一种电磁无工质推进器及其推进飞行器的方法与流程

本发明涉及飞行器推进领域，尤其涉及一种电磁无工质推进器及其推进飞行器的方法。

背景技术：

目前，人类用于航天发射的火箭主要都是采用液体或者固体推进剂，也就是所谓的化学推进。但是化学推进剂的能量密度低，使得推进系统需要携带大量推进剂才能满足发射需求。从整个火箭的质量来看，一般情况下火箭所携带的推进剂要占到总质量的90％以上，而有效载荷的质量只占1％～1.5％。这就导致现代化学推进火箭的发射成本高昂，任务准备周期长，近地轨道的入轨成本在10000美元/千克～20000美元/千克；同步轨道的入轨成本在60000美元/千克～120000美元/千克。

在国际上，以美国为代表的航天强国已经按照“战略规划-研究开发-型号应用”三步曲下大力发展先进航天推进技术，为更远的需求和战略规划进行技术储备。

从研发进展上看，nasa目前处在领先位置，特别在对包括：在激光推进和微波推进的定向能推进技术方面，nasa进行了大量的基础研究和技术开发，已经较为成熟，预计在2020年将实现激光推进技术的实用化；在高能量密度的先进化学推进技术方面，美国航空航天局目前已经开发出二硝基胺铵盐(adn)、二硝基铵钾盐与硝酸铵的共结晶体(kdn-an)、六硝基六氮杂多环硝胺(cl-20)等多种高能氧化剂和推进剂，可以用于未来军事航天应用。此外，20世纪60年代就开始研究的电推进技术目前已经可以实用化，美国、俄罗斯、esa欧洲太空局、日本等都在加强研究，采用电推进技术的飞行器已经发射入轨了近200颗。

但是目前的飞行器在推进上都是使用化学燃料或者采用的电推进技术都有缺点，无法长期提供推力，工作寿命受携带燃料的总量限制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：目前的飞行器在推进上都是使用化学燃料或者采用的电推进都有缺点，无法长时间稳定地为飞行器提供推力；飞行器工作寿命受限于飞行器携带燃料总量。

为解决上面的技术问题，本发明提供了一种电磁无工质推进器，所述推进器可工作于太空中，该推进器包括电源c、调相器d及至少两个同轴的电磁线圈组a和b；所述电磁线圈组a和b是平行安置；所述的电源c与电磁线圈组a串联；所述电源c、调相器d、电磁线圈组b依次串联；电磁线圈组a和b并联。

进一步地，所述的电源c为交流电源，其中交流电源的波动周期为t。

进一步地，所述电磁线圈组a和b是平行安置，其平行的间距为d,d＝c*t，c为电磁波的速度，t为其中一个电磁线圈组产生的磁场传递到另一个电磁线圈组所需的时间。

本发明的有益效果：通过电磁场变化产生推力，使得推进器只需要安装太阳能电池就可以获得无尽的能源和动力；避免了因化学推进剂携带量有限而对飞行器的运行范围和使用寿命的限制。

本发明还涉及一种电磁无工质推进飞行器的方法，该方法包括如下步骤：

s1，在飞行器上平行安装两个同轴的电磁线圈组a和b；

s2，向平行的两个电磁线圈组a和b接入交变电源；

s3，使用调相器d控制两个电磁线圈组a和b在空间中产生的电磁场的相位差，实现控制推力大小和方向，使得推进器能产生推进力推进飞行器。

进一步地，所述步骤s3中包括：

s31，调相器d首先使两个同轴的电磁线圈组a和b输入电流周期一致，保持相同的磁场方向，使得两个电磁线圈组a和b的受力平衡均为f，即推进器受到的合力为0；

s32，调相器d改变其中一边的电磁线圈组输入电流的相位，使得改变的电磁线圈组与另一边的电磁线圈组输入的电流周期产生相位差，使得推进器受到的合力不为0。

本发明的有益效果：通过电磁场变化产生推力，使得推进器只需要安装太阳能电池就可以获得无尽的能源和动力；避免了因化学推进剂携带量有限而对飞行器的运行范围和使用寿命的限制。

