第八章高速气浮管道列车

显然增加膜片层数、重数就可使高速管道运输系统的速度极限大幅度提高，实际上并无速度极限，随着膜片层数增加甚至可轻易突破音障、黑障等平时很难突破的速度极限，理论上说速度达到每秒一公里乃至高超音速都不存在任何问题，例如建设这样的气浮管道列车系统，内管就是列车，内外管间设一百层膜片，每层膜片速度差为十米每秒，列车及膜片均依靠气浮力抵抗重力而漂浮，速度轻易突破三马赫，既不需要为减少空气阻力而将管道抽成真空（由此引发一系列问题），也可保持常温常压，且造价低廉，对应真空管道高铁孰优孰劣，各位可自行判断。

超高速列车的真正瓶颈是转弯半径问题，尤其在陆地上几乎不可能解决，现有中国大陆地区的高铁时速不到四百公里，但几乎就是用高架桥架在空中的一条直线，增加的造价就已经蔚为可观，若速度比其超出十倍乃至百倍是对转弯半径的要求就更不用说了，在陆地上尤其自由国家和地区不只是拆迁不可能解决，造价遽增也使项目可行性成为问题。

只有一个地方有可能轻松摆脱这一限制，那就是广阔而渺无人烟的大海之中，哪怕转弯半径几千公里也能轻松做到，下文将描述这一构想。虽说时速数千公里的高速气浮管道列车因造价昂贵及运行维护费用高难以在陆地上发展，但在很多地形条件合适的地方较低限制速度的高速气浮管道列车还是有发展前景的，例如时速八百公里以下，相当于民航飞机的速度，也足以冲击特定区域的民航业。

第九章   高速太阳能（生物质能）电动飞艇与天空城堡

飞艇体积大，速度低，在空气中运动随着速度增加而阻力大幅度增加，必须符合流线型线才能减少阻力，而流线型线加工困难，飞艇材料抗击性差；因此引起一系列问题，包括抗风能力差，受天气影响大灯；飞艇依靠比空气轻的气体提供静浮力，若填充氦气，则产量稀少，且不易获取，更导致飞艇价格昂贵；若填充氢气，则氢气安全性差，易于爆炸，几十年前的兴登堡号事件就使如日中天的飞艇产业一蹶不振，随着飞机速度不断提高而逐渐退出了人们的视野。

但随着航空技术的飞速发展，飞艇的这些缺陷均可有相应技术针对性予以解决，我们主张：

9、1、采用高效流体减阻技术对飞艇进行总体设计，大幅度提高飞行速度：

高效流体减阻技术用简单而巧妙的机械设计大幅度减少各类流体阻力，其减阻效果预测非常惊人，使流体阻力成倍、成十倍减少，从而使速度成倍、成十倍提高；由于是机械装置，目前机械运行速度上限在每秒五十米到一百米之间，即时速300公里左右或以下，用于飞机等高速航空器目前似乎还不是很实用，但用于舰船、飞艇等低速运动装备这个速度已经非常实用。

它的减阻设计分为两个部分，一个是飞艇头部设置迎流减阻头罩，必要时尾部设置相对应的减阻尾罩装置，使艏部气流阻力成倍减少并摆脱流线型线影响，这样飞艇艇体变得非常规则，另一个是再在艇体表面上布置多层按一定速度梯度分层有序运动的减阻膜片群，从而使侧面的气流阻力（主要是摩擦阻力）减少到极致。

减阻头罩结构如下图示意：

在飞艇艏部依次设置多个尖细的薄壁结构组成直线或曲线的气流通道5，使迎流面上所有空气流分别进入对应的气流通道；

气流通道5与来流方向成较小的夹角，将气流引向两侧排出；气流不再冲击艇身；

在气流通道5表面布置减阻膜片群2及转筒3等组成的多重减阻膜片群系统，并在另一侧设转动方向相反的从属减阻膜片群，大幅减少通道表面的气流摩擦阻力；逐次布置气流通道直至艇体本体。这样就像太极拳中的四两拨千斤技术一样，对所有来流施加一个侧向速度从而消除气流冲击，大幅度减少气流阻力。随着侧向速度增加，侧向速度角动量改变也会越来越大，为减少侧向速度角度，气流通道可改为曲线，当然结构相应复杂一些，造价也有所增加。

