獵犬號
我們都在尋找速度的極限，博爾特曾經說過，人類百米的極限可能在九秒五左右，而憶往昔，陸上時速紀錄是幾何？時速 1149 公里！而在最近的若干年里，一群瘋狂的科學家、飛行員、贊助商、有夢的人又聚集在了一起，準備在一年內把這個紀錄再次刷新，逼近到 1000 英里，一看這單位就知道這是一群英國佬。來看看一群對速度有著無限癡迷的人，聯合飛機發動機制造商勞斯萊斯(Rolls－Royce)和汽車品牌捷豹的共同創舉吧！
憶往昔，紀錄咫尺天涯
1997 年 10 月 15 日早晨，一條巨大的灰塵帶在美國內華達州的黑巖沙漠中疾馳而過。在灰塵帶的最前方，駕駛員安迪·格林穩穩地控制住超音速推進號賽車的后輪，此時，超音速推進號的時速已經達到了 804 千米。幾天前，超音速推進號創造了全新的陸上時速紀錄——1149 千米。現在，超音速推進號的英國設計師團隊希望自己成為在陸地上打破音障的第一支團隊。但是問題來了：在接近音速的時候，砂石的撞擊嚴重損壞了超音速推進號的鋁合金車身，同時，剎車所必需的降落傘也無法正常工作。整個項目幾乎到了崩潰的邊緣。在座艙內，格林面臨著更大的問題：一旦時速突破 885 千米，車子的方向盤就會急劇地向左轉，迫使 16.5 米長的黑色超音速推進號偏離預定路線達 15 米，預定路線是用濃濃的白色油漆在沙漠中畫出的直線。就在時速達到950千米的時候，超音速推進號開始劇烈傾斜。格林本能地挽救著行駛路線。但是，車子仍然偏離了預定路線，向返回路線漂移過去。格林是英國皇家空軍的空軍中校，而且是受過牛津大學教育的數學家，他知道，就在一年前，美國人克雷格·布瑞勒夫在黑巖沙漠進行的一次打破陸上速度紀錄的嘗試中，他駕駛的車輛在時速達到 1086 千米的時候發生了重大意外，最終以失敗告終。幸運的是，在最后一刻，方向盤居然開始有反應了。不久，一陣音爆聲響徹沙漠。無線電中傳來了時速讀數：1228 千米。音速隨著海拔和溫度的變化而變化，但一般而言是在時速 1225 千米左右。諾伯是前世界陸地極速紀錄保持者。接下來的幾個月，超音速推進號被運送到英國考文垂交通運輸博物館中展示。格林回到了皇家空軍繼續任職，諾伯繼續經營自己的航空公司。格林和諾伯都獲得了大英帝國勛章。英國團隊創造了歷史。但是，對于超音速推進號離返回線路究竟有多遠一事，格林仍感到心有余悸。對于超音速推進號，格林說道：“它完成了太多的賽跑測試。”
在獵犬號內部，尾翼可以在賽車高速運行時確保航向穩定
在獵犬號內部，采用 3D 打印技術制造的鈦合金方向盤是根據格林手掌的形狀而特別生產的
在獵犬號內部，尾翼可以在賽車高速運行時確保航向穩定。油箱中裝有 800 升高濃度過氧化氫。車頭罩蓋可以把進入發動機的空氣時速降低到 965 千米
夢回今朝，追夢人依舊在路上
2014 年 8 月的一個早晨，天空中布滿烏云，在靠近英國布里斯托爾的埃文茅斯郊區的一處工業區內，一個工程師團隊正在為制造超音速推進號的繼任者而努力工作著。這輛獵犬號超音速車象征著工程師們的一項大膽嘗試：創造全新的陸上時速紀錄—— 1609 千米(1000 英里)。技術中心是一處不起眼的地方，也是這輛世界上速度最快的賽車的家。在一個屋頂非常高的倉庫的正中央，獵犬號首席工程師馬克·查普曼繞著圈仔細查看獵犬號正在生產中的底盤，這種底盤是用鋁合金和鈦合金制造的。“大家問我是否為安迪準備了彈出式座艙。”查普曼一邊說著，一邊用手摸著碳纖維一體式車架，這個車架容納了座艙和噴氣式發動機的進氣口。他接著說道：“我沒有為安迪準備這樣的座艙，沒有人能設計出可以在 1.4 馬赫的速度下以正常的姿勢彈出的座艙。即使成功彈出，你也會被大約每平方米 12 噸的力量擊中。因此，座艙才是最安全的地方。”