附图说明

图1为本发明的一种电磁无工质推进器的结构示意图；

图2为本发明的一种电磁无工质推进飞行器的方法的流程图；

图3为本发明实施例中初始时b线圈组磁场周期和a线圈组在b处的磁场投影的周期的示意图；

图4为本发明实施例中b调相后a的投影与b周期重合的示意图；

图5为本发明实施例中b调相后a的磁场与b在a的投影磁场的周期示意图；

图6为本发明实施例中b调相后，当t＝4t时a的磁场与b在a的投影磁场的周期示意图；

图7为本发明实施例中b调相后，当t＝4t时整个系统的受力示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示的，本发明提供了一种电磁无工质推进器，所述推进器可工作于太空中，该推进器包括电源c、调相器d及至少两个同轴的电磁线圈组a和b；所述电磁线圈组a和b是平行安置；所述的电源c与电磁线圈组a串联；所述电源c、调相器d、电磁线圈组b依次串联；a和b并联

其中，电源为矩形波交流电源，其中交流电源的波动周期为t。

另外，所述电磁线圈组a和b是平行安置，其平行的间距为d,d＝c*t，t＝t/4，c为电磁波的速度，t为其中一个电磁线圈组产生的磁场到达另一个电磁线圈组需要的时间

如图2所示，本发明还涉及一种电磁无工质推进飞行器的方法，该方法包括如下步骤：

s1，在飞行器上平行安装两个同轴的电磁线圈组a和b；

s2，向平行的两个电磁线圈组a和b接入交变电源；

s3，使用调相器d控制两个电磁线圈组a和b在空间中产生的电磁场的相位差，实现控制推力大小和方向，使得推进器能产生推进力推进飞行器。

所述步骤s3中包括：

s31，调相器d首先使两个同轴的电磁线圈组a和b输入电流周期一致，保持相同的磁场方向，使得两个电磁线圈组a和b的受力平衡均为f，即推进器受到的合力为0；

s32，调相器d改变其中一边的电磁线圈组输入电流的相位，使得改变的电磁线圈组与另一边的电磁线圈组输入的电流周期产生相位差，使得推进器受到的合力不为0。

a线圈产生的磁场到达b需要耗时t＝d/c,因此a在b处产生的磁场周期存在t时段的滞后；调节b线圈的电流周期使b的周期相对a滞后t，则a磁场在b处的投影与b磁场的周期重合；b始终受到a的引力。同时，b线圈的磁场到达a处也需要耗时t，由于b周期已经相对a滞后t时长，因此b在a处的投影有2t的相差；a线圈受到b线圈的磁场力每个周期内有4t时长为斥力，其余时间为引力。进一步地，每一个电流周期t系统所受合力有4t时长为2f，其余时间为0。

实施例1

本发明的一种电磁无工质推进器：

如图1所示，两个同样的电磁线圈组a、b在飞行器上同轴前后安装；

两个线圈分别接入周期为t的交变电源c(则它们的磁场会每t/2的时间

变换一次方向)。在b线圈线路前接入调相器d，使a、b线圈的交流电

产生相位差；则a、b、c、d所组成的系统可产生沿a、b轴向的静推力，

且可通过调相器d控制推力大小和方向。该电磁推进器的工作原理为：

电磁场的传播速度受限于电磁波的速度，所以是光速；空间两个电磁线

圈的作用力就是以光速在进行的。

如两线圈之间的距离为d，则彼此磁场力的感受会有一个延迟t＝d/c

(c＝光速)如图3。如果，将b线圈的变化周期相对于a延迟t’开始；

当t’＝t则b感受的a磁场是与b同步变化的，如图4；同时，a所感受

的b磁场是与a相差2t的，如图5。因此：b始终受到a的引力；而a

在周期t的时间内，有4t的时间受到的是斥力，其余时间为引力。因此

以a、b构成的系统在每个周期t有4t的时间受力方向一致合力为2f，

其余时间合力为零。当t＝4t时，a所感受的b磁场是与a始终相反的，

如图6；a受到b的斥力，b受到a的引力，系统始终受到2f的力；受力

方向为由b指向a的方向，如图7。

因为系统为开放系统，电磁场在宇宙内引起的总的动量变化为0，动

量是守恒的。a、b、c、d组成的系统所获得的动量变化，来源于系统向

外辐射的电磁波所携带的总动量。(光子动量公式p＝h/λ)

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。