無工質(zhì)推進(jìn)裝置原理初探和改進(jìn)方案

1、無工質(zhì)推進(jìn)裝置原理初探和改進(jìn)方案1世界同類研究遇到的問題2世界同類研究遇到的問題英國的 Roger Shawyer 2000年設(shè)計(jì)出 emdrive中國的 楊涓 2010年實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) emdrive美國的 Guido Fetta 2014年公布cannae drive中國的 吳翔 2008年發(fā)表無支撐懸浮的推理當(dāng)前少有的團(tuán)隊(duì)：3世界同類研究遇到的問題 Roger Shawyer能提供emdrive具體的實(shí)現(xiàn)方案。并且能接受重復(fù)檢驗(yàn)。但對(duì)原理的解釋還不被公認(rèn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也頗受懷疑，但無法確切地否認(rèn)。Shawyer的解釋主要強(qiáng)調(diào)：如果波導(dǎo)波長越大，那么端面獲得光壓力越??；反之，如果波導(dǎo)波長越小，那么端

2、面獲得光壓力越大。圓臺(tái)形諧振腔的大小兩個(gè)端面分別受到不平衡的力量，凈推力由此產(chǎn)生。4世界同類研究遇到的問題楊涓研究電分量和磁分量在導(dǎo)體壁上的作用。用數(shù)值模擬方法計(jì)算電磁波作用于導(dǎo)體壁的結(jié)果。問題在于這種計(jì)算使用了入射波加反射波之合，也就是駐波。然而，要計(jì)算光壓，必須用入射波減反射波之差，也就是行波的改變量。Shawyer 計(jì)算端面壓力也同樣使用了駐波。5世界同類研究遇到的問題楊涓的真實(shí)實(shí)驗(yàn)有凈推力讀數(shù)。一位未透露姓名的朋友指出用柔性波導(dǎo)從靜止部分導(dǎo)入微波的方法不完善。應(yīng)該把微波源甚至電源一起做進(jìn)移動(dòng)部分。6世界同類研究遇到的問題美國的 Guido Fetta 測量了cannae drive的推

3、力，也測量了emdrive的推力，還測量了完全匹配負(fù)載的推力。還是這位認(rèn)真的朋友指出，微波傳輸線的空間路徑一致的實(shí)驗(yàn)中，推力數(shù)據(jù)相近；空間路徑不同的實(shí)驗(yàn)中，推力數(shù)據(jù)不同。這說明推力數(shù)據(jù)反而和負(fù)載的設(shè)計(jì)無關(guān)，和微波傳輸線擺放路徑有關(guān)。研究人員認(rèn)定匹配負(fù)載的推力為0，并且用這個(gè)目標(biāo)去校準(zhǔn)。認(rèn)真的朋友指出每一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，要分別校準(zhǔn)。7世界同類研究遇到的問題目前，世界同類研究對(duì)無工質(zhì)推進(jìn)裝置有或無凈推力還不能十分肯定。還需對(duì)有疏漏的地方做出改進(jìn)再次用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。這不妨礙在理論上先行得到出路，理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方向，相互檢驗(yàn)。8原理解釋和改進(jìn)方案9原理解釋和改進(jìn)方案吳翔的無支撐懸浮和我們談無工質(zhì)推進(jìn)是一個(gè)

4、事物兩種用法。吳翔的理論推理有匿名審稿專家給出五顆星好評(píng)。這個(gè)評(píng)語是中國科技論文在線主持的。在這里，吳翔用 2008 年做的推理對(duì)無工質(zhì)推進(jìn)給出解釋，并且提出改進(jìn)方案。這里面絕對(duì)不是大眾傳播的那樣說無工質(zhì)推進(jìn)違返動(dòng)量守恒。恰恰是電動(dòng)力學(xué)給了我們機(jī)會(huì)，既遵守動(dòng)量守恒又得到推力。10原理解釋和改進(jìn)方案這當(dāng)中必需提起光壓。光壓歸根揭底就是洛倫茲力，但洛倫茲力不能全部代表光壓。所有用光壓的計(jì)算都假定了目標(biāo)對(duì)象是純阻性的（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）。電磁場的電分量推動(dòng)了載流子，而磁分量制造壓力。這就是洛倫茲力對(duì)光壓的解釋。但是，電磁場作用于非阻性元件組成的陣面，

5、將得到不一樣的力。顯然不全等于光壓。不論怎么用光壓去想問題，都跳不出死循環(huán)。要就要考察洛倫茲力。11原理解釋和改進(jìn)方案含有過多公式，跳轉(zhuǎn)至論文文檔。大綱為：振蕩電偶極子模型全反射面作為導(dǎo)體空腔的結(jié)果。有吸收率的反射面作為導(dǎo)體空腔的結(jié)果。饋源從純阻性變成非阻性。定性地看結(jié)果必然和純阻性時(shí)不同。定量的計(jì)算有公式。改變其中一個(gè)公式去猜楊涓的實(shí)驗(yàn)。同樣會(huì)有振蕩起伏的曲線。12原理解釋和改進(jìn)方案改進(jìn)辦法有三種。方案1向兩個(gè)方向公平地輻射，所以就算回收這些輻射，也不影響推力。方案2和3從emdrive出發(fā)做出極端設(shè)計(jì)。13原理解釋和改進(jìn)方案方案1：將導(dǎo)體空腔從圓臺(tái)形回歸到圓柱形，并要求饋源滿足純阻性。在導(dǎo)

