网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

张雪挑战吉尼斯纪录:“水上漂”的流体力学

0
分享至

就在刚刚,张雪机车在湖南麻阳锦江河完成了一项吉尼斯世界纪录挑战。

张雪驾驶MX450改装摩托车,完成40.74公里水上行驶,成功刷新改装摩托车在开阔水域行驶最远距离吉尼斯世界纪录。

这不是他第一次把摩托车骑向水面。2009年,22岁的张雪在浙江武义尝试骑车滑过水面,四次尝试,最远只滑出约20米。

17年后,团队备战三个月,整车迭代了6轮,完成全新的吉尼斯纪录。


把摩托车骑上水面非常炫酷,但是摩托车的密度比水大,它为什么能被水拖起来,还能稳定的行驶几十公里呢?

而“水上漂”的秘诀就藏在流体力学中。

01

水怎么托得住一辆摩托车?

回想一下小时候玩的打水漂:找一块扁平的石块,尽力甩向水面;石片靠速度和角度,从水面借到了一次次托举。

回想一下小时候玩的打水漂:找一块扁平的石块,尽力甩向水面;石片靠速度和角度,从水面借到了一次次托举。


但和石片的“一触即跳”不同,摩托车必须在水上连续滑行。

摩托车下的滑水板以一个小角度迎向水流,把一部分水往下压。水被压下去,反过来就在板底形成一片高压区。这些压力合在一起,是一个斜向上的力:向上的分量托住车,叫作动升力;向后的分量拖住车,就是阻力。滑水、快艇,用的都是这个道理。



水的“托举能力”其实大得惊人。水的密度约是空气的800倍,同样的速度、同样大小的板,在水里得到的托举力,大约是在空气里的800倍。这就是为什么飞机需要一对大机翼,而高速滑行的船只靠一小块船底贴着水面。

按报道中窄板车型的极速约90公里/小时;据估算,水流的动压约为 ½×1000×25² ≈ 31万帕,相当于每平方米承受30多吨的力。滑水板只需把其中很小一部分转化成升力,就足以托起人和车。

02

轮胎不碰地,靠什么往前跑?

托得住,只解决了一半问题。滑水板压水的同时会受到阻力,波浪、飞溅和尾流也都在消耗能量。没有持续推进,车很快就会慢下来。

在公路上,轮胎向后推地面,地面给它向前的牵引力。到了水上,推的对象换成了水。公开的改装介绍显示,特制后轮可以拨水推进。

后轮转动时,凸起的结构像一片片小桨,把水向后推,水则给车一个向前的反作用力。发动机的功率,就这样经过传动系统和后轮,交给了水。



滑水板管“托”,后轮管“推”,但两者分不开。后轮吃水太浅,拨不到足够的水;吃水太深,阻力和功率消耗又会上升。而吃水深浅,又取决于车身被托得多高。

车后那条长长的水花尾巴,是车和水交换动量留下的痕迹。不过水花大不等于推得好,有相当一部分能量,变成了飞溅、波浪和杂乱的尾流。

03

速度很关键,起步最艰难

动升力对速度非常敏感。用一个简化的关系来表示:

L = ½ρV²*S*CL

其中 ρ 是水的密度,V 是相对水流的速度,S 是参考面积;CL 是升系数是反映一个物体在流体中所受的向上托举力的无量纲参数,这里可以通过优化板形和姿态进行调整。就像的飞机的升力系数一样,改变攻角和翼型的形状,升力也会变化。

从公式可以看到:速度是关键,如果升力系数不变(即板型的面积和姿态不变),速度降到八成,动升力只剩约六成四;速度减半,升力只剩四分之一。



麻烦在于,升力一减弱,后面的事情会连着发生:车体下沉,更多部件泡进水里,阻力变大;如果推进力补不上,速度会继续下降,升力进一步减小。


起步,要先翻过一座“阻力峰”

更反直觉的是,从“泡在水里”到“滑在水面”的过程中,阻力并不是一路增加的。快艇起步时船头高高翘起、船尾拖出大浪,那正是最吃力的阶段:船体还没被托起,大部分泡在水里推着水走,还要爬自己造出来的波。一旦速度够了、船体被抬起,浸水面积变小,阻力反而会回落。


所以我们能看到张雪在昨天的测试中,从岸上加速后冲入水面,借陆地完成加速,直接以足够的速度跨过这段最难的阶段。但入水那一刻,动力、姿态和水动力支撑必须无缝衔接,只靠那点惯性,是跑不远的。

04

跑起来之后,还得稳得住

如果一块板加一脚油门就能解决,这件事早就有人做成了。真正难的是:水面在动,车的姿态也在动。

板子多大,才合适?

