是不利的,而且飛機在高空飛行,經歷的空氣密度是不同的,如果尖形機頭帶來的上下左右顫動要比圓形機頭嚴重的多。此外,高速列車車頭最前端半圓形位置整合車鉤緩衝裝置(有看過16節車廂編組的動車組吧,第89節鏈結處就是車鉤,車鉤裝置需要列車前面是尖尖的),車鉤後面是雷達,雷達後面是整套電氣控制系統,這些都可以充分利用流線型車頭的空間,而飛機無車鉤,除雷達外,電氣系統可以整合在駕駛艙下部。高鐵和飛機發展到今天,外形改進空間已經很小了,這個成熟的外形一定是經過方方面面的考慮得以定型,並不是簡單一兩個原因,我肯定回答的也不全面,文筆不好,思緒較亂,請大家海涵

11樓:

A380受到的風阻大,但是只要發動機推力夠大,也能達到亞音速。而對於高鐵來說,風阻並不是阻力的大頭,因此無論高鐵的風阻有多小,高鐵還是不能超音速。

機頭胖的另外乙個原因是考慮了飛行員視野和駕駛艙空間等因素。如果機頭設計的非常尖,類似這樣:

道格拉斯X-3驗證機

這種造型使得駕駛艙的空間和視野非常糟糕。解決的方法只能像協和這樣,將機頭設計成可上下偏轉的結構保證視野:

但這會帶來結構重量增加的問題。而對於A380這種亞音速客機,與超音速客機所受到的阻力的構成不同,估計是綜合考慮下來,亞音速客機才沒有採用尖頭構型。

高鐵列車的車頭之所以設計成那樣,可以參考其他答案。

12樓:馮小灰

亞聲速下最佳的空氣動力是圓頭和眼淚狀尾,並非尖頭。尖頭在亞聲速巡航的時候並沒有圓頭經濟性好,意義於在隧道裡避免激波,減小噪音。

1、阻力

首先從空氣動力學上來說,亞聲速的相對氣流流過尖頭後更容易產生氣流分離,顛簸和阻力。下圖是各種形狀的物體的阻力係數,可以看出最小的是機翼面,接下來球形,接下來才是子彈。阻力係數圓頭比子彈頭要小。

亞聲速條件下,圓頭的阻力比尖頭要小,從舒適的角度考慮和巡航速度下經濟型考慮的話高鐵完全沒必要用尖頭。但是加下來考慮到的隧道產生的音爆會造成影響。

類似的問題還有大型船舶的球鼻型船頭。雖然看起來光滑,鋒利的船頭以巡航速度行駛時能在最大程度上削減水的阻力,事實上用球鼻型船頭的設計要比傳統的尖頭設計減少10%的阻力。10%對於這麼大的船也好,飛機的燃油是大大的利潤啊。

這也是為什麼民航飛機選擇圓形的機頭的原因之一。

2、超音速條件下的情況

坐高鐵的時候大家都知道會穿隧道,在高鐵駛出比較窄的隧道時,會產生超音速氣流,聲音上有點類似於戰鬥機的音爆,但是產生又不一樣。在隧道裡,大量空氣被壓縮,空氣沒有辦法散開。高鐵駛入窄隧道時,產生乙個很大壓力的激波,激波是超音速氣流,會在高鐵到達隧道出口前產生乙個向各個方向傳播的音爆。

隧道附近的王大媽心臟不太好,正在家門口剝毛豆呢,突然聽到巨大的音爆,那不得出事啊。為了解決這個問題,我朝工程師們自主研發了現在的高鐵車頭,當然了,也用了更大的隧道。當然了,大媽不要擔心高鐵會到音速,這個只是跨音速嘛,相對地面的速度還是350KM/H,只不過區域性氣流的問題比較大,相信曙光們不會讓音爆發生的。

學過超音速空氣動力學的童鞋都知道越尖的前緣超音速效能越好,所以超音速的戰鬥機們都木有呆萌呆萌的圓頭。機頭、機翼都是冷峻的尖頭啊,因為這樣能夠在飛機跨音速時減小激波分離、阻力。所以380作為高亞音速客機不會用尖頭的,尖頭在音速以下巡航阻力大,更容易顛簸,哼!差評!

13樓:1234

380A流線型這麼長主要有幾個原因:第一高速執行時氣動公升力和脫軌係數等安全性指標不能過大,第二為減小空氣阻力,第三需要一定空間安放一些裝置,如車鉤等,第四結構美學需要

14樓:Coleman Han

題主所說的A380有800Km/h的速度其實是地速,並不是相對空速,而380A達不到這個速度完全和頭尖不尖一毛錢關係也沒有,主要是從高度層的空氣動力學分析

就說一下為什麼A380會得到800+Km/H,甚至更高。這個800Km/h是怎麼得到的呢?

譬如如一台A380在東飛FL370或者西飛FL380的巡航高度上,得到的相對地面速度是800Km/h(大概是444.4節的速度吧),因為駕駛艙基本上所有資料都是用節單位表示。

我用乙個波音777-300ER的儀表說明一下

這個是波音777-300ER 的導航儀表,正在處於東飛FL370的巡航高度上(37000FT),注意上面有三個資料

(1)TAS:真空速,他是怎麼來的呢?我們可以接著看乙個圖

左邊上面藍下面屎黃色的叫做電子人工地平儀,左邊的資料叫做相對空速,例如在巡航高度FL370時候,飛機相對FL370空氣的速度,主要用空速管測出來,(出來的圖有點BUG,因為是FSX回放的截圖,本來是有資料的,忽視把,就用來解釋下什麼是相對空速)

回到剛剛的問題,真空是怎麼來的?

就是當前空速進行一定的計算,得到相對當前海平面修正氣壓下的空速(例如我現在的飛行高度為FL370,相對空速是270節,在經過電腦計算得到了492節的真空速。)但是這個真空速,並不是相對地面的速度,除非是靜風狀態。

(2)255°/152:這個為風向資料,意思是從磁航向255°吹來152節的風

(3)GS:這個就是地速,他的數值就等於真空速TAS+經過COS(X)計算出飛機前進方向上的分量,也是所說的順風或者逆風,順風是+,逆風是-,一般風都是有一點夾角的,需要算出正分量資料,也就是相對地面的速度,)也就是A380 800Km/h的資料。(圖一有152節從255°磁航向吹來的風,經過計算,得到了601的地速,所以當前的速度是601*1.

8=1081Km/h。。。。)

那為什麼相對空速只有270節確能有490多節的真空速?

就是因為在37000尺的高度空氣是非常非常稀薄,密度小,可以理解為飛的更快或者吸得更多的空氣才能足以達到270節的相對空速。

圖三是在1000尺時候的情況,可以看出,相對空速和真空速已經沒有太大差異的,因為飛行高度低,空氣密度大。

所以,題主所說的A380有800Km/h的速度其實是地速,並不是相對空速,而380A達不到這個速度完全和頭尖不尖一毛錢關係也沒有,主要是從高度層的空氣動力學分析,如果你能把高鐵弄到37000尺跑的話,他可能比A380還快(猜測)

PS:A380 800Km/h的速度其實已經很慢了,大概是逆風巡航時候的速度(444.444444節)

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