獵犬號項目負責人理查德·諾伯走進了倉庫，他今年68歲，穿著一件寬松的海軍制服，自孩提時代以來，諾伯就對速度產生了極大的熱情，如今這份激情已經消耗了他的大部分精力。會議室的墻上掛滿了歷史上曾經創造過陸上極速紀錄的汽車的圖片。諾伯出生于愛丁堡的一個軍人家庭，當他還是一個孩童時，他就已經能在臥室里用硬紙板做飛機發動機模型了。六歲的時候，他父親開車帶家人去尼斯湖旅行，他們正好碰到前陸上極速紀錄保持者約翰·考博正在測試他的水上極速紀錄船—圣戰士號，當時船的時速達到了 322 千米。他早年是出售布料的商人，從來沒有接受過正式的培訓。但是，他仍然對陸上極速紀錄情有獨鐘。1975 年，他設計并建造了推進一號，這是英國歷史上第一輛使用噴氣式發動機的車輛，后來，推進一號在時速達到 225 千米的時候撞毀了。1983 年，諾伯駕駛的推進二號的時速達到了 1019 千米，成功地創造了新的陸上極速紀錄。他告訴媒體他這么做是“為了英國，為了全世界”。后來的分析表明，如果時速再快 11 千米的話，推進二號就可能像飛機一樣起飛了，差一點就發生了車毀人亡的慘劇。
成功創造紀錄之后，諾伯希望創造新的紀錄，但是過程并不順利。他開了一家小公司，出售輕型飛機和一種橫渡大西洋的賽艇，但是這兩個項目都遇到了資金難題，諾伯開玩笑說這是因為“搞金融的人膽子不夠大”。然后，在 1992 年，諾伯遇到了朗·艾爾。朗·艾爾是一名退休的空氣動力學家，曾經在冷戰期間協助設計英國的勝利者轟炸機和布里斯托爾獵犬式地對空導彈(獵犬號超音速車的名字也由此而來)。在艾爾和其他來自推進二號團隊主要的工程師的幫助下，諾伯建造了超音速推進號以突破音障。在超音速推進號成功創造新的速度紀錄之后的十年里，諾伯開設了另外一家新公司—范保羅航空公司，然而，該公司的旗艦飛機 Kestrel F1 同樣遇到了融資困難。因此，諾伯重操舊業，又投身于創造陸上極速紀錄的事業當中。2006 年，他和格林一起，利用一臺名為 JCB Dieselmax 的車輛創造了柴油發動機車輛的世界最快速度紀錄。同年，美國探險家史蒂夫·福賽特宣布：他購買了克雷格·布瑞勒夫裝有噴氣式發動機的美國精神號賽車，并將以 800 英里的時速打破由超音速推進號保持的世界紀錄。2007年，福賽特死于發生在加利福尼亞州內華達山脈的一次空難中，而在這個時候，獵犬號項目已經啟動了。
如果想研制超音速賽車，他們必須投入大量的時間、精力和技術
實際操作，困難重重卻峰回路轉
為了制造一輛時速能達到 1000 英里的賽車，工程師們首先需要一臺發動機。超音速推進號采用了兩臺從 F-4 幽靈戰斗機上拆卸下來的 Rolls－Royce Spey型噴氣式發動機，每臺發動機可以產生 9979 千克的推力。獵犬號需要一臺發動機，它可以產生和 Rolls－Royce 發動機差不多大的推力，但是重量需要減輕一半。設計者們把目光投向了歐洲戰斗機集團的臺風戰斗機所使用的 Rolls－Royce EJ200 型發動機。但是格林卻說：“我們永遠不可能弄到這臺發動機。如果我們要買的話，得花費 450 萬英鎊，而且你要等許多年才有資格購買。”諾伯說道：“漸漸地，我們清楚地明白我們已經把自己逼進了一個死胡同。”利用他的影響力，格林安排了一次和德雷森勛爵的會面，當時德雷森勛爵負責國防部的采購事務。諾伯回憶道：“一切都非常順利，直到我向他提出購買發動機。”德雷森直接拒絕了他們的請求。“很明顯的是，安迪和我已經不受歡迎了。所以，我們站了起來，開始朝門口走去。接著，德雷森改變了主意，他說‘等一下。也許你們可以為我們做點什么’。”德雷森說：“我告訴他們，做這件事情必須得有一個合理的動機。我們現在缺乏學習工程學和科學的年輕人。我告訴他們：完全改變做這件事情的目的吧。不要為了打破紀錄而做這件事，而要為了吸引和鼓勵新一代年輕人做這件事。如果你們這么做，或許我們可以幫你們。”
獵犬號的 EJ200 發動機的裝置遠比想象中難度要大
諾伯當場答應了德雷森勛爵的要求。格林回憶道：“我當時有點害怕。理查德連眼睛眨都沒眨，就說：‘我們會讓英國所有學校的學生都知道這個項目。’我了解超音速飛機，但我卻對孩子或教育一竅不通。”作為回報，國防部準許獵犬號項目工程師使用三臺 EJ-200 型發動機，歐洲戰斗機集團生產研制臺風戰機時，曾使用過這三臺發動機。結果，現在英國有 5670 所中學參加了“獵犬號教育計劃”。而且，到 2015 年和 2016 年，當獵犬號嘗試打破世界紀錄時，安裝在獵犬號車身上的 12 臺攝像機和 300 個傳感器將進行直播并實時傳輸數據，這樣每個人都可以在線關注賽車的運行情況。
