本發(fā)明涉及飛行器推進(jìn)領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)器及其推進(jìn)飛行器的方法。

背景技術(shù)：

目前，人類用于航天發(fā)射的火箭主要都是采用液體或者固體推進(jìn)劑，也就是所謂的化學(xué)推進(jìn)。但是化學(xué)推進(jìn)劑的能量密度低，使得推進(jìn)系統(tǒng)需要攜帶大量推進(jìn)劑才能滿足發(fā)射需求。從整個(gè)火箭的質(zhì)量來看，一般情況下火箭所攜帶的推進(jìn)劑要占到總質(zhì)量的90％以上，而有效載荷的質(zhì)量只占1％～1.5％。這就導(dǎo)致現(xiàn)代化學(xué)推進(jìn)火箭的發(fā)射成本高昂，任務(wù)準(zhǔn)備周期長，近地軌道的入軌成本在10000美元/千克～20000美元/千克；同步軌道的入軌成本在60000美元/千克～120000美元/千克。

在國際上，以美國為代表的航天強(qiáng)國已經(jīng)按照“戰(zhàn)略規(guī)劃-研究開發(fā)-型號(hào)應(yīng)用”三步曲下大力發(fā)展先進(jìn)航天推進(jìn)技術(shù)，為更遠(yuǎn)的需求和戰(zhàn)略規(guī)劃進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。

從研發(fā)進(jìn)展上看，nasa目前處在領(lǐng)先位置，特別在對(duì)包括：在激光推進(jìn)和微波推進(jìn)的定向能推進(jìn)技術(shù)方面，nasa進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，已經(jīng)較為成熟，預(yù)計(jì)在2020年將實(shí)現(xiàn)激光推進(jìn)技術(shù)的實(shí)用化；在高能量密度的先進(jìn)化學(xué)推進(jìn)技術(shù)方面，美國航空航天局目前已經(jīng)開發(fā)出二硝基胺銨鹽(adn)、二硝基銨鉀鹽與硝酸銨的共結(jié)晶體(kdn-an)、六硝基六氮雜多環(huán)硝胺(cl-20)等多種高能氧化劑和推進(jìn)劑，可以用于未來軍事航天應(yīng)用。此外，20世紀(jì)60年代就開始研究的電推進(jìn)技術(shù)目前已經(jīng)可以實(shí)用化，美國、俄羅斯、esa歐洲太空局、日本等都在加強(qiáng)研究，采用電推進(jìn)技術(shù)的飛行器已經(jīng)發(fā)射入軌了近200顆。

但是目前的飛行器在推進(jìn)上都是使用化學(xué)燃料或者采用的電推進(jìn)技術(shù)都有缺點(diǎn)，無法長期提供推力，工作壽命受攜帶燃料的總量限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：目前的飛行器在推進(jìn)上都是使用化學(xué)燃料或者采用的電推進(jìn)都有缺點(diǎn)，無法長時(shí)間穩(wěn)定地為飛行器提供推力；飛行器工作壽命受限于飛行器攜帶燃料總量。

為解決上面的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)器，所述推進(jìn)器可工作于太空中，該推進(jìn)器包括電源c、調(diào)相器d及至少兩個(gè)同軸的電磁線圈組a和b；所述電磁線圈組a和b是平行安置；所述的電源c與電磁線圈組a串聯(lián)；所述電源c、調(diào)相器d、電磁線圈組b依次串聯(lián)；電磁線圈組a和b并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述的電源c為交流電源，其中交流電源的波動(dòng)周期為t。

進(jìn)一步地，所述電磁線圈組a和b是平行安置，其平行的間距為d,d＝c*t，c為電磁波的速度，t為其中一個(gè)電磁線圈組產(chǎn)生的磁場傳遞到另一個(gè)電磁線圈組所需的時(shí)間。

本發(fā)明的有益效果：通過電磁場變化產(chǎn)生推力，使得推進(jìn)器只需要安裝太陽能電池就可以獲得無盡的能源和動(dòng)力；避免了因化學(xué)推進(jìn)劑攜帶量有限而對(duì)飛行器的運(yùn)行范圍和使用壽命的限制。

本發(fā)明還涉及一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)飛行器的方法，該方法包括如下步驟：

s1，在飛行器上平行安裝兩個(gè)同軸的電磁線圈組a和b；

s2，向平行的兩個(gè)電磁線圈組a和b接入交變電源；

s3，使用調(diào)相器d控制兩個(gè)電磁線圈組a和b在空間中產(chǎn)生的電磁場的相位差，實(shí)現(xiàn)控制推力大小和方向，使得推進(jìn)器能產(chǎn)生推進(jìn)力推進(jìn)飛行器。

進(jìn)一步地，所述步驟s3中包括：

s31，調(diào)相器d首先使兩個(gè)同軸的電磁線圈組a和b輸入電流周期一致，保持相同的磁場方向，使得兩個(gè)電磁線圈組a和b的受力平衡均為f，即推進(jìn)器受到的合力為0；

s32，調(diào)相器d改變其中一邊的電磁線圈組輸入電流的相位，使得改變的電磁線圈組與另一邊的電磁線圈組輸入的電流周期產(chǎn)生相位差，使得推進(jìn)器受到的合力不為0。

