CN111591451A - 离子风推进飞机及其推进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种离子风推进飞机及其推进方法，该飞机机身两侧机翼下方设有相对于机身和/或机翼固定的离子引擎支架，离子引擎支架中固定设有层叠分布的电极阵列，各组电极阵列相对于机翼下方呈前后排列，且每组电极阵列中的各电极单元均包括前部作为正极的细金属丝和后部作为负极的翼面，机身内设有用于对离子引擎中电极阵列提供电能，并使各电极单元电离形成离子风的电气部分。推进方法为：由电能使电极阵列中各电极单元的细金属丝与翼面之间产生电压差，正极周围电离出的电子纷纷向正极聚集并被吸收，离子从正极发射，被电场引向负极并加速，碰撞空气中的中性空气分子形成离子风，即作为飞机推进动力，不仅噪音小，能源环保，无污染。
Description
技术领域
本发明涉及飞机领域，是一种离子风推进飞机及其推进方法。
背景技术
现有的飞行器或飞机，主要是利用燃气涡轮发动机，通过消耗燃料实现热能转换为机械动能，再由机械动能转化为空气动力，不断将空气向后或向下吹，从而为飞行器提供反推升力。该种形式的飞行器，不仅机械结构复杂，且噪音和排放污染较大，不利于环保。随着电空气动力学的研究发展，取消螺旋桨或涡轮机实现飞行器飞行，已成为一种可能。但目前市面上还未公开利用电空气动力学实现飞行器飞行的方案设计。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种利用电空气动力学的离子风推进飞机及其推进方法，使其解决现有市面上未具有利用电空气动力学实现飞行器飞行的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种离子风推进飞机，该飞机包括机身、机翼和尾翼，机身两侧连接机翼，尾部连接尾翼，其特征在于所述机身两侧机翼下方设有相对于机身和/或机翼形成固定的离子引擎支架，离子引擎支架中固定设有层叠分布构成离子引擎的电极阵列，各组电极阵列相对于机翼下方呈前后排列，且每组电极阵列中的各电极单元均包括前部作为正极的金属细丝和后部作为负极的翼面，所述机身内设有用于对所述离子引擎中电极阵列提供电能，并使各电极单元电离形成离子风的电气部分。通过上述结构，利用各电极单元电离形成的离子风作为推动飞机的动力，不仅没有噪音，且能源来自空气，几乎没有污染物排放，较为环保。
所述机翼为太阳能发电的柔性太阳能板，所述电气部分设有存储太阳能发电的存储电路。通过该结构，利用太阳能发电为电气部分补充电力。
所述电气部分包括锂电池组、全桥串并联谐振逆变电路、高频变压器、倍压整流电路，全桥串并联谐振逆变电路与所述锂电池组的输出端耦接，所述高频变压器与全桥串并联谐振逆变电路的输出端耦接，所述倍压整流电路与高频变压器的输出端耦接，所述电极阵列与倍压整流电路连接。通过上述电气部分实现对电机阵列的供电，较为安全、可靠。
所述锂电池组提供直流电，所述全桥串并联谐振逆变电路将锂电池组提供的直流电逆变成交流电并形成电压增益，所述高频变压器将电压增益后的交流电升压，所述倍压整流电路将升压后的交流电整流至所述电极单元电离形成离子风所需的直流电压。
所述锂电池组提供200V直流电；所述全桥串并联谐振逆变电路由四个高频MOS管组成，用于将锂电池组输出的200V直流电逆变成交流电并形成2.5倍的电压增益；所述高频变压器变比为1:15，用于将全桥串并联谐振逆变电路输出的500V交流电升压至7500V交流电；所述倍压整流电路为六级，由十八个电感和二十四个二极管组成，用于将高频变压器输出的7500V交流电整流至40kV直流电。以上结构为电气部分的一种具体方案。
所述电极阵列设有前后至少两组，且各组电极阵列设有层叠分布的至少四个电极单元。通过设置为多组电极阵列，且各组电极阵列设有多个电极单元，从而提供足够的离子风以推动飞机飞行。
所述金属细丝为圆柱形。
该离子风推进飞机的推进方法为：由电气部分提供的电能，使电极阵列中各电极单元的正极金属细丝与负极翼面之间产生电压差，正极处的电场最强，电离集中发生在正极周围，电离出的电子纷纷向正极聚集并被吸收；离子则从正极发射出去，被电场引向负极并加速，最终撞向负极；离子到达负极之前通过碰撞把动量传递给空气中的中性空气分子，形成离子风，即作为推进动力，推动飞机实现飞行。
本发明利用电空气动力学实现飞行器飞行的目的，优点在于：没有引擎的噪音，能源来自空气，几乎没有污染物排放，较为环保、安全，适合应用于无人机、飞机等飞行器，或同类飞行器结构的改进。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的电极单元电离示意图。
图3是本发明的电极单元离子碰撞形成离子风的示意图。
图4是本发明的离子风推动状态结构示意图。
图5是本发明的电气部分原理示意图。
图中序号及名称为：1、机身，2、机翼，3、尾翼，4、离子引擎支架，5、金属细丝，6、翼面，7、离子，8、中性空气分子，9、锂电池组，10、全桥串并联谐振逆变电路，11、高频变压器，12、倍压整流电路。
具体实施方式
现结合附图，对本发明作进一步描述。
如图1所示，该离子风推进飞机包括机身1、机翼2和尾翼3，机身两侧连接机翼，尾部连接尾翼，尾翼还包括垂直尾翼和水平尾翼。
