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一：[超过v1速度]时速为4000Km/h的高铁到底靠不靠谱？
Sept. 2 当超级高铁达到时速4000Km/h，会不会被地球甩出去呢？
作者 王标
自从中国航天科工爆出4000Km/h超级高铁计划之后，国内各大社交网站便炸开了锅。大家的观点无非两种：一、完全支持，二、不切实际。
那么从理论上讲，时速为4000Km/h的高铁到底靠不靠谱呢？
一、对4000Km/h速度的陌生：
大部分人其实对4000Km/h并没有什么概念，把这个速度和一些我们平时能感受到的速度进行对比： 4000Km/h=1111.11m/s
（1）声音再空气中传播速度约为340m/s（声音的速度的3.3倍） （2）普通子弹速度300m/s（普通子弹速度的3.7倍） （3）普通民航客机速度为900Km/h（普通客机速度的4.4倍） （4）高铁动车最高时速350Km/h（高铁动车速度的11.4倍）
综上所述，超级高铁的速度非常的快，比飞机快、比子弹快、比声音快。
二、对高速的恐惧：
当人们意识到4000Km/h的概念之后，对高速度的恐惧随之而来。子弹能对人体造成致命伤害的一个重要原因就是它的高速冲击力。
举一个简单的例子：大家都知道，即使是一只非常小的小鸟，对于高速飞行的飞机来说都是致命的威胁。
在这里我们引入两个概念：
相对速度：运动是绝对的，静止是相对的，当我们描述一个物体的速度的时候，通常会选取一个参考系。以飞机为参考系，小鸟的速度可以达到250m/s（假设飞机900Km/h飞行）
动能：Ek=0.5mv2，运动的物体具有能量。假设这只小鸟的质量有0.5Kg，根据动能公式，小鸟的动能是0.5*500g*（250m/s）2=3125000J
而1KgTNT爆炸释放的能量是4200000J
公式：Ek=0.5mv2，随着速度增加，能量将会成平方形式增加。假如把上面的飞机换成超级高铁，已知小鸟与超级高铁迎面撞上，所产生的能量（假设动能完全转换成内能）：
Ek=0.5*500g*（1111.11m/s）2=308641358.025J（73KgTNT爆炸释放的能量） 需要注意的是，和超级高铁撞上的只是一只0.5Kg的小鸟，如此可见，超高速度的威力。如果超级高铁撞上的是一面非常坚固的墙面（比如一座山），那么场面会比把一个鸡蛋从10层楼扔下去还要惨烈。
所以，速度快有时候并不是一件非常好的事情，超高的运行速度给超级高铁的安全性打下了一个问号。
三、加速度和速度是否是问题？
我写这篇文章，就是想澄清9月1号灼见微信中关于超级高铁加速度和速度的一些“不正当言论”。表面上看，文章说的很有道理，一度引起了大家对于超级高铁的绝对怀疑，但是当我们拿起笔和纸自己算一算的时候，才发现，我们被这篇文章给忽悠了。我当时还在火车上，发现问题后立即写了一封邮件发给灼见君，灼见君也随即撤掉了那篇推送。我写这篇文章完全是应灼见君的邀请。
▼ 在火车上用纸笔算了一下
那篇文章里面有一些错误的观点我还记得很清楚。其中最主要的两个观点是：（1）加速度将会超过普通人的承受极限、（2）超高速将会把超级高铁甩出地球。
首先我们来看看超级高铁的加速度到底会不会超出人体极限。我们这里不讨论超人，只讨论普通人。当一个人处于加速度为1g的环境下，这个人的感受是背着一个和自己重量一样的人，这种环境会让大部分人感到难受，那么我们把这个加速度降到0.5g，背着一个相当于自己体重一半的人，大部分人还是能够承受的。
0.5g=5m/s2
假如加速度是0.5g，从初始速度0m/s到时速4000Km，所需要的时间是： T=（1111.11m/s）/（5m/s2）=222.222s=3.7min
也就是说，乘客在0.5g加速度环境下，不到四分钟就可以到达超级高铁的最高时速，如果说，0.5g仍然让乘客感觉到不舒适，我们把加速时间调整到5min，所需要的加速度只有0.37g。所以说乘客完全不需要考虑加速度问题。
最后我们看一下，当超级高铁达到时速4000Km/h，会不会被地球甩出去呢？
其实，这一点更不用大家担心了，如果4000Km/h的高铁可以轻而易举逃离地球引力，那么科学家也不需要大费周章去研究各种火箭了。
地球表面的物体要想逃离地球，其速度需要达到第二宇宙速度：11.2Km/s。超级高铁的速度才1.1Km/s，所以大家完全不需要担心超级高铁被地球甩出去。
第一宇宙速度：航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的发射速度，也叫环绕速度。按照力学理论可以计算出V1=7.9公里/秒。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行，天空对航天器引力比在地面时要小，故其速度也略小于V1。
