空间电磁推进系统探究和预研
发布时间：2020-04-03 00:38
【摘要】：当前,新的动力推进方式(国外大多称之为反重力Anti-Gravity)己初现霓光:低频交变电磁推进系统为代表的瑟尔机、Hendo飞行滑板,高频电磁动力推进系统为代表的Emdrive，，由非对称型电容器静电离子推进(别费尔德-布朗效应)为代表的飘升机,以及由这些形式产生组合应用效果的哈奇森效应。但这些新型推进方式,目前都因存在一些技术瓶颈、或者原理不清等因素,而制约了其大规模实际应用。本文在研究这些新型推进技术的基础上,致力于分析他们的内在基本原理,为其建立计算模型,通过对其中敏感参数的调节,提升动力大小水平,为试图解决和打通这些新技术中存在的某些技术瓶颈进行更深入的探究。本文在总结国内外现有研究成果的基础上,主要做了以下方面的工作:(一)分析了 Hendo飞行滑板类的低频电磁反重力方式的基本原理。它由低频交流线圈和一块金属反射板模块构成，其中由低频交流线圈产生的低频电磁波,也可以替换成以稀土永磁体高速旋转而产生机械低频波。当低频交流线圈发射出的交变电磁场,传播到金属板被金属板反射回来后,电磁波的相位发生了偏移,导致分子电流与原发波产生了颠倒,从而产生电磁推力。本文对这个推力进行了数学建模和计算,结合Matlab数值计算方法,解决了计算中难解积分式的数值计算问题,测定了结果算式中的几个经验常数的具体数值,并通过实验数据验证了计算结果的准确性。(二)对静态模式下非对称性电容器推力进行了建模和推导。首次提出了符合实验测试数据的飘升机理论计算模型,解释和展示了驱动别费尔德-布朗效应产生升力的内部基理;通过理论推导、计算实例和实验数据验证了建模和理论的匹配统一性。我们首先通过大、小极板上的场强合并方法分析了电荷等面密度分布的非对称性电容器静态推力。其次分析了复杂带电曲面的电荷一般分布状态下的非对称性电容器静态推力,指出了大模型的微缩化处理和按比例放大的量纲分析法,并由一般情况下的计算结果导出了特殊情况下的计算公式。再次通过几种特殊情况下的两种典型非对称电容器飘升能力的估算，验证了理论结果与实际试验现象的相符性。最后通过评估和数值计算方法得出某1米直径的常用型非对称电容器静态飘升力大小,这为以后由动态变通道中的串联型非对称性电容器构成的大推力反重力发动机的推力计算奠定了基础。(三)建立了串联型飘升机的理论计算模型,并根据模型对其能量输出密度和终端升力大小进行了计算。通过分析变截面通道功率输出和等离子流体推力特性，得出了随着串联层级数量的增加、通道尺寸的加长,推力上升幅度要快于自身重力上升幅度的结论;具体说明了与推力相关的离子流速、极板设计原则、吸入湍流、出口湍流、极板距离和层级结构的布置等问题;指出了各种涵道形状设计的优缺点,及其在试验和实际工程应用中的选用方式;对串联型非对称性电容器动力系统选用了合适的电源;阐明了其在各种环境和结构形式下的气体击穿和应对措施;解释了两种飞行姿态控制方式:高频磁场对等离子体照射施能方式,和基于8个矢量栅板的6自由度控制方式。最后对1米直径由串联非对称性电容器单元构成的测试型反重力飞行器在地表环境下的抗风起降能力进行了计算和校核。
【图文】：
第２章几种电磁推进实现方式逡逑■n佩义贤迹玻保峄瞪ㄊ降绱乓葡喾⒍突ü猓╁义贤迹玻保饣瞪ㄊ降绱乓葡喾⒍突ü冢╁义贤迹玻保阆呷ιㄊ匠９嫦呷Φ绱乓葡喾⒍突ü猓╁义贤迹玻保湎呷ιㄊ匠９嫦呷Φ绱乓葡喾⒍突ü冢╁义希跺义
本文编号：2612672
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