CN101554928A - 飞行器动力提供系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器动力提供系统，包括控制装置、高频电源、及至少一对与飞行器主体形成同步移动体系的电磁线圈，高频电流流入所述电磁线圈，产生快速交变电磁场，使所述的两个电磁线圈彼此间相互驱动对方朝同一方向运动，所述的两个电磁线圈直径相同，缠绕匝数相同，同轴正对、平行靠近设置，相互之间的距离是电源振荡波长的四分之一，且在圆周上的同一相对位置的相位差为90度，每个电磁线圈由若干匝线圈缠绕形成，每圈的周长一致，且为波长的4倍以上整数倍或者二分之一倍。根据本发明所提出的技术方案，飞行器利用电磁力作为动力，可以轻易克服地球引力，在地球或太空自由飞翔。人类可以依据这个原理制造出真正适合星际航行的宇宙飞船。

Description

飞行器动力提供系统

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及飞行器的动力提供技术领域，适用于宇宙飞船、航天飞机、直升飞机等各类飞行器，属于物理学和航空航天科技领域。

背景技术

人类发明飞行器以来已有一百多年的历史。目前的飞行器种类繁多，地球上的飞行器的飞行原理主要靠空气动力。而在地球外没有空气，飞行器主要是火箭，靠向后喷射燃料产生反冲力，这种动力原理效率极低，携带的燃料质量大，飞船可用质量小，飞行速度不很高，不适应星际航行。针对这些问题，科学家们研究了很多种办法，例如，太阳风帆，它是利用太阳发射出的高能粒子和光撞击在面积很大的太阳帆上产生推力，这种方法的缺点是面积太大，容易受到太空陨石撞击，方向不能随意控制，离太阳越远，推力越小，也不适合星际航行。还有利用地球磁场力的电磁飞机，但是，如果想远离地球，就不行了。人们甚至想过用核动力火箭，向后发射粒子或微形核弹，产生反冲力，这对飞船的材料要求非常高，技术工程浩大，效率低下，虽然核能量非常大，但是还是需要很大的质量来产生反冲力，也不是合适的办法。以上的飞行器都是以牛顿第三定律为基础原理，到目前为止，人类还没有研究出任何一种飞行器可以在宇宙空间高速高效飞行。人们曾发现有飞碟存在，但是到目前为止尚未确认，仍然是个谜，即使有飞碟存在，它是属于外星科技的产物，而不属于人类。

发明内容

为了使飞行器能在宇宙空间高速高效飞行，本发明揭示了一种为飞行器提供动力的技术及动力系统，它可以使飞行器轻易克服地球引力，飞行速度可以达到每秒数千甚至上万公里，而不需要依靠像火箭一样的反冲力，不需要机翼，不需要叶片，不需要空气，也不需要借助任何天体的引力、磁力等外力，可以轻而易举的垂直起降，在地球或太空自由飞翔，其自身的能量消耗和质量消耗很少，它是利用电磁力作为动力的飞行器。人类可以依据这个原理制造出真正适合星际航行的宇宙飞船。

为了达到上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：飞行器动力提供系统，其特征是：包括控制装置、高频电源、及至少一对与飞行器主体形成同步移动体系的电磁线圈，高频电流流入所述电磁线圈，产生快速交变电磁场，使所述的两个电磁线圈彼此间相互驱动对方朝同一方向运动，所述的两个电磁线圈直径相同，缠绕匝数相同，同轴正对、平行靠近设置，相互之间的距离是电源振荡波长的四分之一，且在圆周上的同一相对位置的相位差为90度，每个电磁线圈由若干匝线圈缠绕形成，每圈的周长一致，且为波长的4倍以上整数倍或者二分之一倍。

本发明的基本原理是利用高频电源发出的极高频振荡电流通过两个相对平行靠近的电磁线圈产生快速交变电磁场，相互驱动这对电磁线圈朝同一方向运动。因为电磁场以光速传播，存在时间推迟效应，所以，当两个电磁线圈之间的距离是所通过的电流波长的四分之一，并且线圈同一位置的相位差90度，那么，这两个线圈之间会因为传播过来的电磁场相互激励，产生朝向同一方向的电磁力，这就是飞行器的动力来源。

上述动力技术的原理对物理学的牛顿第三定律和动量守恒定律提出了新的挑战，属于一个崭新的理论。它直接将电能转化为飞行器的动能，飞行效率极高，速度极快，不受空间和宇宙天体的限制，基于这一理论，将会使人类的科学技术发生翻天覆地的巨大变化，它不仅会在物理学基础领域引导产生大量的新理论，新概念，而且还在航空航天、太空探索、天文、电子、军事、民用等高科技领域产生质的飞跃，直至推动人类文明向更高层次发展。