第二宇宙速度：当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，亦称脱离速度。按照力学理论可以计算出第二宇宙速度V2=11.2公里/秒。
第三宇宙速度：从地球表面发射航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小发射速度，就叫做第三宇宙速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。
综上所述，超级高铁存在理论上的可能，最终实现还需要技术的不断发展。
—THE END—
作者：王标，中国地质大学（武汉）地质学国家理科基地班。MORE 延伸阅读
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二：[超过v1速度]钱塘号：浅析空中客车A320飞机的重着陆和着陆跳起
ADDIE是指一套有系统地发展教学的方法，主要包含了：要学什么，如何去学，以及如何判断学习者已达到学习成效？在ADDIE五个阶段中，分析与设计属于前提，发展与执行是核心，评估是保证，三者互为联系，密不可分。利用ADDIE学会制定学习目标和运用学习策略以及学习评量实施。
首先对ADDIE含义进行解释：
Analysis-分析：对教学所要达到的行为目标、任务、受众、环境、绩效目标等进行一系列分析。
Design-设计：对将要进行的教学进行课程设计。
Development-开发：针对已经设计好的课程框架、评估手段等进行相应的课程内容撰写、页面设计、测试等。
Implement-实施：对已经开发的课程进行教学实施，同时进行实施支持。
Evaluation-评估：对已经完成的教学课程及受众学习效果进行评估。
在多年的教学和飞行实践中，受训学员对中断起飞的定义越加理解，对中断起飞的认识越加提高，但是在实施中断起飞时操作细节方面有较大差异，尤其PM（监控飞行员）的喊话时机不适宜造成训练中发生应该在决断速度V1前中断的继续起飞了，而教员设置在V1前触发提前量也不尽相同，时机把握不好。下面用ADDIE模型运用在中断起飞训练来加深了解其教学方法。
第一分析理解：中断速度V1定义和制定方法分析
V1必须根据Vef制定：Vef是假定临界发动机失效时的校正空速，Vef必须由申请人制定，但是不得小于地面最小操纵速度Vmcg。
V1有申请人选定，以校正空速表示；但V1不得小于Vef加上临界发动机失效瞬间至驾驶员意识到发动机失效并做出反应瞬间间隔内，临界发动机不工作下的飞机速度增量，后一瞬间以加速-停止试验中驾驶员做第一个停机动作（如：踩刹车、减推力、打开减速板）的开始时间表示。
第二设计：现在对于典型运输类飞机临界发动机不明显，中断起飞需要飞行员完成三个动作（即刹车-油门-扰流板）才能达到最终刹停形态。飞机起飞自动刹车的RTO都是预位的，在收油门杆到慢车位时立即触发RTO中断起飞进行自动刹车，发动机推力减少到最大慢车或功率，地面扰流板也被触发到全升起位。从飞行员意识发动机失效到采取收油门触发最大刹车作为动作起点，这个动作点的速度不应超过V1。
还应确定哪些情况下中断起飞，中断速度分为低速中断起飞和高速中断起飞；
低速中断：出现系统失效触发主警戒告警、异常噪音或振动、轮胎故障、增速异常缓慢、发动机失效、失火或火警、起飞形态警告、预测风切边警告、侧窗打开、如飞机不安全或不能飞行。
高速中断：（如波音为80节以上、空客为100节以上）发动机失效、失火或火警、预测风切边警告、如飞机不安全或不能飞行。
在实际训练中可以很容易根据机场性能确定每次起飞的V1值，具体方法不再这里阐述了。
第三开发：模拟机教员利用教学课件在教学准备阶段对学员进行讲解知识点和程序及操作要领，可以口试了解学员掌握程度。通过前面的分析并确定具体的V1值后，显然模拟机教员面板上设置的中断速度值不应等于查表V1，应该根据具体模拟机反应时间设置提前量，还要预留出受训学员意识和动作反应的时间。
目前空客飞机有V1自动喊话，其中“V”音提前3秒，而“ONE”音压在V1数值上；各公司标准喊话要求PM也报出“V1”，有的PM不理解V1的深刻含义往往速度到了V1才报，除非公司另有规定外，一般报中文“V1”或英文“V ONE”是有时间的，应严格尾音压在V1速度值上；PF主操作飞行员如果下意识去核查速度值时实际上也会增加一部分速度余量，所以PF应该严格按照PM的喊话决断飞机走停，PM也应该严格喊话标准并结合自己喊话语速，所以统一喊话时机和标准也是训练的内容之一。
在训练时强化学员的V1意识，适当加入飞机起飞性能方面的知识，PF与PM提前沟通好喊话时机，尤其大重量湿跑道或大重量短跑道加上不利天气和夜间飞行反应迟缓特点更应该沟通并在起飞简令中体现。充分利用多媒体教学课件灵活运用于训练教学中，对副驾驶重点关注提高标准喊话和及时识别发动机失效，对机长训练重点关注动作准确性和管控飞机的能力上。
