无工质推进装置原理初探和改进方案.ppt

无工质推进装置原理初探和改进方案 吴翔 世界同类研究遇到的问题 世界同类研究遇到的问题 英国的RogerShawyer2000年设计出emdrive中国的杨涓2010年实验检验emdrive美国的GuidoFetta2014年公布cannaedrive中国的吴翔2008年发表无支撑悬浮的推理 当前少有的团队 世界同类研究遇到的问题 RogerShawyer能提供emdrive具体的实现方案 并且能接受重复检验 但对原理的解释还不被公认 实验结果也颇受怀疑 但无法确切地否认 Shawyer的解释主要强调 如果波导波长越大 那么端面获得光压力越小 反之 如果波导波长越小 那么端面获得光压力越大 圆台形谐振腔的大小两个端面分别受到不平衡的力量 净推力由此产生 世界同类研究遇到的问题 杨涓研究电分量和磁分量在导体壁上的作用 用数值模拟方法计算电磁波作用于导体壁的结果 问题在于这种计算使用了入射波加反射波之合 也就是驻波 然而 要计算光压 必须用入射波减反射波之差 也就是行波的改变量 Shawyer计算端面压力也同样使用了驻波 世界同类研究遇到的问题 杨涓的真实实验有净推力读数 一位未透露姓名的朋友指出用柔性波导从静止部分导入微波的方法不完善 应该把微波源甚至电源一起做进移动部分 世界同类研究遇到的问题 美国的GuidoFetta测量了cannaedrive的推力 也测量了emdrive的推力 还测量了完全匹配负载的推力 还是这位认真的朋友指出 微波传输线的空间路径一致的实验中 推力数据相近 空间路径不同的实验中 推力数据不同 这说明推力数据反而和负载的设计无关 和微波传输线摆放路径有关 研究人员认定匹配负载的推力为0 并且用这个目标去校准 认真的朋友指出每一个独立的实验 要分别校准 世界同类研究遇到的问题 目前 世界同类研究对无工质推进装置有或无净推力还不能十分肯定 还需对有疏漏的地方做出改进再次用实验检验 这不妨碍在理论上先行得到出路 理论指导实验改进方向 相互检验 原理解释和改进方案 原理解释和改进方案 吴翔的无支撑悬浮和我们谈无工质推进是一个事物两种用法 吴翔的理论推理有匿名审稿专家给出五颗星好评 这个评语是 中国科技论文在线 主持的 在这里 吴翔用2008年做的推理对无工质推进给出解释 并且提出改进方案 这里面绝对不是大众传播的那样说无工质推进违返动量守恒 恰恰是电动力学给了我们机会 既遵守动量守恒又得到推力 原理解释和改进方案 这当中必需提起光压 光压归根揭底就是洛伦兹力 但洛伦兹力不能全部代表光压 所有用光压的计算都假定了目标对象是纯阻性的 包括完全反射面 有吸收率的反射面 完全吸收面 有吸收率的透射面等等 电磁场的电分量推动了载流子 而磁分量制造压力 这就是洛伦兹力对光压的解释 但是 电磁场作用于非阻性元件组成的阵面 将得到不一样的力 显然不全等于光压 不论怎么用光压去想问题 都跳不出死循环 要就要考察洛伦兹力 原理解释和改进方案 含有过多公式 跳转至论文文档 大纲为 振荡电偶极子模型全反射面作为导体空腔的结果 有吸收率的反射面作为导体空腔的结果 馈源从纯阻性变成非阻性 定性地看结果必然和纯阻性时不同 定量的计算有公式 改变其中一个公式去猜杨涓的实验 同样会有振荡起伏的曲线 原理解释和改进方案 改进办法有三种 方案1向两个方向公平地辐射 所以就算回收这些辐射 也不影响推力 方案2和3从emdrive出发做出极端设计 原理解释和改进方案 方案1 将导体空腔从圆台形回归到圆柱形 并要求馈源满足纯阻性 在导体壁上开孔 使微波漏出去 这些孔是非阻性的 在圆柱形一侧底面开感性的孔 另一侧底面开容性的孔 两底面相位差应为pi 2 所以二者辐角绝对值等于pi 4才能使相位差pi 2 圆柱形的高必须符合规则 这规则是两个底面的距离不等于二分之一个波导波长的整数倍加四分之一个波导波长 最佳距离在二分之一个波导波长的整数倍 圆柱形也可以换成六面体 波导理论指导的形状都可以使用 包括增加端面的同轴传输线 原理解释和改进方案 开孔后 每一个孔都被当作波源 它们从入射的微波获取能量 改变相位后辐射出去 一半辐射到腔体外面 一半辐射到腔体里面 圆柱形两个底面受力之合就是净推力 我们也能把辐射出的微波能量回收 以减少能量损失 相对而言 就可以在有限微波功率下获得尽可能大的净推力 回收了能量也避免了多个装置相互影响 这样就能够实现多个装置的随意组合 回收能量的办法是 在谐振腔两端加设纯阻性且阻抗匹配的天线 因为两面回收天线上受力是相抵的 所以回收天线对装置净推力无影响 值得一提 建议在回收得到能量的位置把交流整流为直流 再将能量送回微波发射装置 如果回收的能量经由波导直接传输送回馈源 那么根据互易原理 从馈源进入波导的微波恰好起到相反作用 原理解释和改进方案 方案2 也将圆台形回归到圆柱形或者其它波导形状 却要求馈源突出非阻性 空腔一侧底面不开孔 另一侧底面是回收天线 馈源的位置距不开孔底面八分之一个波导波长 允许加四分之一个波导波长的整数倍 不需对圆柱形的高做出严格要求 但至少把馈源包含进来 原理解释和改进方案 方案3 既然有方案2这样的设计 那也不妨走得更极端 方案3利用金属半球面作为反射面 球半径为八分之一个波长 允许加四分之一个波长的整数倍 在球心位置放置点状馈源 要求馈源突出非阻性 利用回收天线封闭半球面的开口 但不应挡住从馈源到半球面的射线 原理解释和改进方案 不妨给出将来实验结果的预言 根据康普顿效应和太阳帆动量交换原理 电磁波给出动量后 自身频率相应减小 因此 频率减小 频谱下移 是装置加速时必须有的现象 反之 装置在减速时频率增加 频谱上移 我们没有必要以动量守恒为原则否认无工质推进器的可行性 后续讨论 后续讨论 无工质推进不应该强调利用驻波和谐振原理 反而提倡用行波 和末端回收能量的办法 末端回收能量也产生相反作用力 这个作用力并不完全抵消推力 方案1也回避了这个问题 还会不会有其他问题 望各位专家批评 参考文献 1 RogerShawyer AtheoryofMicrowavePropulsionforSpacecraft OL 2007 7 2 杨涓 杨乐 朱雨 马楠 无工质微波推进的推力转换机理与性能计算分析 J 西北工业大学学报 2010 20528 6 807 813 3 YANGJ WANGYQ MAYJ LIPF YANGL WANGY HEGQ Predictionandexperimentalmeasurementoftheelectromagneticthrustgeneratedbyamicrowavethrustersystem J ChinesePhysicsB 2013 22 5 050301 1 9 4 DavidA Brad HaroldG White PaulMarch JamesT Lawrence andFrankJ DaviesAnomalousThrustProductionfromanRFTestDeviceMeasuredonaLow ThrustTorsionPendulum OL 2014 http arc aiaa org doi abs 10 2514 6 2014 4029 5 吴翔 动态的电荷群和一种无支撑的悬浮力 OL 2008 08 21 结束欢迎和谢谢大家参加讨论