附图说明

图1是本发明的基本原理分析图。

图2是本发明的电磁线圈示意图。

图3是本发明的电磁线圈电磁场分析图。

图4、图5是本发明的圆弧长等于二分之一波长状态图。

图6是本发明的动力电磁线圈在飞行器内的截面图。

图7是本发明的动力电磁线圈在飞行器底部的排布图。

具体实施方式

人们早已经知道，通电导体自身会产生磁场，并且通电导体在磁场中受力作用的基本原理，物理学中有左手安培定则和右手定则可以确定它们的状态，两个相互靠近的通电的导体之间因此会产生力的相互作用，如果导体内的电流方向相同，导体会相互吸引，如果导体内的电流方向相反，导体会相互排斥，这个理论对于直流电和普通交流电都是适用的。因为电磁场以光速传播，存在时间推迟效应的物理特点，那么对于相距一定距离的导体，如果导体通高频交流电，导体之间的受力状态会发生改变，由此启发推导出本发明的基本原理。

如图1所示，将高频电源发出的极高频振荡电流同时通过两个相对平行靠近的导体，使其产生相应交变电磁场，两个导体之间的距离s刚好是所通过的振荡电流波长λ的四分之一，电流频率F1与F2完全一致，并且两导体在同一相对位置的相位差θ刚好是90度，即满足以下基本条件：

S＝1/4λ，

F1＝F2

θ＝90°

在这种特定情况下，我们按照每1/4振荡电流周期来逐步仔细分析整个周期电磁场和导体的受力状态，如图1所示，导体内的电流以实线表示，磁场环境以虚线表示，导体受力方向以箭头表示，导体L1的相位比导体L2的相位提前90度，选取导体上的任意一点作分析，我们以导体L2的振荡电流为零的时侯当作初始时间，这时导体L1的产生电磁场传到到导体L2时的磁场强度为0，所以导体L2的受力为0，同时，导体L1的电流为反向最大，L2所产生的磁场传播到L1时刚好是正向最大，使导体L1产生向上的升力；当时间到1/4周期时，L1的电流为0，受力为0，同时，L2的电流为正向最大，由L1传播到L2的磁场是正向最大，L2受磁场力的方向朝上最大；当时间到1/2周期时，导体L1的正向电流最大，由L2传播到L1的磁场是反向最大，使导体L1产生向上的力，同时，L2的电流为0，L2不受力；当时间到3/4周期时，L1振荡电流为0，由L2传播到L1的磁场为0，L1不受力，同时，由L1传播到L2的磁场是反向最大，L2的电流刚好是反向最大，所以，L2受力方向朝上，当时间到一个周期时，导体L1的产生电磁场传到到导体L2时的磁场强度为0，所以导体L2的受力为0，同时，导体L1的电流为反向最大，L2所产生的磁场传播到L1时刚好是正向最大，使导体L1产生向上的升力。依此类推，每个周期过程都如以上所述，由以上分析发现，L1和L2始终只受向上的力，而没有向下的反作用力，力的大小也是周期变化的，如果导体L1的相位比导体L2提前90度，两个导体的受力方向朝向上，如果导体L1相位比导体L2落后90度，两个导体的受力方向朝向下，这就是飞行器的动力基本原理。

以上的分析只是对单根导体而言，要想获得很大的动力，就要对导体提供很大的电流，如果将导体缠绕多圈，每一圈的周长是波长的整数倍，如图2和图3所示，(图3中的波浪线代表电流的大小，L1与L2的相位差90度)导体上每一圈的相同位置上产生的磁场会叠加起来，磁场就会成倍增强，如果缠绕N圈，磁场强度就会增加N倍，这样，动力就会大幅增加，动力效率也就可以大幅提高。需要指出的是导体缠绕多匝成为电磁线圈，它的电磁效应与普通的电感线圈有着本质的区别，普通的电感线圈匝数越多，磁场强度就会越强，但是对高频交流电的阻碍作用越强，即感抗越大，这一普通的理论只针对频率较低的情况下适用，但是对于超高频的电流就不适用了，本发明的电磁线圈的电磁效应只是针对特定的条件，即每一圈的周长是波长的整数倍，电流频率在特别高的频段时适用