虽然查表时可以根据是否减推力、外界温度等查出一个V1速度范围，但是一旦确定好具体值后机组不应抱有侥幸心理可以在V1后去中断，所以规章不允许机组超越规定。
第四实施：在训练中断起飞时教员预先在教员面板输入触发失效的速度值，关注PF和PM在实施中断过程中的任何细节，考虑到中断时间短动作快的原因，如果发现有不准确和偏差的地方及时纠正防止养成错误习惯，直到满意为准。
第五评估：训练评估一般放在训练后的讲评阶段，公正客观评价受训学员，有条件的可以利用录像功能进行讲评，收集训练反馈改善教学方法提高教学质量。
以上是通过实例应用ADDIE模型，它为确定培训需求、设计和开发培训项目，实施和评估培训提供了一种系统化流程，其基础是对工作和人员所做的科学分析；其目标是提高培训效率，确保学员获得工作所需的知识和技能，满足机队发展要求；其最大的特点是系统性和针对性，将以上五个步骤综合起来考虑，避免了培训的盲目性；其质量的保障是对各个环节进行及时有效的评估。（陈志远/文）
原文地址：http://h.qtbigdata.com/article_60604152453147f49c27fb5e19a08960-ee08d35c32674f118e72b7f23a497847-0.html
三：[超过v1速度]起飞速度之间纷繁复杂的关系
CCAR25.107对起飞特征速度Vef、V1、V2min、V2、Vmu、Vr、Vlof进行了定义，并给出了具体的规定。本文简要梳理了这些速度之间的关系，供大家参考。首先来一张简单的起飞速度关系图。文章最后再附上详细的起飞速度关系图。
Vef（临界发动机失效速度）：Vef定义为假定临界发动机失效时的校正空速，由申请人选定。规定要求Vmcg≤Vef≤Vr。所谓的临界发动机是指在固定翼的多发飞机上，如果失效时对飞机的操纵和性能影响最大的那台发动机。
V1（起飞决断速度）：当发生紧急情况，需要中断起飞时的最大速度。超过V1速度以后由于不能保证有效的跑道刹车距离，飞机必须继续完成起飞。规定要求Vmcg≤V1≤Vr。
V1是申请人选定的起飞决断速度，规定要求其不得小于Vef加上一个速度增量。该速度增量是指从临界发动机失效瞬间到驾驶员意识到发动机失效后采取措施瞬间的时间间隔内，飞机在临界发动机不工作情况下所增加的速度。其中，驾驶员采取措施的瞬间以在加速——停止试验中采取最初的减速措施（例如，施加刹车，减少推力，打开减速装置）为准。加速-停止时间延迟的示意图如下。
V2min（最小安全起飞速度）：对于没有措施（附面层控制、吹起襟翼等）能使单发不工作的带动力失速速度显著降低的各种涡轮喷气飞机，V2min不得小于1.1Vmca或1.13Vsr，两者取大值；对于有措施（同上）的涡轮喷气飞机，V2min不得小于1.1Vmca或1.08Vsr，两者取大值。（涡轮螺旋桨和活塞发动机飞机暂不讨论）。
V2（安全起飞速度）：它是当一台发动机在Vef失效之后用规定的抬前轮速度(Vr)抬前轮，到飞机距离起飞表面35英尺或35英尺之前所达到的速度。V2确保飞机能够得到最低限度需要的爬升坡度，并且保证飞机可控。
Vmu（最小离地速度）：Vmu是申请人在整个推重比范围内选定的速度，是指不呈现任何危险特征，飞机能进行离地后继续起飞的速度。在等于和高于该速度时，在全发工作或一发失效情况下飞机能安全离地并继续起飞，不会出现机尾触地的危险。最小离地速度与飞机的重量、重心、俯仰操纵效能、尾部檫地角有关，一发失效的情况更为临界。
Vr（抬前轮速度）：起飞抬轮速度保证即使在一台引擎故障下，飞机能够正常离地，并且在35英尺高度上能够加速到V2速度以上（或者等于V2速度）。抬前轮速度要大于或等于V1和Vmu。
Vlof（离地速度）：飞机离地时的速度，即与跑道不接触时的校正空速。Vlof与Vmu不同，Vmu是给定形态情况下可能的最小Vlof，并且取决于起落架设计。例如，在达到Vmu速度之后，虽然由于升力大于重量飞机在渐渐离开跑道，但起落架轮架倾转作动筒可迫使前轮或后轮组与跑道接触。条款规定在全发工作情况下Vlof≥1.1Vmu，在临界发动机停车情况下Vlof≥1.05Vmu。
Vmcg（地面最小操纵速度）：在起飞地面加速滑行过程中，如果一台引擎发生故障，飞机能够继续保持控制的最小速度。如果飞机在增速到Vmcg之前发生故障，起飞应该立即中断。
Vmca（空中最小操纵速度）： Vmca为在空中飞机能够继续保持控制的最小速度，为一台引擎失效后，飞机能够保持直线飞行，飞机向工作引擎一侧倾斜坡度不大于5°，蹬舵力不大于180 磅或方向舵全偏（反之如果踩脚舵到头飞机还是不能保持平衡就不能称为可控制）。
好了，在介绍完以上速度之后，再来一张详细的起飞速度关系图。
注：VMBE 刹车能量限制速度；VTIRE 轮胎速度。
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