The vehicle is streamlined to reduce drag and features a compressor at the
leading face to ingest oncoming air for levitation and to a lesser extent
propulsion. Aerodynamic simulations have demonstrated the validity of this
『compressor within a tube』 concept (Figure 7)...
作為一個同時修電子和航空工程的學生，我對這個project現階段最大質疑來自於以下三點。 1.Aerodynamic design. 以下是半吐槽： Holy crap this is a high subsonic capsule travelling in a freaking tube! And you are using air cushion for levitation! and you tell me that you have not even done any wind tunnel testing in your alpha stage... 半吐槽結束 Musk說他的兩種capsule design，在0.91Mach的時候，一個只有300N的前進阻力，另一個則只有900N。從alpha document裡面看這是模擬器做出來的結果，沒有任何風洞實驗，個人的判斷是這種模擬基本沒有把湍流考慮進去（畢竟實話說湍流這玩意也沒法完全模擬），模擬實驗圖也只顯示了steamline。實際的阻力應該會比這個大不少——管壁的附面層，作為air bearing的側面氣流，下洗氣流沿著管道壁的移動等等都是渦流和湍流的來源。。而這些湍流的具體影響不吹風洞是難以完全了解的。 而且實話說無論是0.91Mach的速度，還是air bearing control，都從來沒有在一個直徑只有10feet的管道內實現過，前者會面對frontal pressure build up的問題，後者則會有嚴重的反向氣流干擾。這種干擾對於已經非常成熟的直升機技術而言都一直是個難題，在這種速度，離地面如此之近的情況下達到至少厘米級別的aerodynamic control，個人覺得波音或者NASA可能可以，SpaceX和Tesla Motor貌似還差了點。。
2.Control system. 其實這一點是接著上面的，由於沒有採用磁浮控制，所有的levitation的力量都來自於下洗氣流。。關鍵還要有很高的控制精度，還這麼快，還是在管道里。。世界上應該還沒有任何控制系統能滿足這個要求，即使是F-35B的VTOL，在那麼多控制面的幫助下，還配合VTC，在水平速度基本是0的情況下，降落的時候還是會有點晃悠。。但這capsule一晃悠撞壁就直接秀逗了啊。。。用我一位教授的話說是：We do not know yet enough about air to use it for any precise control。那個文件里有個fig 12，是對這個控制氣墊的模擬。。看了只能說實在有點糊弄人。。。氣流可不會這麼乖乖的走，而且只在正下方產生壓強的。而且貌似這玩意是無人駕駛。。而現在米軍唯一的一款接近這種速度的無人駕駛航空器還是在X階段。
花了一些時間閱讀了hyperloop capsule的官方說明，試著回答一下。 其實Hyperloop提供的速度並不是最快的，它運行時是保證到接近音速。例如超音速飛機就更為快速。但是對於相對比較近的旅途（幾百英里），超音速飛機花在加速和減速的時間可能更長，所以實用性不強。因此才提出了Hyperloop的方案。 方案的基本狀況新聞里都提及很多，大家基本也清楚，就是修一條低壓管道，管道中放入膠囊一樣的容器，可以載人。膠囊經過電磁力的加速在管道中高速運行，從而實現運輸功能。 前面說到了，管道中是有低壓氣體的，這會產生一個問題，即是所謂的Kantrowitz Limit。官方文檔是這樣說的： Whenever you have a capsule or pod (I am using the words interchangeably)
moving at high speed through a tube containing air, there is a minimum tube to
pod area ratio below which you will choke the flow. What this means is that if
the walls of the tube and the capsule are too close together, the capsule will
behave like a syringe and eventually be forced to push the entire column of air
in the system. Not good. 當一個膠囊樣的東西在管道中高速運動時，存在一個最小的膠囊截面積與管道截面積比，如果超過這個比例，管道會被堵住，如同我們日常生活中見到的針管一樣。大家可以想想，堵住的話自然是不能運動很快了。 如何解決這個問題，有兩種方法，第一提高速度，突破一個極限後就不會有這樣的效益。第二是降低速度，到達一定程度也可以消除這樣的因素。然而，速度提高會造成在一個短途旅行中加速度過大，一般人沒有像宇航員一樣的訓練扛不住，所以採用了適當減低速度的辦法。文中也講了減低速度也可以滿足需求的原因，這裡不多說了。 下面說正題。首先，Musk設計的載人膠囊在運動過程中是受到空氣阻力限制的，如下文： The pressure of air
in Hyperloop is about 1/6 the pressure of the atmosphere on Mars. This is an
operating pressure of 100 Pascals, which reduces the drag force of the air by
1,000 times relative to sea level conditions and would be equivalent to flying
