京沪出行选飞机还是高铁?算完时间账发现高铁更划算
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为什么飞机发动机越来越先进,客机速度却几十年没有明显提高?
几十年前的波音747,巡航速度大约在每小时900公里左右。
今天的波音787、空客A350装着更先进的发动机,使用大量复合材料,还有计算机控制和更优秀的气动设计,巡航速度依然大致停留在每小时八九百公里。
发动机明明越来越强,客机为什么没有越飞越快?
因为现代民航追求的重点,早就从单纯的速度变成了用更少的燃油,把更多乘客安全、安静地送到更远的地方。
普通大型客机通常在0.78至0.85马赫附近巡航,也就是接近音速,但还没有突破音速。
这个速度区间并不是随便选的,而是一条经过几十年反复权衡形成的经济线。
飞机速度接近音速时,机翼和机身周围的部分气流可能先达到音速,形成激波。激波会让阻力迅速增加,气流也更容易出现分离。
飞机想再快一点,发动机需要提供的推力和消耗的燃油就会明显增加,机翼、进气道与机身结构也要重新设计。
从0.82马赫提高到0.9马赫,看起来只快了一点,对气动阻力、油耗和结构设计提出的要求却高出很多。
而航空公司的账,不是只看一架飞机能飞多快。
燃油是航空运营的重要成本。一架飞机每天飞很多班,单次航班多消耗几个百分点的燃油,全年累积下来就是一笔巨额支出。
速度提高以后,发动机和机体承受的负荷增加,维护成本也可能上升。省下的一点飞行时间,未必能够抵消多花的燃油和维修费用。
况且,乘客的整个旅程并不只有巡航。
从家里到机场、办理手续、安检、登机、滑行和等待起飞都需要时间。飞机即使在空中快半小时,整个行程可能也只缩短了一小部分。
航空公司更愿意通过增加航程、减少油耗、提高可靠性和缩短地面周转时间,让一架飞机创造更多价值。
现代发动机的进步,主要也用在了效率上。
大型客机普遍采用高涵道比涡扇发动机,让大量空气从发动机核心机外侧绕过,以更低的喷气速度产生推进力。
这种发动机更省油、噪声更低,却不适合像战斗机发动机那样追求很高的飞行速度。
风扇越来越大、材料耐温能力越来越强、压气机效率不断提高,带来的主要成果是同样速度下飞得更远,而不是把客机推得更快。
人类并不是没有造出过更快的客机。
协和式客机能够以大约两倍音速飞行,把跨大西洋时间压缩到三个多小时。但它油耗高、票价昂贵、载客量有限,产生的音爆还限制了陆地上空的超音速飞行。
最终,市场选择了速度较慢、票价更低、航线更多的亚音速客机。
今天当然仍有公司研究新一代超音速客机,也有人试图通过机身设计降低音爆。
但一款客机能否成功,不只取决于它能不能飞起来,还要看航空公司买不买得起、乘客能不能承担票价、机场能不能接纳,以及噪声和排放是否符合要求。
所以,客机速度几十年没有明显提高,并不代表航空技术停滞。
恰恰相反,技术人员把发动机进步换成了更低的油耗、更远的航程、更少的噪声和更高的可靠性。
以前的先进,是飞得更快;现代民航的先进,是用更低成本,让更多人能够飞。
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为什么大家宁愿选择坐5小时的高铁,也不愿选择坐2小时的飞机?
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