动力效率对于飞行器是至关重要的，本发明的飞行效率极高，.影响效率的因素主要是电磁线圈的单圈周长G、圈数N、电源频率F、电流强度I、两个线圈之间的距离S，这些因素其实是相互关联的，如果两个电磁线圈之间的距离越近，电磁线圈的圈数N越多，电磁场的相互作用越强，效率应该更高，这就要求电源频率高，并且非常稳定，电磁线圈的制作精度要非常高，否则，电磁线圈每圈长度的积累误差将会导致严重抵消电磁场强度，反而降低效率，由于导线本身的直径不能做的太细，所以相对于极短波长的电流，不可避免会产生误差δ，从宏观上可以实现的条件来讲，建议电源的振荡频率F在300兆赫至30吉赫的范围内，这时的波长λ是在1米到1厘米之间，两个线圈的匝数N应该相同，匝数约为20~100圈，线圈周长的积累误差比较容易控制，如果线圈周长的积累误差δ超过1/8λ波长，动力效率就会大大下降，产生的电磁场相互抵消，电磁线圈的感抗作用表现出来，电能难以释放，线圈会发热，对周围环境的电磁辐射会增强。本发明所产生的磁场在线圈圆周位置上的强度各不相同，线圈每一圈的周长应该大于4倍整数倍波长，这样可以使线圈产生的电磁场不会相互抵消太多，保持较高效率，但是，周长太长的线圈会占用太大的空间，所以，线圈的单圈周长不要太大，小于12倍波长就可以了。综上所述，要想提高效率，必须达到以下要求：

F＝300MHz~30GHz

N1＝N2

N＝20~100

∑δ＜1/8λ

4λ＜G＜12λ

对于电磁线圈的单圈周长G的设定，还有一种特殊状况，就是单圈周长等于电流波长，即：G＝λ，这时，电磁线圈的缠绕方法和排列方式也很特别，如图4和图5所示，线圈来回缠绕打折成一段圆弧或线段M，这一段长度M其实就等于半个波长，M＝1/2λ，多段线圈围成一个整圆或多边形，上下两组，两组线圈之间的距离还是波长的四分之一，单个线圈的起始输入端必须是同相位的，上下两组线圈相位差还是90度，在这种模式下，当通入与之相匹配的高频电流时，线圈内产生的交变磁场在任意瞬间都是一致的，磁场相互叠加，磁场强度大幅增加，两组线圈所产生的相互作用力也会增强，也可以作为飞行器的动力，这种原理与图2所述在原理上相同，只是做法不同。图4和图5是三段圆弧拼合成一个整圆，也可以是多段圆弧或两段圆弧拼合成一个整圆。

为了满足电磁线圈要求在圆周上同一位置的相位差90度的精确要求，我们可以把这一对线圈并联到同一个电源上，如图2所示，在并联的结点位置要特别注意电磁线圈相对应的同一位置引出端的导线长度差四分之一波长，这样就可以确保两个电磁线圈在圆周上同一位置的相位差90度，这是一种防止频率和相位误差的可靠方法。

本发明的飞行原理是靠电磁力推进，与电磁波不一样，它是捕捉到在电磁波产生的瞬间对导体产生力的作用，电磁波辐射是它的副产物，就像汽车行驶时要排出废气一样，当它效率不高时，电磁辐射会增大，在理想状态下，两个线圈所产生的电磁波相互抵消，转变成动力，对周围的电磁辐射并不大，当然，电磁辐射不可避免是存在的，它产生的电磁波属微波频段，需要用金属罩屏蔽。

本发明原理没有向后喷射物质，没有利用反冲力的原理，似乎违反了牛顿第三定律，实际上，人类早已发现牛顿第三定律并不是对一切相互作用都是适用的，例如对于运动电荷之间的相互作用，牛顿第三定律就不适用了。对于本发明，也是属于两个导体内电子高频振荡产生力的作用，在牛顿力学体系中，与第三定律密切相关的动量守恒定律，应从实物的动量扩大到包含场的动量，从实物粒子的机械动量守恒扩大为全部粒子和场的总动量守恒，本发明对于动量守恒定律提出了新的课题，关于电磁场的动量的定义和数学模型，有待进一步研究。

对于大型飞行器的动力系统，要求做到体积小，重量轻，动力大，效率高，一对线圈当然很难满足要求，所以，本发明所述的电磁线圈可以设置很多对，多对线圈可以在平面和空间内合理的均匀布置，相隔一定的距离，如图6和图7所示，每对线圈之间的距离D应该大于1倍波长，这样，每一对线圈之间尽可能做到不产生太多的相互干扰，效率高。