6、體壁上開孔，使微波漏出去。這些孔是非阻性的。在圓柱形一側(cè)底面開感性的孔，另一側(cè)底面開容性的孔。兩底面相位差應(yīng)為pi/2。所以二者輻角絕對(duì)值等于pi/4才能使相位差pi/2。圓柱形的高必須符合規(guī)則。這規(guī)則是兩個(gè)底面的距離不等于二分之一個(gè)波導(dǎo)波長的整數(shù)倍加四分之一個(gè)波導(dǎo)波長。最佳距離在二分之一個(gè)波導(dǎo)波長的整數(shù)倍。圓柱形也可以換成六面體。波導(dǎo)理論指導(dǎo)的形狀都可以使用，包括增加端面的同軸傳輸線。14原理解釋和改進(jìn)方案開孔后，每一個(gè)孔都被當(dāng)作波源。它們從入射的微波獲取能量，改變相位后輻射出去。一半輻射到腔體外面，一半輻射到腔體里面。圓柱形兩個(gè)底面受力之合就是凈推力。我們也能把輻射出的微波能量回收，以減少

7、能量損失。相對(duì)而言，就可以在有限微波功率下獲得盡可能大的凈推力?；厥樟四芰恳脖苊饬硕鄠€(gè)裝置相互影響，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)裝置的隨意組合。回收能量的辦法是，在諧振腔兩端加設(shè)純阻性且阻抗匹配的天線。因?yàn)閮擅婊厥仗炀€上受力是相抵的，所以回收天線對(duì)裝置凈推力無影響。值得一提，建議在回收得到能量的位置把交流整流為直流，再將能量送回微波發(fā)射裝置。如果回收的能量經(jīng)由波導(dǎo)直接傳輸送回饋源，那么根據(jù)互易原理，從饋源進(jìn)入波導(dǎo)的微波恰好起到相反作用。15原理解釋和改進(jìn)方案方案2：也將圓臺(tái)形回歸到圓柱形或者其它波導(dǎo)形狀，卻要求饋源突出非阻性?？涨灰粋?cè)底面不開孔，另一側(cè)底面是回收天線。饋源的位置距不開孔底面八分之一個(gè)波導(dǎo)

8、波長，允許加四分之一個(gè)波導(dǎo)波長的整數(shù)倍。不需對(duì)圓柱形的高做出嚴(yán)格要求，但至少把饋源包含進(jìn)來。16原理解釋和改進(jìn)方案方案3：既然有方案2這樣的設(shè)計(jì)，那也不妨走得更極端。方案3利用金屬半球面作為反射面，球半徑為八分之一個(gè)波長，允許加四分之一個(gè)波長的整數(shù)倍。在球心位置放置點(diǎn)狀饋源，要求饋源突出非阻性。利用回收天線封閉半球面的開口，但不應(yīng)擋住從饋源到半球面的射線。17原理解釋和改進(jìn)方案不妨給出將來實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)言。根據(jù)康普頓效應(yīng)和太陽帆動(dòng)量交換原理，電磁波給出動(dòng)量后，自身頻率相應(yīng)減小。因此，頻率減?。l譜下移）是裝置加速時(shí)必須有的現(xiàn)象。反之，裝置在減速時(shí)頻率增加（頻譜上移）。我們沒有必要以動(dòng)量守恒為原則

9、否認(rèn)無工質(zhì)推進(jìn)器的可行性。18后續(xù)討論19后續(xù)討論無工質(zhì)推進(jìn)不應(yīng)該強(qiáng)調(diào)利用駐波和諧振原理。反而提倡用行波，和末端回收能量的辦法。末端回收能量也產(chǎn)生相反作用力。這個(gè)作用力并不完全抵消推力。方案1也回避了這個(gè)問題。還會(huì)不會(huì)有其他問題？望各位專家批評(píng)。20參考文獻(xiàn)1 Roger Shawyer. A theory of Microwave Propulsion for SpacecraftOL. 2007,7. 2 楊涓，楊樂，朱雨，馬楠. 無工質(zhì)微波推進(jìn)的推力轉(zhuǎn)換機(jī)理與性能計(jì)算分析J. 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，205 28(6)：807-813. 3 YANG J, WANG Y Q, MA Y J, LI P F, YANG L, WANG Y, HE G Q. Prediction and experimental measurement of the electromagnetic thrust generated by a microwave thruster systemJ. Chinese Physics B, 2013, 22(5): 050301, 1-9 4 David A. Brad, Harold G. White, Paul March, James T. Lawrence, and Frank J. DaviesA