相關成果將改善汽車和飛機設計，甚至帶來新的醫學技術

　　這是英國設計的Bloodhound超音速車，將以每小時1600多公里的創紀錄速度在美國內華達州的沙漠上疾馳。

　　英國正在研制世界上行駛最快的汽車。在這項計劃中，車速不僅要達到極限，最終的研究成果還將帶來更好的汽車和飛機設計，改善燃料效率，甚至能帶來新的醫學技術。

　　Bloodhound是這輛新車的名字，它將在美國內華達州的沙漠上疾馳，其動力來自于歐洲“臺風”戰機的噴氣式發動機以及用螺栓固定的火箭發動機。Bloodhound超音速汽車（SSC）計劃的目的是創造車速的極限——到2011年，最少要達到每小時1600多公里的速度。該計劃所面臨的核心挑戰，是打造一款要能以比其前身快30%的速度行駛的新車。

　　在新的計劃中，長12.8米、重6.4噸的超級汽車將能夠以超出射擊出的子彈的速度行駛。它的車輪直徑有900毫米，能夠以極快的速度轉動，所以要以高級鈦來制成，從而防止機械損傷。預計該車能夠在40秒內從0加速到每小時1689.7公里。

　　據英國媒體報道，這個耗資1000萬英鎊的計劃將在英國各地的學校巡回展示，以激發學生對工程學的興趣。Bloodhound研究小組表示：“盡力使其成為催化劑，讓年輕人能夠通過這個計劃獲得技能，同時發掘創新人才，讓他們能夠去克服我們在全球范圍都面臨的挑戰。”

　　在英國工程和自然科學研究理事會（EPSRC）的資助下，威爾士斯旺西大學的一個空氣動力學小組在其中發揮著重要作用。這個小組運用計算流體力學來創造設定的氣流數據，并用于制造這輛汽車。

　　“從頭到尾，所有能產生空氣動力學影響的事物我們都進行了模擬。”參與該研究的斯旺西大學的Ben Evans博士說，“傳統上，這些事情宇宙航空工程師都會在風洞中做，但是我們卻在一個大型多處理器的超級計算機上完成了這一切。”他說，“風洞里有很多限制。Bloodhound SSC是一輛車，所以它是跑在地面上的，而地上沒有風洞存在。在地面上，你可以模擬一個丘陵地帶，讓車輛在上面以超出一馬赫、超出聲速的速度疾馳。”

　　馬赫數是Bloodhound SSC與其前身Thrust SSC的主要不同之處。“超音速車”（SSC）已經跨越了音障，而且在大約幾秒鐘之內就達到了超音速。但Bloodhound的目標速度是每小時1.4馬赫。它將以遠遠超過1馬赫的超音速行駛更長的距離，這意味著它所帶來的超音速沖擊波也將比Thrust SSC強得多，而且沖擊波與車身及沙漠地面相互作用的時間也更長。

　　Evans解釋說：“一旦你發動引擎，并以超音速行駛，你就不能再向前發送出壓力波讓前面的空氣知道你正駛近。接下來發生的就是在你前面產生一個巨大的壓力墻。在超音速下，空氣不會緩慢平滑地讓出道路，而是突然間以沖擊波的形式發生變化。”超音速飛機會產生沖擊波，將周圍的空氣驅散，但是沖擊波會到達地面，造成聲震。Evans說：“我們努力要了解的是，當沖擊波與一個相距幾厘米的固體表面相互作用時會發生什么。”

　　如今，研究小組已經知道這個相互作用會產生一種“噴射式阻力”——這是一種附加阻力，不在空氣動力學或滾動阻力理論中。Evans說：“正如車會與沙漠相互作用一樣，沖擊波也會和沙漠相互作用，事實上它們會‘吞沒’地上的沙粒。它將沙粒帶進車周圍的空氣流中，不過這種相互作用并不在流體力學的標準計算方法中。我們計劃來研究這種‘噴射式阻力’現象，看什么時候會發生什么，以及沙粒是如何撞擊車輛的。”

　　斯旺西大學的研究小組也在關鍵體系上進行了獨立研究。他們已經使車輛從兩個進氣口改為一個，以加強穩定性。車子裝配的是堅固的全鈦雙龍骨輪胎。Evans說：“我們正在研究的另一個重要方面是車體前端的準確形狀。我們希望前端可以對前部產生一股持續下壓力，以幫助車體附著在地面上。但是，我們也在不斷地研究如何才能使‘噴射式阻力’最小化，如果我們能夠不斷地對沙漠表面施加一種正面壓力，然后引導到前輪上去，那么沙漠表面就有望在車輪碾過之前保持完好。”

　　Evans和研究小組同時也對計劃中更廣泛的意圖以及他們的研究在其他領域的應用保持關注。“這么做并不僅僅是為了制造一輛速度最快的汽車。我們生活在一個碳經濟時代，而且面臨的許多問題都需要工程師和科學家來解決。我們通過監測動脈系統致力于研究血液流動，并嘗試通過加載壓力預測動脈瘤何時破裂。”Evans說，“這里有在宇宙航空方面的明顯應用，但是任何一種你能想到的應用都包含著流體流動，能夠使用計算流體力學來建模。現在看來，生物力學系統也成了計算流體力學應用的范圍之一。”（來源：科學時報）