獵犬號集火箭、賽車和戰斗機于一體
為達到 1609 千米的時速，獵犬號需要的動力要比一臺噴氣式發動機產生的動力大得多。空氣動力阻力按照速度的平方增長；換句話來說，就好像一輛賽車需要 100 匹馬力才能達到 140 千米的時速，那么，需要 560 匹馬力賽車才能達到 280 千米的時速。因此，為達到 1609 千米的時速，獵犬號需要使用 Nammo 火箭系統，而這個系統通常用于歐洲航天局的阿麗亞娜 5 號運載火箭。查普曼說：“我們大家開玩笑說，獵犬號一部分是火箭，一部分是賽車，一部分是戰斗機，而且事實上車的后半部分還是航天飛機。”這種混合式設計采用了被高濃度過氧化氫氧化的橡膠燃料。火箭發動機需要大量高濃度過氧化氫，因此查普曼團隊只好從一臺尚未宣布名稱的賽車上卸下一臺發動機并安裝在獵犬號上，這樣做僅僅是為了快速地把 800 升高濃度過氧化氫輸送到發動機中。所有推力加在一起，噴氣式發動機和火箭發動機可以產生 135000 匹馬力(OMG)，相當于 180 輛一級方程式賽車產生的推力總和。為了能為獵犬號設計出獨特的外形，設計人員不能使用風洞：雖然超音速設施的確存在，但是沒有設施可以模擬賽車高速運轉時地面的震動情況。諾伯和艾爾聯系了斯旺西大學工程學院，該學院曾在 1990 年代利用先進的計算流體力學(CFD)協助設計超音速推進號賽車。
獵犬號的 EJ200 發動機的裝置遠比想象中難度要大
設計一輛打破世界速度紀錄的車輛非常困難，不僅僅是產生足夠推力以克服作用于車身的巨大空氣阻力那么簡單。氣流在不同速度下產生的作用不同，產生的阻力也會發生巨大波動。在高于 0.8 馬赫的跨音速區域，車身的氣流在某些地方會超過音速，而在某些地方又會低于音速，此時，氣流帶來的負面影響尤為麻煩。氣流按照不同速度流動時，會產生巨大的沖擊波，特別是會在車身下方產生巨大的沖擊波，而這種沖擊波又會產生升力。對于超音速推進號來說，車身前方的沖擊波將沙漠地面上的塵土一掃而凈，液化了車身下方的泥土表面，極大地增加了空氣阻力，同時急劇地降低了車身穩定性。對坐在座艙中的格林而言，突然產生的巨大升力或者降力也非常危險。談及項目剛開始兩年時的種種情況，諾伯說：“在那一段很長的時間里，發生了許多事故，我們做了許多設計，得到了令人瞠目結舌的數據。當速度達到 1.3 馬赫的時候，可以產生 12 噸的升力，讓人感到不可思議。”艾爾補充道：“沒有人能告訴我哪種車型最為合適，因為世界上從來沒有人設計過時速可以達到 1000 英里的車輛。”
在模擬測試中發現車輪會產生極其強大的空氣沖擊波。速度達到 1 馬赫時，這些沖擊波會呈扇形向外擴散，開始與車身后部發生作用，同時產生升力。最終，Rolls－Royce 的工程師找到了解決方案，獵犬號團隊之前和 Rolls－Royce 的工程師一起工作，為獵犬號使用的 EJ-200 噴氣式發動機設計合適的系統。利用一個叫做“實驗型設計”的技術方法，兩個團隊的工程師使用超級計算機運行了一個強化的 CFD 模擬程序。然后，工程師們運行了經過計算機優化的程序，并根據程序計算得出的結果重新設計后輪外殼和支撐支架。伊文斯回憶說：“這大概花了我們四個月時間。”諾伯補充道：“這是一個重大突破。這證明朗是正確的，我們可以實現我們的目標。”
真槍實彈演練并非易事