当飞艇最高速度由现在的时速60到80公里增加到时速200乃至300公里时，即可克服飞艇速度低、抗风能力弱等致命缺陷。

9、2、巨大表面铺设太阳能发电薄膜，采用成套生物质或煤炭气化发电技术及防爆气囊技术填充氢气：

飞艇与飞机有很大不同，在采用新能源方面动力设备及燃料受限制要少得多，除了采用巨大表面满铺太阳能发电薄膜提供电能并电解水提供氢气外，还可采用生物质气化发电成套技术。

若使用生物质燃料或煤炭等可使用高温气化发电机组，需要解决的是生物质燃气（或煤炭）热值低而设备重量大、燃气杂质含量大引起系列问题、热值不稳定等关键瓶颈，均采取针对性设计来解决：我们通过特殊结构设计用燃烧炉加热使气化炉内的水蒸气高温气化温度尤其出气温度在900度左右（甚至1200度可充分裂解焦油，但要考虑1000度以上时甲烷成分的分解导致热值减少，及作为再燃燃料的甲烷成分消失）使热值成倍提高而减少发电机重量，并经布满催化剂的高温裂解室充分接触、停留，从而使焦油等杂质彻底催化裂解；粗燃气间接冷却后再采用一到多道稀碱水洗涤、植物油洗涤等净化（脱碳、焦油、灰尘、硫分等），再送入发电机组发电；而发电机尾气不直接排放而接入采用蓄热式高温燃烧技术设计的燃烧室，作为掺混烟气先进行经改进的再燃脱硝净化工艺，再组织高温低氧燃烧，既回收了尾气热量同时又解决了尾气净化问题；若设备体积较大不方便的话，还可采用中高压气化净化工艺大幅缩小设备体积；这样就解决了生物质气化发电热值低重量大、污染大难净化等痛点。而且稀碱水洗涤、活性炭吸附分解去除粗燃气中的硫化物非常彻底，因此可兼容煤炭甚至高硫煤炭为燃料。由于艇上有稳定氢气来源，因此也可采用高压加氢高温气化工艺，生成富甲烷的生物质气，富甲烷的生物质气再掺氢气成为高热值燃气，可通入轻质发电机组发电。

而气化及净化过程中产生大量高温燃气，燃烧后产生大量高温尾气，实际上这些气体产生的浮力几乎不亚于氢气等气体，随着气凝胶隔热绝热材料技术发展，轻质保温囊体已经成为可能，气凝胶容重约为空气三倍，然而涂覆不到一公分厚的气凝胶隔热材料可使内侧1000度的高温气体另一侧只有约100度，例如1100度高温燃气、尾气或其他气体每立方约0．25千克左右，可提供浮力大致为1公斤，比氢气（1．2公斤）、氦气（1．1公斤）只是略低，约为氢气、氦气所能提供浮力的80％－90％左右，因此充满高温气体的涂覆气凝胶隔热材料的保温囊体其功能与浮力气囊不相上下，本申请所述气囊结构用于飞艇等浮空器时，不但不要求体积小，反而要求各类高温气体的体积越大、各类停留时间越长越好，因此有截然不同的设计，但必须解决防爆、保温隔热等问题，主要包括防爆气囊、气压调节泵和气化燃烧发电系统相结合。