above 150,000 feet altitude. 上文說明了膠囊所在的環境是火星氣壓的1/6，相對於飛機在海拔150000尺飛行。但是空氣阻力在這裡是壞事嗎？其實空氣是hyperloop系統中必不可少的一部分，因為在超高速時機械裝置如輪子一類已經耐不住摩擦了，讓膠囊飄起來從而減少摩擦的正是壓縮氣體產生的氣墊（air bearing）。這裡值得注意的是，氣墊是膠囊本身產生的，而不是像我們物理實驗是的氣墊導軌，由軌道放出氣體使物體漂浮。這樣就減少了造價。畢竟，如果修幾百英里的能噴氣的管子也是成本很高的。 氣體固然有用，但確實影響速度，所以針對這些空氣阻力，車體也進行了一些改進： The vehicle is streamlined to reduce drag and features a compressor at the
leading face to ingest oncoming air for levitation and to a lesser extent
propulsion. Aerodynamic simulations have demonstrated the validity of this
『compressor within a tube』 concept
首先車體是流線型設計保證阻力較小，同時車體的頭部被設計成了一個可以吸氣的壓縮機，把前方的氣體吸入後從後方噴出。迎面吸氣一方面保證膠囊浮於空中，另一方面可以起到一部分推動膠囊前進的作用（如上圖）。文中也說道空氣動力學測試驗證車頭這樣是可行的。 除了車頭，車身其他地方也有氣體壓縮機，文章里闡述如下：This system allows the capsule to traverse the relatively narrow
tube without choking flow that travels between the capsule and the tube walls
(resulting in a build-up of air mass in front of the capsule and increasing the
drag) by compressing air that is bypassed through the capsule. It also supplies
air to air bearings that support the weight of the capsule throughout the
journey. 壓縮氣體作用是兩方面的 1.壓縮機排出空氣防止在膠囊經過管道中比較狹窄的部分時阻塞了管道 2.排除的氣體相當與氣墊，對膠囊提供了支撐作用使其在管道中懸浮 有同學可能會問，磁懸浮列車不是可以懸浮，為什麼要用氣墊，原因還是價格太貴所以用了氣墊這樣的折中方案。當壓縮氣體噴出後，就會形成下面的氣墊：
對於低馬赫數流動,空氣阻力的來源,一是空氣粘性,二是氣流分離引起的壓差阻力,後者往往佔主要.文章里說阻力才320N估計是蠻難實現的(文中沒有給出如何獲得這一數值,相關的數值計算介紹過於簡略,連湍流模型都未提及,如果Musk錢夠多的話,倒不妨嘗試一下直接數值模擬).文中有一段話:The pressure of air in Hyperloop is about 1/6 the pressure of the atmosphere on Mars. This is an operating pressure of 100 Pascals, which reduces the drag force of the air by 1,000 times relative to sea level conditions and would be equivalent to flying above 150,000 feet altitude.這段話中我理解為Musk是想說他通過抽吸降低車頭的壓強,從而減少了壓差阻力.但是就接近馬赫數1的HyperLoop Capsule,還要考慮的更多.比如說抖振現象,當升力係數與馬赫數達到一定值時,會發生明顯氣流分離現象,增加壓差阻力,同時車體發生抖動,還會與管道碰撞.此外,跨聲速流動中存在臨界馬赫數,超過這一臨界值時,物體表面局部流動超聲速,會產生壓縮性阻力.這在Musk的文章中也沒有提及.
P.S. 作為汽車行業的一顆小螺絲釘,我覺得Tesla 對汽車產業是有衝擊作用的,不知道這次被Musk瞄上的航空或者鐵路同仁怎麼想呢?
謝邀！第一次被人邀請，受寵若驚。實在沒有實際經驗，想到哪就寫到哪裡。幸好哥是熱能系的，知道一點壓縮機和冷卻。 我的第一聯想是Toshiba的超高速電梯，幾天前剛乘坐這玩意登上SKY TREE，具體原理還要去學習。 My idea. 1 、低壓vs真空：報告裡面提到了設想1/6大氣壓，這樣的效果是
reduces the drag force of the air by 1000 times relative to sea level conditions and would be equivalent to flying above 150,000 feet altitude.（A380最大巡航高度43000 feet）
另見中科院2010年的一篇報道論及低壓和近真空。沈志雲院士：真空管道高速交通必須「三步走」----中國科學院 2 、使用壓縮機（我想叫它傳送機，想起了追蹤十月里的潛艇）來減租，順帶形成氣墊（不需要管道來產生氣墊，管道儘可能簡單），按照@冷冬昱 的說法，這玩意有空氣軸承的效果。 壓縮機兩個作用: A. 樓主說的減阻。這個我是這麼想，如果沒有壓縮機，不管是流線型的車頭還是大奔頭，車體和管道的間隙除由於收縮升壓，會產生很大阻力，現在我們弄個嘴在頭部吸氣，然後吸得氣約3/5壓縮20倍在尾部噴出作為部分推進力，約2/5壓縮20x5.2=110倍，貌似存儲在氣囊里（以及為氣墊供氣？）。 當然這個是要用電的！相比於設計流線型減阻，抽低壓和頭部壓氣機都是主動減阻，以消耗能量為代價。 下面是原理圖，只是流程圖，不要被紙老虎嚇到！
B 提供空氣產生氣墊支撐車體。 3 、解決Kantrowitz Limit（車的截面積占管道截面積比例不能太小），可否將座位之間的通道等等都弄成摺疊式的（有必要嗎？），上下車時鋪開，行進時收縮起來，截面積就小些。動力部分，沒看太懂，但是有一點我很關心，這不像我們做的高鐵，電力直接由線路供給，Hyperloop移動部分電力要靠太陽能電磁板，而且系統含有很大容量的電池系統。 而電池無論在新能源領域還是這裡的交通領域，業界大佬還是希望能找到電池的替代品。 謝謝@Emma ，直覺告訴我，Tesla的團隊思維里可能很喜歡電池這玩意，他們的電動汽車的電池水平如何還要業內人士回答一下。（貌似Tesla用其它廠家的電池技術，比如松下/東芝，這樣的話，隨著智能電網的發展和電動汽車的發展，電池的發展速度會更快）
