高铁车头为什么是子弹头的?

李珊

如果要选一张中国名片向全世界展示，高铁无疑是最好的名片之一。近些年，不仅祖国大地上的高铁越建越多，越来越快，我们还为世界贡献了中国力量、中国智慧。

说到高铁，人们总是忘不了它超高的颜值，高铁的美学造诣也使它收获了不少粉丝。高铁的颜值不仅在于靓丽的外观色彩，更重要的是车体的造型设计，其中最重要的就是车头的流线型设计。

高铁要跟空气“斗智斗勇”

高铁列车有个别称，叫“子弹头火车”。所谓子弹头，是因为它的头部造型酷似流线型的子弹。但将高铁的头部设计成子弹头形状，并不是为了颜值，而是让火车跑得更快。

可以说，在设计高速列车时，设计师的很大一部分精力就是耗在了跟空气“斗智斗勇”上。因为，列车高速运行时，遇到的最大对手之一，就是空气动力。

列车在高速运行时，空气压力的不平衡将影响列车运行的平稳性，引起列车蛇形运动，严重时则导致列车脱轨，引发生命安全事故。

空气动力的另一个方面就是空气阻力，列车速度越快，它在单位时间内需要“推开”空气的量就越多。当列车的速度达到时速200千米以上，空气阻力就可以占到列车行驶受到阻力的75%以上。

空氣阻力中的最大“敌人”——压差阻力

空气阻力其实是个大家族，高铁运行时受到的空气阻力也不止一种。不过，其中最主要的要属压差阻力。

当列车快速前进一段距离，车头前方的空气瞬间被挤压，来不及向周围散开，于是形成了一片高压区域。

同样，车尾在快速驶离原来位置时，周围空气还没来得及填入车尾原来占据的空间，因此这里的气压比周围更低，形成一片低压区域。

于是，在车头和车尾之间形成了压强差，高压区域将车向后推，低压区域将车往回拉，列车整体就受到一个从高压区指向低压区的力，即压差阻力。这个力正好与列车前进方向相反，阻碍列车前进。

那怎么减小压差阻力呢？

减小车头与车尾的截面积是一个很好的方法。高铁子弹头的流线型设计，可以在列车高速前进时让车头单位面积的空气排开量减少，同时减少车尾后方单位面积的空气填充量，让车头附近的气压上升变化率和车尾附近的气压下降变化率不明显，减小压差阻力。

行驶在隧道里更需要子弹头设计

比起两车交会，有一种情况更考验列车，那就是隧道。对于高速列车来说，隧道可以说是最恶劣的工作状况之一了。

当列车进入隧道，头部的空气突然受到挤压，来不及从隧道口排出，因此，头部压力会急剧升高，并在入口处产生压缩波。

当车尾进入隧道，而列车后方部分的隧道空气稀缺，周围空气来不及补充，压力急剧降低，产生膨胀波。

这种压力之间的波动对列车造成不小冲击，如果列车的气密性较差而传入车内，可能导致乘客耳鸣。

而子弹头形的车头和车尾能减小高压区和低压区的分布范围与压强变化幅度，相对减弱隧道内被车头和车尾各自激发出的压缩波与膨胀波。