如图所示，防爆气囊的囊壁由耐热材料如耐热硅胶制作，有保温要求的则内覆轻质隔热材料如气凝胶隔热绝热材料；防爆气囊包括若干个独立的储气气囊和囊体支撑架，囊体支撑架为由轻质管道制成，并与各类产生气体压力（正压或负压）的气压调节泵（至少一个备用）、储气囊体等连接形成完整的气体输送循环回路，并组成互相联通的立体管道网络，即使有较多处断开也仍能保证气体循环输送到每个指定位置，从而兼做气囊内气压调节机构。

储气囊体包括若干个用于储存易燃气体的易燃气囊体和若干个用于储存不燃气体（尾气、废气等）的不燃气囊体，易燃气囊体被一层或多层不燃气囊体包围，并且每层储气囊体分隔为至少一个独立封闭的气室。从而与空气、纯氧等助燃气体或盛装助燃气体的囊体分隔开来，防止渗漏等造成危害。

进一步，通过气压调节机构保证不燃气囊体压力略高于易燃气囊体压力，若有渗漏则保证微正压，使易燃气体渗漏量很少，并被稀释到燃烧、爆炸极限之下，及微正压使微量不燃气体缓慢压入易燃气体囊体中，从而阻止易燃气体的渗漏。每个单独囊体或气室均设有至少一个控制阀，通过感应信号按预先设定程序自动启闭控制阀来抽吸或压入相应气体，执行气压调控；根据可燃、不可燃、助燃分类，不同性质气体有独立的气压调节机构，且长时间保持一定压力。若发生渗漏，燃气进入第一层不燃气囊就被稀释，再入第二层不燃气囊时可燃气浓度就少得可怜，如还有气体渗出的话，也远在燃烧极限之下了，更何况飞艇表面包裹的减阻膜片群内部也充满了惰性气体，没有燃烧、爆炸的危险。

更进一步的方案是每个独立囊体及气室设有备用囊袋，在该囊体或气室出现破损后控制阀将气体注入备用囊袋，取代损坏的囊体或气室；支撑骨架管道还可设计为兼做检修管道，检修机器人沿检修管道运送新的备用囊袋到各指定位置，执行预设的自动修复程序。

这样飞艇上与所述工艺对应的燃气裂解室、高温脱硫室、空气预热器、烟气脱硝室、尾气热交换室、尾气处理室等均可参照防爆囊体结构进行相应设计，包括氢气囊也按防爆气囊设计，木柴、煤炭气化或燃烧产生的高温气体不但不增加设备重量，反而提供辅助浮力，使其能完美地应用于高速太阳能飞艇等产品。

9、3、进一步采用复合艇体、升力翼技术等减少飞艇体积：

为进一步减少飞艇体积，可采用成熟的复合艇体等技术，升力翼提供辅助浮力；及分布式发电机布局，多套独立的升力风扇提供悬停、起降时的升力，而飞

行时升力风扇转向为提供推进力状态，这样就大幅度减少飞艇体积。

我们以同等有效载重的飞艇与其他运输工具参数做了对比，如下图所示意：

显然，通航领域，高速飞艇具备造价低、燃料费用低、起降方便尤其可悬停、抗风能力大幅提高，因此将与直线飞机争夺通勤航空市场；

9、4、军民两用应用前景及空中城市生态建立

由于与高铁速度相仿，而造价及燃料费用更低，也不限于点到点运输，因此将严重冲击高铁运输市场；尤其海岛、山区运输，修建铁路、公路都将耗费巨额资金，而使用高速飞艇则可迎刃而解；包括地广人稀的草原、沙漠地形，诸如俄罗斯、加拿大、沙特等国修建公路、铁路远不如发展飞艇航空；

至于传统通航领域诸如航拍、抢险救灾、森林巡逻、农林植保飞机等尤其需要垂直起降悬停的业务显然高速飞艇占优势。

军事领域，因兼容各种燃料，野外作战、陆地丛林作战燃料随处砍伐可得，后勤补给简单。

由于尾气不直接排放，热敏导弹难以寻的；虽然体积较大，但现在空战都是超视距作战，这一缺陷被掩盖，相反飞艇材料电磁波易穿透，膜片更易于采用吸波材料或结构，隐身性能较好，骨架及发动机等处进行隐身设计即可满足要求。