多对线圈的布置，还有一种效率更高的办法，就是将多个线圈同轴叠加起来，每个相邻线圈上下之间相隔1/4λ波长，每个线圈从上到下同一圆周位置依次相差90度相位，如图6所示，每个相邻的线圈互相激励，产生同一方向的力，而每个相隔的线圈产生的力相互抵消，总体上来看，这种布置方法效率更高，还可以节约空间体积。

本发明对于电源的要求很高，首先，电源频率必须很高，达到300兆赫到30吉赫，属于微波频段，它与普通微波发生器的电源不同，它必须是能提供大功率的，相位一致，频率稳定的电流，普通微波发生器的电源是靠磁控管产生微波，所产生的电磁场频率虽然一样，功率强大，可达数万瓦，但是它产生的电磁波相位和方向杂乱无章，没有相干性，是不能用来直接驱动飞行器的。目前，科学家们正在努力研究超高频大功率电源，它涉及到物理学，量子力学，电子学等高科技领域，相信在不久的将来，这种电源将会用来作为太空飞行器的动力电源。

当飞行器速度很高，达到每秒数万公里，接近光速时，此时因为电磁场的物理特征会发生变化，所以，本发明的电磁驱动系统参数必将产生变化，以适应速度对它的影响，如相位差，线圈间距，频率等，速度越高，变化就越大，具体情况有待科学家们进一步研究。

未来的太空飞行器是一个复杂的系统，它取消了复杂而又庞大的喷气推进系统，取消了机翼、叶片等空气动力系统，取而代之的是效率更高，结构更紧凑的电磁驱动系统，它还应包括能量供给、平衡、失量方向控制系统、人体所能承受的加速度抵消系统以及通讯和控制系统。它的外形应该做成碟形，这样的形状更容易实现旋转陀螺平衡操控，转向灵活，更适合安装电磁驱动系统，占用的空间小，尽可能避免太空陨石撞击，空气动力对它的影响已经微不足道了，如图6和图7所示：

61是主动力电磁驱动系统；

62失量控制电磁驱动系统；

63是旋转陀螺平衡系统；

64是能量供给系统/发电机/电源；

65是座舱；

66是通讯和控制系统；

未来大型飞行器的能量来源应该是核动力的，在飞行器上建设核电站，将核能转变成电能，它的优点是质量损失很小，携带能量巨大，可以达到极高的飞行速度。对于小型的短距离飞船，也可以用化学动力或太阳能发电提供能量。飞行器的飞行姿态平衡系统，可以采用旋转陀螺的现有技术，对于人体所能承受的加速度最大9G，限制了飞行器的加速过程，提议将人体本身带电，置于飞行器内部的电场中，抵消飞船加速时对人体的过载影响，计算机自动控制调整飞船加速度对电场强度以及人体带电量的影响，在此不作赘述。

Claims (5)

1、飞行器动力提供系统，其特征是：包括控制装置、高频电源、及至少一对与飞行器主体形成同步移动体系的电磁线圈，高频电流流入所述电磁线圈，产生快速交变电磁场，使所述的两个电磁线圈彼此间相互驱动对方朝同一方向运动，所述的两个电磁线圈直径相同，缠绕匝数相同，同轴正对、平行靠近设置，相互之间的距离是电源振荡波长的四分之一，且在圆周上的同一相对位置的相位差为90度，每个电磁线圈由若干匝线圈缠绕形成，每圈的周长一致，且为波长的4倍以上整数倍或者二分之一倍。

2、根据权利要求1所述的飞行器动力提供系统，其特征是：所述的高频电源的振荡频率在300兆赫至30吉赫的范围内。

3、根据权利要求1所述的飞行器动力提供系统，其特征是：所述的两个相对的电磁线圈并联接通到同一个输入电源，从并联的结点位置到两个电磁线圈相对应的同一位置引出端的导线长度之差为四分之一波长。

4、根据权利要求1所述的飞行器动力提供系统，其特征是，所述电磁线圈对有若干对，均匀设置于飞行器内的同一平面或立体空间内，每相邻两对电磁线圈相距至少1倍波长的距离。

5、根据权利要求1所述的飞行器动力提供系统，其特征是，若干个所述的电磁线圈同轴叠加，每个相邻的电磁线圈在圆周上的同一相对位置的相位依次相差90度，每个线圈上下之间的距离等于1/4波长。

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