Tàu cao tốc sẽ gắn thêm cánh để chạy nhanh hơn?

Trung Quốc muốn tàu cao tốc thậm chí còn chạy nhanh hơn, và một nhóm các nhà khoa học ở phía Tây Nam của đất nước đã đề xuất một cách để làm điều đó: “Thêm đôi cánh”. Trước đây, Nhật Bản đã từng hiện thực hóa công nghệ này nhưng thất bại.

Theo tờ South China Morning Post của Hồng Kông đưa tin, mạng lưới đường sắt cao tốc của Trung Quốc hiện là nhanh nhất thế giới – các đoàn tàu cao tốc hiện có của nước này có thể chạy với tốc độ 350km/h. Nhưng ngay cả tốc độ đó cũng chưa làm quốc gia này hài lòng, Trung Quốc muốn tàu cao tốc còn nhanh hơn thế nữa. Để hiện thực hóa tham vọng này, các nhà khoa học ở vùng Tây Nam Trung Quốc, cụ thể đến từ Trung tâm Đổi mới Thủy động lực học Thành Đô, do kỹ sư nghiên cứu Zhang Jun dẫn đầu đã đưa ra giải pháp cải tiến mới, đó là gắn thêm những đôi cánh lên thân tàu.

Theo công trình của các nhà khoa học thuộc Trung tâm Đổi mới Thủy động lực học Thành Đô đăng tải trên tạp chí Acta Aerodynamica Sinica vào hôm qua 25/11, việc gắn 5 cặp cánh nhỏ trên mỗi toa tàu sẽ bổ sung thêm lực nâng và giảm gần 1/3 trọng lượng của đoàn tàu, từ đó có thể giúp tăng tốc độ tối đa lên 450km/h. “Tàu cao tốc có cánh nâng là một bước đột phá trong khái niệm truyền thống về thiết kế khí động học tàu cao tốc, nhằm giảm tiêu thụ năng lượng tổng thể và chi phí vận hành”, các chuyên gia nhận định trong bài báo.

Thực ra, nghiên cứu này là một phần của CR450 – một dự án do Bắc Kinh khởi động nhằm phát triển một thế hệ tàu cao tốc mới có thể chạy nhanh thêm gần 30%. Nếu CR450 thành công, người dân Trung Quốc sẽ chỉ mất khoảng 3 giờ để đi từ Bắc Kinh đến Thượng Hải và chỉ 5 giờ đối với tuyến đường Bắc Kinh-Quảng Châu.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng cảnh báo rằng, những đôi cánh này cần được thiết kế và lắp đặt cẩn thận. Vì khi di chuyển với vận tốc 450km/h, thân tàu sẽ tạo ra luồng gió mạnh gần bề mặt nóc tàu, việc này có thể gây ra nhiễu động có hại nếu cánh được lắp đặt ở vị trí quá thấp. Còn nếu một chiếc cánh được lắp quá cao so với con tàu, nó có thể bị ảnh hưởng bởi luồng gió thổi từ các cánh phía trước và tạo ra nhiều lực cản hơn lực nâng. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng, phương án tối ưu là lắp các cánh có độ dài từ 1,5 – 2 m trên nóc toa tàu.

Chen Yu, một kỹ sư nghiên cứu của Đại học Tongji ở Thượng Hải, người không tham gia vào nghiên cứu này cho biết, có một số vấn đề kỹ thuật cực kỳ khó khăn cần phải vượt qua để có thể chắp cánh cho tàu cao tốc. Chen Yu cho biết: “Đối với thiết kế tàu cao tốc, bề mặt càng nhẵn càng tốt, và mỗi thành phần bổ sung là một vấn đề phát sinh khác cần phải giải quyết tối ưu”.

“Ví dụ, cánh chắc chắn sẽ làm tăng tiếng ồn trong cabin và làm giảm sự thoải mái của hành khách. Điều đó có nghĩa là các nhà khoa học và kỹ sư sẽ phải tìm ra cách để kiểm soát các luồng không khí phức tạp trên mái tàu và hấp thụ tiếng ồn gia tăng bằng các vật liệu hoặc cấu trúc cách âm. Tuy nhiên, điều này sau đó sẽ làm tăng tổng trọng lượng của cả đoàn tàu. Thậm chí, khi tốc độ vận hành tăng lên, độ mòn của dải bánh trượt đường ray sẽ tăng lên và chắc chắn sẽ làm gia tăng chu kỳ sửa chữa và phải nâng cấp tuổi thọ cho bộ phận này liên tục”, Chen Yu chia sẻ thêm.

Thực ra, ý tưởng lắp cánh trên tàu cao tốc không phải là mới. Bởi các kỹ sư Nhật Bản đưa ra đề xuất vào những năm 1980 về một loại tàu có cánh giống máy bay mở rộng từ hai bên và đã chế tạo một nguyên mẫu vào hai thập kỷ sau đó. Mặc dù nỗ lực ban đầu này đã chứng minh rằng cánh mang lại hiệu quả về khí động học, nhưng nó đã thất bại trong ứng dụng thực tế, vì bộ cánh quá lớn và quá rộng để tàu có thể chạy an toàn trong không gian hạn chế của cơ sở hạ tầng đường sắt hiện có như khi qua các hàng rào an ninh hay đường hầm.
Tuy nhiên, kỹ sư nghiên cứu Zhang Jun dẫn đầu công trình và nhóm của Trung Quốc đã đề xuất một điều gì đó hơi khác một chút. Thay vì đặt một đôi cánh khổng lồ ở hai bên, họ nói rằng một loạt các cánh nhỏ hơn trên đầu các toa có thể tạo ra lực đủ để nâng nó lên mà không có nguy cơ va phải bất cứ thứ gì. Nhưng họ cảnh báo rằng đôi cánh sẽ cần được thiết kế và lắp đặt hết sức cẩn thận.

Những người ủng hộ giải pháp thêm cánh cho tàu tin rằng, công nghệ này sẽ mang lại nhiều giá trị kinh tế và khả thi hơn việc đưa đoàn tàu công nghệ maglev siêu dẫn di chuyển với tốc độ 600km/h. Hiện hai tuyến maglev mới đang được lên kế hoạch cho các thành phố ở miền đông Trung Quốc.

Theo Scmp/Bangkokpost