张雪的次团队带了宽板和窄板两种改装车,正式挑战用的是窄板车型。

一般来说,宽板支撑面积大,低速更容易托起来,但阻力和飞溅也更大;窄板阻力小,跑得更快,但需要更高的速度才能托住,对姿态也更敏感。板的大小,要和重量、动力、目标速度一起权衡。

车头抬多高,才稳?

滑水板迎水的角度,既决定托举力的大小,也决定它作用在哪里。如果托举力的作用点在重心前方,车头会被抬起;在重心后方,车头会被压下。骑手前后移动身体,其实就是在挪动重心,和水的托举力“找平衡”。


遇到波浪,怎么办?

波浪会让接触面积和迎水角度突然变化,托举力也跟着忽大忽小。一侧先碰到浪,车身可能倾斜;板面短暂离水,支撑又会骤减。骑手要随时调整油门、重心和方向,设计上也要给这些调整留出余地。

既要让水托得住,还要让车在被扰动之后,有机会重新稳下来。

05

漂几十米,和跑几十公里,差在哪里?

短距离成功,说明车能在一段时间内维持支撑和推进。距离一拉长,发动机的持续输出、传动负荷、防水、散热、油量和结构耐久性,都会开始影响能跑多远。

操控的负担也会累积。一个小毛病,几十秒内骑手或许能硬扛过去,持续几十分钟就可能耗尽体力。据报道,初版改装车难以操控、极耗体力,经过6轮迭代才稳定下来。

张雪还提到,早期仿真的边界条件设得不准,算出来的数据和实测有偏差,后来靠一次次下水实测,才把计算修正到贴近真实。


这也是工程里最朴素的一条路:把车开进水里,看它怎么抬头、哪里溅水、什么时候难以控制,再回去修改。一次次下水,才把“理论上能跑”,变成“能更久、更稳地跑”。

06

张雪机车冲进河里的那一瞬间无疑最令人兴奋。可要让这一幕持续下去,需要许多事情同时成立:滑水板托住车,后轮推动车,骑手稳住姿态。速度、重心或水面稍有变化,这些力就得重新找到平衡。

水没有变化。是速度、姿态和一套反复打磨过的结构,让水托起了这辆摩托车。

而张雪的极致热爱和中国制造再一次闪耀世界吉尼斯纪录!

来源:LBM与流体力学

编辑:nerou987

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

如需转载请联系原公众号

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
胡志莉任随州市委书记 尹达任随州市委副书记

胡志莉任随州市委书记 尹达任随州市委副书记

极目新闻
2026-10-25 15:13:45
心疼!中国乒协正式发文,王楚钦新决定,球迷不安,孙颖莎奔赴

心疼!中国乒协正式发文,王楚钦新决定,球迷不安,孙颖莎奔赴

乒乓乐园
2026-10-26 00:04:42
日军投降前一夜有多疯狂?一个日本女军医:日军用刀劈开了一个人

日军投降前一夜有多疯狂?一个日本女军医:日军用刀劈开了一个人

小豫讲故事
2026-10-24 06:00:12
住得起却养得累?明后年,可能会有越来越多人会搬离“大平层”?

住得起却养得累?明后年,可能会有越来越多人会搬离“大平层”?

兴趣知识
2026-10-25 01:59:45
争冠判官?鲁媒:山东泰山没义务阻击蓉城,不准韦世豪在济南捧杯

争冠判官?鲁媒:山东泰山没义务阻击蓉城,不准韦世豪在济南捧杯

无月可归辛
2026-10-25 13:01:41
当着冯德莱恩的面,越南给欧盟上了一课:这就是“中国力量”

当着冯德莱恩的面,越南给欧盟上了一课:这就是“中国力量”

易昂杨
2026-10-25 12:32:04
110-115,夺冠热门惨遭三连败,不得不说詹姆斯选队眼光很毒辣!