大量廉价预警飞艇取代昂贵预警机、通讯中继艇。

作为作战平台，艇载无人机超视距作战扫除一切威胁；艇载炮瞄雷达、无后座力炮集群相当于飞行的放空阵地，来袭导弹、飞机无所遁形，必被扫清；由于电力充足并可装载电磁炮等；艇载制导炸弹、穿甲弹等可对地攻击；陆军机动性达到极致，一万艘廉价飞艇即可一夜之间将百万大军连同重型装备送至数千公里外的前线。防爆气囊抗击性强，并设自动修复机构，战场生存能力大增。

更重要的是：飞艇在空战中虽因速度比不上现有战斗机等高速飞行器而处于劣势，但一旦飞艇集群与高速护航战机联合作战并作为进攻的主力（就像坦克装甲集群在二战时作为陆军进攻的主力），飞艇集群坚持下来并摧毁机场、补给基地，甚至夺取核武发射基地／摧毁公路桥梁，则战机导弹将落败，包括现有军队人数等都不影响战争胜负；飞艇集群将取得制空权并取得战斗胜利，而整场战争胜负将由此决定。如果说二战时期改变战争规则的是坦克集群、喷气式飞机和航母集群的话，二十一世纪战争胜负将取决于核武器、高速飞艇集群和机器人；目前机器人独立作战其运动距离、续航能力是瓶颈，而装载于高速飞艇则可迅速避开这一短板，例如在到达战场目的地附近释放飞行战斗机器人并作为持续的后勤补给保障基地，使机器人部队可大规模用于实战，人海战术彻底退出战场，以往战争中常见的冲锋陷阵的大量普通士兵将退出军队，现有军队陆军结构发生根本改变，带来彻底的战争规则改变；及高速潜艇、高速航母、高速舰船高速鱼雷等使普通船舶外形摆脱流线型影响并把速度提高到与摩托车、火车相仿，使潜艇、鱼雷、航母及各类舰船等水中兵器摆脱速度低的致命弱点从而结束水面战舰（航母）时代，海军兵器更新换代并使常规军事力量面临技术革命，各国将重新处于同一起跑线上。

至于高速太阳能飞艇（采用防爆氢气囊专利技术，取代昂贵的氦气而填充廉价易得的氢气）应用于能源草大规模种植时的飞播、喷洒药水、飞行洒水浇灌，具体用于解决山区、沙漠、草原、海岛等处交通的方案，包括解决各类农林业产物收集、运输难问题等在此不再赘述，也暂不讨论高速飞艇的其他军事用途等，能源草产业快速发展是关系到国计民生的大事，在防空安全可控制前提下适当开放领空是值得各国政府考虑的事情。

与高铁做一个简单的比较：现有高铁每公里造价约两个亿，高铁列车每列约一个亿，以川藏高铁全长1800公里计算约3000亿铁路建设费用，且不论经济核算后一般只能载客不能运货，每列车载运能力不超过一百吨，年运力不超过三千万吨，只能在沿线各站停靠；若用高速飞艇，则百吨左右的飞艇造价约五千万到一个亿，至少可拥有三千艘，日运能60万吨，或年运能近两亿吨，速度不低于高铁却不受地表地形限制，也不受铁路线限制，一旦有战事并可快速转为军用。

由于目前太阳能薄膜发电设施价格较贵且重量较大，用于高速飞艇若太阳能发电功率安排过大的话由于重量大幅度增加而对速度等指标有巨大影响，但用于低速甚至静止的漂浮飞艇则没有这些限制，这可用于建造漂浮在高空的建筑、城堡乃至空中农场，使其漂浮在阳光充足的赤道上空，避开气候变化剧烈的高度进入平流层，甚至可形成大量的天空城市、模仿海市蜃楼的“天庭仙境”。