一种光子推力叠加飞行器推进动力系统的制作方法

本发明涉及航空航天领域，特别是涉及航天飞行器发动机中的推进动力系统，适用于解决航天飞行器发动机推进系统的设计问题和效率问题，是一种航天推进技术的新理论新方法。

背景技术：

从二战期间德国研究v1、v2导弹开始到本世纪初的这段时间里，航天推进技术的理论创新和技术更新没有发生跨越式的发展。各种弹道导弹、运载火箭、航天飞机的主体推进技术还是建立在化学火箭的基础之上。化学燃料火箭的工作时间短但是消耗大，而离子火箭的推力很微弱根本无法满足人们的需求。

要进行深空飞行，传统的化学火箭已经很难承担重任。基于光子推力叠加技术发展起来的新一代发动机，将为未来太空中运行的星际驱逐舰、星际护卫舰、航天母舰、亚光速导弹、深空无人探测器等提供最为基础的远航动力。

根据爱因斯坦相对论，质量和能量相联系质量可以转化为动能，1953年提出以光子源为主要结构部件的光子火箭，非常遗憾的是没有一个国家的科研机构实现过光子火箭；2000年，英国曾提出过一种以电磁波为实际工质的电磁驱动引擎，让电磁波在一个锥形的腔体内反复弹射以产生推力；2005年美国和2010年日本分别研制发射了以光子为工作介质的太阳帆，利用太阳光的光压产生推力进行航行，但这种推力很小。光子推力叠加飞行器推进动力系统在工作过程中不使用任何化学燃料和化学推进剂，可以实现推力的聚集得到大推力，达到亚光速飞行。

技术实现要素：

为了弥补目前无工质电磁推进技术及离子推进技术推力小、续航时间短的缺陷，本发明以光压为理论基础，采用光子反射力学原理和推力叠加技术，设计了一种结构简单、操作方便、节能环保的光子推力叠加飞行器推进动力系统，实现了由小输入功率产生大推力，从而可以获得大的加速度，使推进系统短时间内可以达到高速，且这一过程中不使用任何化学燃料，不会产生任何有害气体。

为了实现上述目标，本发明所采用的技术方案包括：

一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，一个推力单元包括(1)余光回收器、(2)回收发电机、(3)(6)反射板、(4)(12)反射调整镜、(5)(14)补光发射器、(7)转弯接头、(8)真空泵、(9)主推光源、(10)电源总成、(11)控制模块、(13)电缆线、(15)光子推力叠加动力腔；所述推进动力系统由10000个独立的推力单元叠加组合而成，为方便介绍本发明按原理将其具体划分为五部分。

上述一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，(9)主推光源发射功率为1.5kw的光波，照射在(6)反射板上，光波被(6)反射板全反射后得到一个光压(此处光是倾斜入射，得到的光压需要实际测量和计算)，以此类推光波在腔体内不断反射，各个反射板就把光压不断的聚集起来作用于整个腔体。

上述一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，由于反射效率问题主推光波每次经过图(6)反射板反射后，必然会损失一部分能量转变为镜面的热量，此时(5)补光发射器会根据前面几次反射后损失的能量，自动补充光子使经过补充光子后的光波功率仍为1.5kw。

上述一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，主入光波在和补入光波双方入射角度未必一致，二者合并之前需要经过具有角度调整功能的(12)反射调整镜做一次光波角度调整，然

后完成合并，以此类推主推光波不断在腔体内反射，并且得到补充。

上述一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，由于光波在腔体内需要保持方向一致以及为了尽量减少光能转化为热能，通过(8)真空泵把腔体内空气抽离，得到一个真空的空间。

上述一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，按照目前所知地球与太阳的距离，地球得到的光压为0.4克，这样一次镜面反射得到的光压十分微小，光子推力叠加发动机设计总长为150米，按照每5厘米距离反射一次可以推算得到1200克推力，推力单元截面积为36平方厘米，10000支推力单元叠加组合成一个发动机总成可以得到12吨的推力，由于光子入射角度问题推算至少能得到垂直入射推力的一半，折合计算后为6吨的推力。

本发明主要技术特征总结如下：

推进系统总长度150米，由10000支推力单元叠加组合而成，单个推力单元的横截面积为6x6=36平方厘米。主推光源发射功率为1.5kw的光波，光波经过反射后功率会损耗，补光发射器补充损耗掉的功率使功率保持在1.5kw。主入射光线和补入射光线角度会有偏差，反射调整镜完成光线角度调整，使两个光线角度一致。光子推力叠加动力腔腔体材料为碳纤维，腔体内抽真空以减少能量损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，后文结合具体实施例附图对本发明技术特征作了进一步阐释。所采用的具体实施例附图一是能够帮助其他领域人员理解本发明，二是可以为本领域内的设计人员、技术人员提供直观参考。本部分是对所采用的附图的简要说明：

图1是本发明所述推进系统一个推力单元的结构原理图；

图2是本发明所述推进系统一个推力单元的结构透视图；

图3是本发明所述推进系统多推力单元叠加二维示意图；

图4是本发明所述推进系统多推力单元总成三维示意图；

图中：(1)余光回收器；(2)回收发电机；(3)反射板；(4)反射调整镜；(5)补光发射器；(6)反射板；(7)转弯接头；(8)真空泵；(9)主推光源；(10)电源总成；(11)控制模块；(12)反射调整镜；(13)电缆线；(14)补光发射器；(15)光子推力叠加动力腔。

具体实施方式

下面结合本发明优选的实施例及附图细致、完整地描述本发明的设计制造过程。

首先，需要说明的是所优选的实施例是小型的光子推力叠加飞行器推进动力系统，用来验证该方案的合理性、可行性，以及为后期的改进奠定基础。本发明的目的是提高飞行器推进系统的推力，提升飞行器的续航能力。以光压为理论基础，采用光子反射力学原理和推力叠加技术，合理布置一个推力单元中的各个结构，做好推力腔体的总体设计和规划，尤其是反射板镜面角度调整和定位，调试好各个推力单元后，叠加集成在一起得到总的推进动力系统。输入功率为1.5kw的光波，一个推力单元的截面积为36平方厘米，所选实施例推进动力系统长度约为10米。在此推进动力系统上进行相关试验，验证光子反射后产生的压力叠加效果，研究光子入射角和反射角角度变化对推力的影响，研究不同波段的光波对反射面的压力区别以及能量损耗问题。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，属于航空航天领域，具体涉及光子推力叠加飞行器推进动力系统。国内外都对无工质推进技术进行过研究：根据爱因斯坦相对论，1953年提出以光子源为主要结构部件的光子火箭，非常遗憾的是没有一个国家的科研机构实现过光子火箭；2000年，英国曾提出过一种以电磁波为实际工质的电磁驱动引擎；2005年美国和2010年日本分别研制发射了以光子为工作介质的太阳帆。虽然近年来航天推进技术不断取得进步和发展，但始终没有发生跨越性的提高。基于光子入射角和反射角度变化对推力的影响、不同波段的光波对反射面的压力区别、反射推力叠加理论，提出了一种光子推力叠加飞行器推进动力系统，本发明的提出和公开将为深空和超深空的飞行提供技术上的可能，同时也将为我国航天领域创立全新的经济增长点。

技术研发人员：刘继鑫;严天宏;申洪彬
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2019.03.08
技术公布日：2019.05.10