110-115,夺冠热门惨遭三连败,不得不说詹姆斯选队眼光很毒辣!

我就是一个说球的
2026-10-25 13:05:27
作为《色戒》故事原型之一的郑苹如:被押往荒郊行刑时,特务见她容貌出众迟迟不忍动手。她提出一个请求最后特务如她所愿

作为《色戒》故事原型之一的郑苹如:被押往荒郊行刑时,特务见她容貌出众迟迟不忍动手。她提出一个请求最后特务如她所愿

唠叨说历史
2026-10-24 17:34:17
曼联主场0比3负伯恩茅斯,八场不胜跌至第16位

曼联主场0比3负伯恩茅斯,八场不胜跌至第16位

赛场速报局
2026-10-26 00:37:01
3-0击败布莱顿,利物浦终于迎来本赛季英超主场首胜

3-0击败布莱顿,利物浦终于迎来本赛季英超主场首胜

懂球帝
2026-10-26 00:07:12
大幅下调!“最牛股市”,重大变数!

大幅下调!“最牛股市”,重大变数!

证券时报
2026-10-25 21:04:03
卡里克疑似告别曼联!媒体人热议:他必须下课,红魔真是糟透了

卡里克疑似告别曼联!媒体人热议:他必须下课,红魔真是糟透了

奥拜尔
2026-10-26 00:07:57
张不开嘴别演戏!看《伟大的长征》彭总吃扣肉,对假吃演员应激了

张不开嘴别演戏!看《伟大的长征》彭总吃扣肉,对假吃演员应激了

调侃国际观点
2026-10-24 14:22:36
“副教授头衔必须作废,从讲师做起”:广东民办高校退出新规落地,老师最怕的不是学校关门,是职称清零!

“副教授头衔必须作废,从讲师做起”:广东民办高校退出新规落地,老师最怕的不是学校关门,是职称清零!

学术眺望
2026-10-25 21:40:03
美国务院:收到情报,正在撤离

美国务院:收到情报,正在撤离

环球时报国际
2026-10-25 15:31:14
一物降一物!利物浦“打花”布莱顿,大将3分钟伤退,1大纪录被终结

一物降一物!利物浦“打花”布莱顿,大将3分钟伤退,1大纪录被终结

汪星人哟
2026-10-25 23:02:15
如果这次股市再涨到4200点,散户绝对跑90%,因为再不会站岗了!

如果这次股市再涨到4200点,散户绝对跑90%,因为再不会站岗了!

再来一杯冰美式
2026-10-25 23:36:43
英超:利物浦2-0终结布莱顿4连胜 维尔茨造乌龙 伊萨克8轮6球

英超:利物浦2-0终结布莱顿4连胜 维尔茨造乌龙 伊萨克8轮6球

狍子歪解体坛
2026-10-25 23:55:02
户口本上最容易填错的一栏!“籍贯”不是老家,也不是出生地

户口本上最容易填错的一栏!“籍贯”不是老家,也不是出生地

坠入二次元的海洋
2026-10-18 18:37:48
社保的困局,真正的难题不是,钱不够,而是“谁敢动自己的奶酪”

社保的困局,真正的难题不是,钱不够,而是“谁敢动自己的奶酪”

黑哥讲现代史
2026-10-25 14:45:49
2026-10-26 00:52:49
中科院物理所 incentive-icons
中科院物理所
爱上物理,改变世界。
10541文章数 136650关注度
往期回顾 全部

汽车要闻

专业越野+华为乾崑智能 猛士X700限时焕新价20.98万起

头条要闻

顾客一个避雷帖致小店营业额直接暴跌75% 女店主崩溃

头条要闻

顾客一个避雷帖致小店营业额直接暴跌75% 女店主崩溃

体育要闻

文班、约基奇和扬尼斯各自的处境

娱乐要闻

王佳佳近况:44岁导演老公露面

财经要闻

宁王AB面:好业绩,坏天气

科技要闻

苹果首款折叠屏没能养肥黄牛

态度原创

教育
家居
艺术
房产
公开课

教育要闻

教育部47项白名单公布:成都家长别被"竞赛加分"话术忽悠了

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

艺术要闻

家底丰厚的贵公子,最后散尽千金,留给民族无价珍宝

房产要闻

百亩大盘又 +1!攒量超 200 万㎡!江东,要燃起来了!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版