本發(fā)明的有益效果：通過電磁場變化產(chǎn)生推力，使得推進(jìn)器只需要安裝太陽能電池就可以獲得無盡的能源和動(dòng)力；避免了因化學(xué)推進(jìn)劑攜帶量有限而對(duì)飛行器的運(yùn)行范圍和使用壽命的限制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)飛行器的方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中初始時(shí)b線圈組磁場周期和a線圈組在b處的磁場投影的周期的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中b調(diào)相后a的投影與b周期重合的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中b調(diào)相后a的磁場與b在a的投影磁場的周期示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中b調(diào)相后，當(dāng)t＝4t時(shí)a的磁場與b在a的投影磁場的周期示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中b調(diào)相后，當(dāng)t＝4t時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的受力示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示的，本發(fā)明提供了一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)器，所述推進(jìn)器可工作于太空中，該推進(jìn)器包括電源c、調(diào)相器d及至少兩個(gè)同軸的電磁線圈組a和b；所述電磁線圈組a和b是平行安置；所述的電源c與電磁線圈組a串聯(lián)；所述電源c、調(diào)相器d、電磁線圈組b依次串聯(lián)；a和b并聯(lián)

其中，電源為矩形波交流電源，其中交流電源的波動(dòng)周期為t。

另外，所述電磁線圈組a和b是平行安置，其平行的間距為d,d＝c*t，t＝t/4，c為電磁波的速度，t為其中一個(gè)電磁線圈組產(chǎn)生的磁場到達(dá)另一個(gè)電磁線圈組需要的時(shí)間

如圖2所示，本發(fā)明還涉及一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)飛行器的方法，該方法包括如下步驟：

s1，在飛行器上平行安裝兩個(gè)同軸的電磁線圈組a和b；

s2，向平行的兩個(gè)電磁線圈組a和b接入交變電源；

s3，使用調(diào)相器d控制兩個(gè)電磁線圈組a和b在空間中產(chǎn)生的電磁場的相位差，實(shí)現(xiàn)控制推力大小和方向，使得推進(jìn)器能產(chǎn)生推進(jìn)力推進(jìn)飛行器。

所述步驟s3中包括：

s31，調(diào)相器d首先使兩個(gè)同軸的電磁線圈組a和b輸入電流周期一致，保持相同的磁場方向，使得兩個(gè)電磁線圈組a和b的受力平衡均為f，即推進(jìn)器受到的合力為0；

s32，調(diào)相器d改變其中一邊的電磁線圈組輸入電流的相位，使得改變的電磁線圈組與另一邊的電磁線圈組輸入的電流周期產(chǎn)生相位差，使得推進(jìn)器受到的合力不為0。

a線圈產(chǎn)生的磁場到達(dá)b需要耗時(shí)t＝d/c,因此a在b處產(chǎn)生的磁場周期存在t時(shí)段的滯后；調(diào)節(jié)b線圈的電流周期使b的周期相對(duì)a滯后t，則a磁場在b處的投影與b磁場的周期重合；b始終受到a的引力。同時(shí)，b線圈的磁場到達(dá)a處也需要耗時(shí)t，由于b周期已經(jīng)相對(duì)a滯后t時(shí)長，因此b在a處的投影有2t的相差；a線圈受到b線圈的磁場力每個(gè)周期內(nèi)有4t時(shí)長為斥力，其余時(shí)間為引力。進(jìn)一步地，每一個(gè)電流周期t系統(tǒng)所受合力有4t時(shí)長為2f，其余時(shí)間為0。

實(shí)施例1

本發(fā)明的一種電磁無工質(zhì)推進(jìn)器：

如圖1所示，兩個(gè)同樣的電磁線圈組a、b在飛行器上同軸前后安裝；

兩個(gè)線圈分別接入周期為t的交變電源c(則它們的磁場會(huì)每t/2的時(shí)間

變換一次方向)。在b線圈線路前接入調(diào)相器d，使a、b線圈的交流電

產(chǎn)生相位差；則a、b、c、d所組成的系統(tǒng)可產(chǎn)生沿a、b軸向的靜推力，

且可通過調(diào)相器d控制推力大小和方向。該電磁推進(jìn)器的工作原理為：

電磁場的傳播速度受限于電磁波的速度，所以是光速；空間兩個(gè)電磁線

圈的作用力就是以光速在進(jìn)行的。

如兩線圈之間的距離為d，則彼此磁場力的感受會(huì)有一個(gè)延遲t＝d/c

(c＝光速)如圖3。如果，將b線圈的變化周期相對(duì)于a延遲t’開始；

當(dāng)t’＝t則b感受的a磁場是與b同步變化的，如圖4；同時(shí)，a所感受

的b磁場是與a相差2t的，如圖5。因此：b始終受到a的引力；而a

在周期t的時(shí)間內(nèi)，有4t的時(shí)間受到的是斥力，其余時(shí)間為引力。因此

以a、b構(gòu)成的系統(tǒng)在每個(gè)周期t有4t的時(shí)間受力方向一致合力為2f，

其余時(shí)間合力為零。當(dāng)t＝4t時(shí)，a所感受的b磁場是與a始終相反的，

如圖6；a受到b的斥力，b受到a的引力，系統(tǒng)始終受到2f的力；受力

方向?yàn)橛蒪指向a的方向，如圖7。

因?yàn)橄到y(tǒng)為開放系統(tǒng)，電磁場在宇宙內(nèi)引起的總的動(dòng)量變化為0，動(dòng)

量是守恒的。a、b、c、d組成的系統(tǒng)所獲得的動(dòng)量變化，來源于系統(tǒng)向

外輻射的電磁波所攜帶的總動(dòng)量。(光子動(dòng)量公式p＝h/λ)

在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。