在我們訪問獵犬號技術中心幾天之后，安迪·格林開始在伯克郡的鄉村地區上空進行倒懸飛行訓練。格林牢牢地控制著他的那架 Extra 300 型特技飛行飛機，向人們展示了他的訓練方式，他將以這種方式訓練自己，以便為在獵犬號內部承受巨大的地心引力做好充分準備。每一次獵犬號開始奔跑時，它的噴氣式發動機就會以每秒 32 千米的時速加速，此時對格林產生的地心引力剛好達到 1 個 G。當時速達到 563 千米的時候，格林將打開火箭發動機，釋放高達 12 噸的推力。格林把飛機向外翻轉了 60 度；機頭罩蓋的上方區域開始變得模糊起來，血液開始涌向頭部。格林對著對講機說：“我們現在開始加速，時速 400 千米……450 千米……500 千米。”憑借多年駕駛臺風戰機的豐富經驗，52 歲的格林現在非常鎮定。飛機繼續一邊翻轉，一邊加速；這種感覺讓人異常難受。時速超過 1207 千米的時候，人將無法聽到噴氣式發動機發出的噪聲，因為獵犬號的運行速度已經超過了音速，但是車頭罩蓋上方的空氣沖擊波會產生震耳欲聾的噪聲。為了保護自己，格林會在頭盔下方戴上耳塞，而且整個罩蓋會涂上吸聲涂層。當時速達到 1609 千米的時候，獵犬號會通過測標間距，然后，因為沙漠長度的原因，格林會切斷油門，此時，空氣阻力將產生 3 個 G 的巨大力量并急劇降低獵犬號的速度。 就在這個時候，格林猛拉操縱桿，操縱 Extra 300 特技飛機以時速 241 千米、在 3 個 G 地心引力的作用下向右上方猛地翻滾起來，這個過程讓人感覺十分難受。當時速達到 1287 千米的時候，獵犬號的多孔空氣剎車或者后置式降落傘將會啟動，以最高約 129 千米/秒的速度為獵犬號減速，這個力量和汽車撞車時每秒產生的力量大致相當。人受到這么大的力量時，大腦供血會急劇減少，這會導致眩暈；這時，格林本能地繃緊腿部和胃部的肌肉，以防止血液快速涌向自己的腳部。血液開始從大腦快速流向全身，視力范圍開始縮小，視力開始變得模糊起來。幸運的是，在喪失意識之前，讓人感到最不舒服的過程已經結束了—格林將飛機轉為直航，以模仿駕駛獵犬號最后階段的情形：當時速達到 483 千米的時候，格林會使用輪式碟剎把獵犬號的速度降低到正常速度，在這個時候，格林會按照 250 米的弧度大幅調轉車頭、補充燃料，然后進行返回測試。
獵犬號超音速車的駕駛者安迪·格林(上)是英國皇家空軍中校，他已經是世界上駕駛四輪車達到最高速度的人了。理查德·諾伯(下)則參與了創造世界紀錄的推進二號項目，在這個項目進行的過程中，推進二號曾經 11 次達到 960 千米的時速
創造陸上極速紀錄的嘗試性奔馳需要一片廣闊且非常平坦的場地。對獵犬號來說，至少需要一片長 20 千米、寬 5 千米的平地。最終，他們選擇了位于南非北開普敦省的亥克斯金·潘沙漠。當地政府招募了本地村民幫助清理沙漠地表，村民們用手清理了總重約 6000 噸的石塊。“如果你以 1000 英里的時速撞上一塊石頭，產生的力量相當于口徑為 0.50 的子彈產生的力量。石頭碰到車身的任何一個部位，都會直接穿透過去。” 坐在倫敦西部航空俱樂部里，格林一邊說，一邊喝著 espresso。作為回報，有關方面將為該區域建造一條新的輸水管道和 4G 網絡以支持獵犬號創造全新紀錄的嘗試，該區域居民將從中受益。屆時，預計有 10000 名游客將訪問該地，觀看獵犬號奔馳。他們希望獵犬號的最高時速能夠達到 1287 千米，而這也將是一個全新的陸上極速紀錄。只有到那個時候，在英國對獵犬號進行微調之后，獵犬號才會在 2016 年重回賽場，并嘗試創造時速 1609 千米的全新世界紀錄。談及獵犬號的開源計劃，格林說道：“當然，所有人都能下載使用我們的數據。但如果想研制超音速賽車，他們必須投入大量的時間、精力和技術。他們能籌集到足夠的資金嗎？我真心希望如此。一想到我們即將為這項已經存在了 116 年的極限運動畫上句號這件事，我就感到非常難受。”格林喝了口咖啡，接著說道：“我肯定不會再去做這些事了。我估計理查德也不會做這些事了。我知道朗肯定也不會做這些事了。那么，我們就應該利用這次機會去創造一個歷史上前所未有的速度紀錄，同時讓新一代的年輕人接觸科技知識。這絕對是一件讓人感到心潮澎湃的事情。”
在獵犬號內部，采用 3D 打印技術制造的鈦合金方向盤是根據格林手掌的形狀而特別生產的
夢想除了堅持之外，這些贊助商的幫助更為重要！