该离子风推进飞机的主要设计在于机身两侧机翼下方设有相对于机身和机翼形成固定的离子引擎支架4，离子引擎支架是由横竖交错的支架条构成。离子引擎支架中固定设有层叠分布构成离子引擎的电极阵列，电极阵列设有相对于机翼下方呈前后排列的两组，且每组电极阵列中均设有层叠间隔分布的电极单元。各电极单元均包括前部作为正极的金属细丝5和后部作为负极的翼面6，金属细丝为圆柱形，翼面为常规翼型结构，如型号为NACA0010型机翼形状。机身内设有用于对离子引擎中电极阵列提供电能，并使各电极单元电离形成离子风的电气部分。
上述结构中，机翼亦可直接采用柔性太阳能板，从而利用太阳能实现发电，并且上述电气部分中设有存储太阳能发电的存储电路，以供电气部分使用。
如图5所示，该离子风推进飞机的电气部分包括提供200V直流电的锂电池组9，由四个高频MOS管组成的全桥串并联谐振逆变电路10，变比为1：15的高频变压器11，由十八个电感和二十个二极管组成的六倍压整流电路12。全桥串并联谐振逆变电路与锂电池组的输出端耦接，高频变压器与全桥串并联谐振逆变电路的输出端耦接，六级倍压整流电路与高频变压器的输出端耦接，电极阵列与六级倍压整流电路连接。
通过上述电气部分，全桥串并联谐振逆变电路将锂电池组输出的200V直流电逆变成交流电并形成2.5倍的电压增益；高频变压器将全桥串并联谐振逆变电路输出的500V交流电升压至7500V交流电；六级倍压整流电路将高频变压器输出的7500V交流电整流至40kV直流电，供电极阵列的各电极单元使用。如图3-图4所示，各电极单元的正极与负极之间的电压差为40kV，正极处的电场最强，电离集中发生在正极周围，电离出的电子纷纷向正极聚集并被吸收。空气中的氮分子在金属细丝处被电离，电场携带这些离子，从金属细丝飞向翼面并加速，最终撞向负极。离子到达负极之前通过碰撞把动量传递给空气中的中性空气分子，形成离子风，即作为推进动力，推动飞机实现飞行。
以上内容旨在说明本发明的技术手段，并非限制本发明的技术范围。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进或替换，亦落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种离子风推进飞机，该飞机包括机身（1）、机翼（2）和尾翼（3），机身两侧连接机翼，尾部连接尾翼，其特征在于所述机身（1）两侧机翼（2）下方设有相对于机身和/或机翼形成固定的离子引擎支架（4），离子引擎支架中固定设有层叠分布构成离子引擎的电极阵列，各组电极阵列相对于机翼下方呈前后排列，且每组电极阵列中的各电极单元均包括前部作为正极的金属细丝（5）和后部作为负极的翼面（6），所述机身内设有用于对所述离子引擎中电极阵列提供电能，并使各电极单元电离形成离子风的电气部分。
2.根据权利要求1所述的离子风推进飞机，其特征在于所述机翼（2）为太阳能发电的柔性太阳能板，所述电气部分设有存储太阳能发电的存储电路。
3.根据权利要求1所述的离子风推进飞机，其特征在于所述电气部分包括锂电池组（9）、全桥串并联谐振逆变电路（10）、高频变压器（11）、倍压整流电路（12），全桥串并联谐振逆变电路与所述锂电池组的输出端耦接，所述高频变压器与全桥串并联谐振逆变电路的输出端耦接，所述倍压整流电路与高频变压器的输出端耦接，所述电极阵列与倍压整流电路连接。
4.根据权利要求3所述的离子风推进飞机，其特征在于所述锂电池组（9）提供直流电，所述全桥串并联谐振逆变电路（10）将锂电池组提供的直流电逆变成交流电并形成电压增益，所述高频变压器（11）将电压增益后的交流电升压，所述倍压整流电路（12）将升压后的交流电整流至所述电极单元电离形成离子风所需的直流电压。
5.根据权利要求4所述的离子风推进飞机，其特征在于所述锂电池组（9）提供200V直流电；所述全桥串并联谐振逆变电路（10）由四个高频MOS管组成，用于将锂电池组输出的200V直流电逆变成交流电并形成2.5倍的电压增益；所述高频变压器（11）变比为1:15，用于将全桥串并联谐振逆变电路输出的500V交流电升压至7500V交流电；所述倍压整流电路（12）为六级，由十八个电感和二十四个二极管组成，用于将高频变压器输出的7500V交流电整流至40kV直流电。
6.根据权利要求1所述的离子风推进飞机，其特征在于所述电极阵列设有前后至少两组，且各组电极阵列设有层叠分布的至少四个电极单元。
7.根据权利要求1所述的离子风推进飞机，其特征在于所述金属细丝呈圆柱形。
8.一种如权利要求1所述的离子风推进飞机的推进方法，其特征在于该飞机的推进方法为：由电气部分提供的电能，使电极阵列中各电极单元的正极金属细丝（5）与负极翼面（6）之间产生电压差，正极处的电场最强，电离集中发生在正极周围，电离出的电子纷纷向正极聚集并被吸收；离子（7）则从正极发射出去，被电场引向负极并加速，最终撞向负极；离子到达负极之前通过碰撞把动量传递给空气中的中性空气分子（9），形成离子风，即作为推进动力，推动飞机实现飞行。
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| CN113401343A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-09-17 | 中国石油大学(华东) | 基于离子风驱动的生命体征嗅探微型飞行器 |
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