[发明专利]一种太空飞行器

说明书

本发明公开了一种太空飞行器，涉及推进技术。该飞行器有多种构型，由基本构型组成。基本构型由转子组成，具有一定几何关系。转子包括离心组件，传动组件和含有电机的动力组件，组件之间具有一定几何关系，能使由离心组件产生的离心惯性力变为非对称离心惯性力，使该飞行器可以实现无推进剂空间推进，所需能量由旋转电机提供。根据设定的时间拐点序列，该飞行器可以在太空，包括零重力和重力空间，加速、减速和高速飞行。与基于推进剂的火箭等飞行器比较，该飞行器具有不需要推进剂或借以传递动量的中间物质，易于实现高速和高负载比等优势。这些优势使得本发明太空飞行器在航空航天领域具有广泛的潜在应用前景，特别是在深空探索和星际旅行方面。

技术领域：

本发明太空飞行器，涉及航空航天推进技术领域，特别是涉及一种无推进剂推进技术，又特别是涉及一种由旋转电机驱动的无推进剂推进技术。

背景技术：

第二次世界大战以来，基于推进剂的火箭等传统飞行器的推进技术取得了重大进展。然而，使用推进剂推进技术的载具的局限性也随之越来越明显，主要表现为：(1)它需要使用大量的推进剂；(2)它的速度有限；(3)它的载荷比较低。现有的推进剂推进技术已不能满足深空探索和星际航行的需要。近几十年来，人们不断地改进推进剂推进技术：从化学推进剂到非化学推进剂，从用电加热工质产生推力到使用太阳帆和激光推进等。尽管使用太阳帆和激光推进是一类新的推进技术，但它本质上仍是推进剂推进方式，因为它利用了中间物质，光，对帆的作用-反作用力。尽管这些技术改进极大地推进了航空航天事业，但是并没有根本改变深空探索和星际航行的困境。正如不少学者指出，“上个世纪50年代早期冯·布劳恩设想的太空飞行将不可能使用这个概念(推进剂推进)”，只有找到新的推进技术，才能克服这些限制。近几十年来，在推进剂推进技术领域之外，人们开始探索另一类新型推进方式：“无推进剂推进”(“Non-propellant propulsion”)或“突破推进物理”(“Breakthrough Propulsion Physics”)。“突破推进物理”这个术语来源于NASA的一个项目(1996-2002)(https：//doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.05.028)，该项目考察了非火箭空间驱动、重力控制，超光速旅行，曲率引擎和虫洞等前沿概念.然而，不少科学家，包括推动这个项目和鼓动这些概念的NASA的专家米尔斯(Marc G.Millis)都认为，实现这些概念“可能是不可能的”。这种新型推进方式的本质是不需要任何推进剂或借以传递动量的中间物质(or other medium with which to exchange momentum)。这意味着这种推进的基本原理不再遵循动量守恒原理。因此，这种新型推进方式，如果实现，将是空间推进技术的重大突破。此外，在这一领域也有一些实验研究。2007年，得到NASA项目资助的美国永康和罗兰多(Yung-Kang Sun and Rolando Castillejagg)两家科技开发公司报告了他们的实验(https：//doi.org/10.2514/6.2007-6147)。他们基于电荷相斥原理设计了一种无推进剂推进装置，但是没有实验结果；2006年，美国空军学院针对雅马诗托(HaruoYamashita)于1991年申请的一项欧州应用专利(专利号91310395.8)进行了实验(https：//doi.org/10.2514/6.2006-4912)。该专利设计了一种利用电引力进行(无推进剂推进)驱动的装置。实验结果是，他们未能看到雅马诗托想要的结果，结论是：实验“不能让人相信电引力具有实际意义”；2017年，NASA对所谓“EM驱动”(EM drive)进行了实验(https：//doi.org/10.2514/1.B36120).EM的工作原理实际上是通过电磁波在一个圆锥形金属封闭空腔内产生的一部分能量。实验在地面装置真空环境下进行。实验结果是，系统的推力功率比为1.2±0.1mN/kW。这个结果很难具有实际意义。上述实验主要基于电和/或磁的原理。

本发明涉及无推进剂推进的太空飞行器不是基于电和/或磁的原理，而是基于经典力学的惯性力理论，其结果可用基于马赫原理的惯性相对性理论来解释。本发明太空飞行器的构造，空间推进原理和推进方式，与传统的火箭等飞行器完全不同。

发明内容：