направлять огромную херовину типа пассажирского или грузового самолёта по воздуху требует на порядки больше энергии, чем направить херовину по рельсам одним электрическим пинком.
Возьмёмся за конкретные цифры.
Собственно, если говорить именно о высокоскоростном поезде, у него львиная доля сопротивления - аэродинамического (а значит, тот факт, что поезд обычно значительно тяжелее самолёта, роли почти не играет, там определяющими являются размеры и форма - конечно, по обтекаемости формы поезд самолёту уступает (хотя в принципе по этой части там есть резервы для совершенствования), хотя с другой стороны у него гораздо меньше вклад индуктивного сопротивления). Аэродинамическое качество авиалайнеров в основном порядка 20 - т.е. для горизонтального полёта необходимо приложение силы приблизительно в 5% его веса. У высокоскоростных поездов примерно такое отношение тяги к весу - это что-то около предела их возможностей, применяемое при разгоне от нуля до какой-то сравнительно небольшой скорости, например, порядка 30-40% крейсерской/максимальной, далее максимальная возможная тяга падает. Или при движении на малой скорости по крутому подъёму, если на таковом подъёме поезду пришлось вынужденно остановиться или сбросить скорость (штатно же такие крутые, но короткие подъёмы проходятся высокоскоростными поездами в основном за счёт инерции и колебаний скорости всего лишь на единицы км/ч).
Сопротивление же движению у 10-вагонного "Сапсана" (Сименс Веларо) на скорости 250 км/ч составляет около 7 тс, или лишь чуть более 1% его веса. Если бы у него была возможность ездить на 350 км/ч (его родная изначальная максимальная скорость), на этой скорости сопротивление было бы около 14 тс, или чуть более 2% его веса.
Для самолётов - допустим, А319-А321 - при их среднем весе соотв. 60-80 т минимально необходимая для полёта (при некоторой условно наивыгоднейшей скорости) сила тяги - что-то порядка 3-4 тс. Однако длина пассажирской части фюзеляжа этих самолётов - порядка всего лишь 1..1,5 вагонов! Вместимость соотв. порядка 125-200 человек, при заметно более плотной набивке, нежели в поезде (ну т.е. если так набить тот же "Сапсан", туда бы влезло порядка 900 пассажиров, а не 600).
Итого, если поделить силу тяги на пассажироместа, то получается, что у самолёта в крейсерском полёте на пассажироместо приходится 20-25 кгс тяги, у 10-вагонного 600-местного "Веларо" где-то около 7,5 кгс на 200 км/ч, около 12 кгс на 250 км/ч и около 24 кгс на 350 км/ч (однако если напихивать пассажиров так плотно, как в самолёте, цифры уменьшатся раза в полтора, до 5, 8 и 16 соотв.)
Да, на 350 км/ч тяга на пассажироместо практически сравнялась с самолётной, несмотря на меньшую скорость. Очевидно, из-за меньшей обтекаемости поезда (а также из-за значительно большего пространства на пассажира - в собственно "Сапсане" мне ездить ещё не приходилось, а вот в Германии на ICE какого-то там поколения ездил - ну там радикально просторнее, чем в самолёте). Однако это ещё не значит, что даже на этой скорости энергозатраты сравнялись с самолётом. Не забываем, что у поезда движители - колёса с механическим приводом, катятся почти без проскальзывания, и КПД такого движителя близок к 100%. Турбовентиляторные двигатели же имеют в качестве движителя вентиляторы, отбрасывающие воздух с какой-то скоростью назад. Невозможно "зацепиться" за неподвижный воздух, не придав ему скорость - и чем меньше сечение винтов или вентиляторов, тем больше нужно придавать скорость, и тем больше энергии теряется с этой струёй воздуха и газов. У нынешних самолётов там КПД движителя что-то порядка 60-65% в околокрейсерских режимах. Но кроме крейсерских, у самолёта есть ещё рулёжка, взлёты, посадки, полёт на малых высотах с ограниченной скоростью - при которых топливо также жрётся весьма заметно, на таких режимах полёта там не только у движителя КПД проваливается, но и аэродинамическое качество планера самолёта.
В то же время, для того, чтобы даже чисто по времени конкурировать с самолётом на некоторых средних расстояниях (скажем, порядка 500-2000 км), поезду даже не обязательно лупить 350 км/ч, там получается вполне конкурентоспособное время при езде даже на "всего-то" 200-250 км/ч, за счёт потерь времени на дороге до аэропорта, регистрации со сдачей багажа, получении багажа, на рулёжке самолёта, сравнительно медленной посадке и высадке. А на таких скоростях поезд однозначно (в разы) выигрывает у самолёта по энергозатратам.
Ну и, как я уже заметил выше, у поездов есть ещё значительные резервы улучшения обтекаемости. Если действительно всерьёз заморачиваться экономией энергии.
И тормозится поезд тупо двумя башмаками, а не добивая оставшееся топливо в спиральном полёте.
С торможением у нормальных электропоездов всё ещё лучше: у них, как правило, штатное рабочее торможение электрическое рекуперативное. Именно поэтому в т.ч. большой по сравнению с самолётом вес поезда играет мало роли: бо́льшая часть энергии, потраченной на разгон, вернётся при торможении. Конечно, не вся - там КПД порядка 90% туда, 90% сюда - ну, процентов 75-80 возвращается. Да и сама кинетическая энергия тоже пропорциональна квадрату скорости, а скорость поезда, как уже сказано выше, в 3-4 раза меньше.
Show Posts
