胡紫霞
銘銘和爸爸準備乘坐高鐵出去游玩。他們在站臺上等車,不一會兒,就看見一列高鐵緩緩地開進了車站。
爸爸:銘銘,你看,高鐵車頭看起來像什么?
銘銘:車頭長長的、尖尖的,有點像啄木鳥的嘴巴。
爸爸:你還別說,剛開始,設計師的確是從一種鳥類身上得到的靈感,不過不是啄木鳥,而是翠鳥。
銘銘:爸爸,那這也是仿生學的一種應用吧?
爸爸:是的,高鐵車頭就是仿生學現代應用的一個案例??磥砟阋呀浤軌蚝芎玫乩斫夥律鷮W的意思了。
銘銘:那當然,我可是下了一番功夫去了解仿生學的。
爸爸:現在,從上海到北京,我們坐高鐵只需要四個多小時,在過去乘坐綠皮火車可是需要一天一夜呢。
銘銘:綠皮火車的車頭也是這樣呈流線型的嗎?
爸爸:不是的。這就要說到翠鳥了。你知道翠鳥嗎?翠鳥是一種體型不大的水鳥,常棲息于溪澗、小河、湖泊。小學語文書上有篇課文《翠鳥》,就描寫了這種鳥。翠鳥主要以捕魚為生,那它到底是如何捕魚的呢?
銘銘:像老鷹一樣用爪子捕獲獵物嗎?
爸爸:當然不是。這種獨特的鳥類完全靠它長長的嘴,也就是它的喙來捕魚。翠鳥的喙長而尖,遠看很像啄木鳥。它是無聲的獵手,常獨自棲息在水邊的樹枝或巖石上,伺機獵食。它捕魚的方式看起來非常簡單:靜靜地凝視水流等待獵物,一旦有魚出沒,它便一頭扎進水中。它那又尖又細的喙像針尖一樣刺破水面,在一秒鐘之內抓住小魚,整個過程迅捷流暢,不會激起任何聲響??茖W家注意到了翠鳥的這一天賦,經研究后發(fā)現,翠鳥流線型的長喙是其中的關鍵,于是從中獲得了靈感,有了今天技術上的突破。
這時,一個人笑瞇瞇地加入了父子倆的對話。她就是我國高速動車組總工程師、技術專家梁建英。
梁建英:銘銘爸爸說得很對。20世紀60年代,日本新干線開通運營,但“隧道音爆”問題一直困擾著這條繁忙的高速鐵路?!八淼酪舯?,簡單地說,就是列車進入狹窄的隧道時,擠壓隧道內的空氣,使車頭前面形成了一團被壓縮的氣體,而在隧道出口空氣壓力突然變化,像啤酒瓶的蓋子被打開的那一瞬間,高壓氣體瞬間釋放,就會“嘭”的一聲,產生巨大的噪音,像爆炸了一樣。因為高速列車最初的設計并沒有考慮到這一點,于是給周圍的居民生活帶來了極大的困擾。如何讓列車更安靜,成為當時亟待解決的一個難題。
20世紀90年代末,日本鐵路工程師在翠鳥從空中扎入水中的畫面找到了設計靈感。是不是可以仿照翠鳥長喙的形狀來設計高速列車呢?帶著這個想法,工程師團隊進行了各種測試,結果發(fā)現,理想的列車頭部形狀幾乎和翠鳥的喙是一樣的!于是,他們以翠鳥的喙為原型設計出了新的列車——新干線500系子彈頭列車。
銘銘:結果怎么樣呢?
梁建英:這種新設計的列車有效地降低了“隧道音爆”造成的噪音,而且和原來的列車相比,空氣阻力降低了30%,能量消耗減少,列車行駛速度更快,創(chuàng)下了當時的世界紀錄。這就是仿生學應用于現實、造福人類的價值所在。
爸爸:是不是很神奇?從鳥類完美的喙到更經濟、高效的車頭,因為模仿,人類創(chuàng)造了自己的杰作,改善了生活品質。那么,咱們國家的高速動車車頭設計的靈感又來自哪里?有沒有應用仿生學的案例呢?
梁建英:現在,我國的高速動車組有多種不同的型號,比如:CRH380A、CRH380AM、CRH2G高寒抗風沙動車組、CRH2E新型臥鋪動車組、“復興號”CR400AF動車組等。它們的設計靈感分別來自火箭、青銅劍、駿馬、飛龍等。其中新型臥鋪動車組CRH2E的外形在設計上是以奔馳的“駿馬”作為造型來源的?!膀E馬”車頭的形狀演變自馬頭,提取了駿馬的速度與力量感。在技術上,重點解決了大斷面條件下列車的氣動減阻和降噪、大側風條件下列車運行的穩(wěn)定性問題。
銘銘:這簡直太帥了?,F在我們的高鐵技術已經處于世界領先地位了。梁阿姨,你們真是太了不起了!
梁建英:這離不開成千上萬的工程師和其他工作人員的辛苦付出。他們堅持不懈,不畏艱難,勇往直前,克服了無數技術難關,才取得了今天的成就。所以,你們這一代人一定要更加努力,未來讓我們的國家更加強大,盡早實現中華民族的偉大復興夢!
銘銘:梁阿姨,我們一定會努力的!