专利名称：用于通过将受控等离子体环境引入到非对称电容器中而生成力的系统、装置和方法
技术领域：
本发明涉及非对称电容器。更具体地，本发明涉及通过引入受控 等离子体环境而使用非对称电容器生成力。
背景技术：
已知非对称电容器在施加足够的电力时呈现出净力。非对称电容 器通常是一种具有几何上相异的电极表面积的电容器。赋能非对称电 容器周围的电场产生了不均衡的力，并且因此产生了小量的原动力。 过去十年中的挑战是所需用于产生原动力的能量的量，其还被称为推 力-功耗比。尽管轻重量的非对称电容器模块已经证明了产生足够的力 克服其自身质量的重力效应的能力，但是所需的能量的量对于实际和 商业利用该特征是过于高昂的。另一挑战在于"空间电荷限制电流" 饱和点(还被称为"荷电空间限制")或者给定空间体积能够适应的 荷电粒子的限制。给定体积中的粒子量限制了可由该体积生成的力的
出于多种原因，多种研究人员使用离子及其运动产生原动力。某 些美国专利描述了多种环境中相对于原动力的静电荷。这些专利在此
处并入作为参考。例如，在1934年9月受让于Brown的美国专利No. 1,974,483，涉及一种通过在可荷电物质和相关联的电极的系统中施加 和维持高势能静电荷而产生力或运动的方法。在1949年1月受让于 Hergenrother的美国专利No. 2,460,175，涉及一种离子真空泵，其使气 体分子离子化，并且随后通过分子之间的吸引力拉开分子，以及一种 通过负势能赋能的传导部件。在1952年2月受让于Mallinckrodt的美 国专利No. 2,585,810，涉及喷气推进的装置，并且涉及用于推进飞机
9的电弧装置。在1953年4月受让于Hertzler的美国专利No. 2,636,664
涉及泵浦方法，其使气体分子经受离子化力，该离子化力使它们在预 定方向中移动。在1956年10月受让于Lindenblad的美国专利No. 2,765,975，涉及通过作用于气体上的电晕放电在无运动机件的情况下 使气体移动。在I960年8月受让于Brown的美国专利No. 2,949,550， 涉及一种动电装置，其利用用于产生力的电势，引起结构同周围介质 之间的相对运动。在1964年2月受让于Gehagen的美国专利No. 3,120,363，涉及一种比空气重的飞行装置，以及使用离子放电推进和 控制的方法。在2001年11月受让于Campbell的美国专利No. 6,317,310，涉及公开了充电到高势能用于生成推力的二维非对称电容 器的方法和装置。
从1959年受让于Streib的美国专利No.2,876，965中可以看到，一 种跨越翼面用于产生升力的空气分子的非离子使用。该专利涉及圆形 机翼飞行器，其能够使用机翼的径向剖面作为有效翼面而垂直和水平 飞行。
Brown观察到真空环境中的非对称电容器系统的非零净力。可以 看出的是，通过考虑在不存在介质(空气)中产生的荷电离子的情况 下由电极汽化的荷电离子引起的电极上的压力，可以解释该现象。 Brown还观察到，力产生了装置和周围流体电介质之间的相对运动， 即，如果使该装置保持在固定位置，则引起电介质移动通过该装置。 而且，如果该装置可以自由移动，则介质和该装置之间的相对运动导 致了该装置的前向运动。可行的是，通过下述理论，即荷电离子针对 电极表面的动量转移，是产生净推进力的机制，可以解释这些现象， 这是因为，如果系统保持在固定位置，则高能离子被重新导向，并且 移动通过电容器和在其周围移动，同时不损失任何动量。如果系统可 以自由移动，则作为碰撞的结果，仍将存在流动通过电容器和在其周 围流动的离子，但是由于离子通过与电极表面的碰撞损失了它们的动 能和动量，因此相比于固定系统的情况，该流动应是更加弱的。而且，Klaus Szielasko ( GENEFO www.genefo.org "High Voltage Lifter Experiment: Biefield-Brown Effect or Simple Physics " Final Report, April 2002)观察到，当系统极性翻转时，不存在设备的运动的差异， 因此建立了，荷电离子经历的静电力不是推进机制。在本申请要求优 先权的临时申请之后出版的Canning, Francis X.， Mekher， Cory，和 Winet, Edwin的"Asymmetrical Capacitors for Propulsion "Glenn Research Center of NASA (NASA/CR-2004-213312 ) ， Institute of Scientific Research, October, 2004中，可以获得支持该基本原理的进一步的指导。
在本发明之前形成的动电学领域受到相对高的能量输入产生低的 输出或净力的极大困扰。尽管非对称电容器的一般概念和离子力的使 用是已知的，但是不能产生足够的原动力，消除了许多潜在的用途。 因此，迄今为止的难题是，当所需要的高电压电平必须足够高以首先 产生传导电流时，在不增加功耗的情况下，增加离子处理推进系统中 的传导电流量。
迄今为止已接受的另一挑战是基于上文列出的努力和其他相似的 努力的所需要的高电压输入。然而，高电压输入具有不利的二级效应。 这些效应包括，大的电磁场和干扰、周围物体上建立的静电、X辐射、 臭氧产生、和其他的不利效应。
因此，存在对一种用于产生改善的原动力的改善的非对称能量场 的需要。
发明内容
本发明提供了通过将受控等离子体环境引入到非对称电容器中而 生成原动力和其他力的方法、装置和系统。将能量流或等离子体流导 向装置外部。本发明使用相关能量场的非对称方面，但是利用数个数 量级为能量场赋能。通过增加等离子体密度、等离子体能量(和等效 等离子体温度)以及相关粒子速度，或者它们的组合，部分地实现了该原动力的显著增加。该增加允许将离子原动力用于迄今为止不可获 得的实际应用。
在一个实施例中，通过电磁辐射，诸如通过激光器或者发光二极
管(LED)的环形阵列，应用用于将受控等离子体环境引入到能量场中 的系统，为能量场赋能。可以通过增加等离子体密度、等离子体能量 和粒子速度，或者它们的组合，为能量场赋能。而且，可以在显现显 著非对称的能量场之前，对等离子体环境赋能。在另一实施例中，本 发明使用电磁辐射，相比于先前的没有电磁辐射的情况下的所需电压 电平，以基本减小的电压电平显著增强了力。有利地，低电压可以减 少或消除由迄今为止现有的为非对称电容器引擎赋能所需的高电压电 平所引起的不利的二级效应。
本公开内容提供了一种通过非对称电容器提供力的方法，包括
将电磁辐射施加到具有表面积不同且隔开一定距离的至少两个电极的
非对称电容器附近的粒子；并且将电压施加到至少一个该电极，以通 过非对称电容器生成净力。
本公开内容还提供了一种增加来自非对称电容器的功率输出的方 法，包括在具有第一表面积的第一电极和具有不同于该第一表面积 的第二表面积的第二电极之间的介质中通过电磁辐射使粒子离子化； 并且将电压施加到至少一个该电极并通过该电极生成净力。
本公开内容进一步提供了一种用于产生原动力的系统，包括非
对称电容器，其包括第一表面积的第一电极和具有不同于该第一表面
积的第二表面积的第二电极；电压源，其联接到该非对称电容器，用 于将电压施加到该电容器，并且通过该电容器生成净力；和电磁辐射 源，其适于将辐射施加到电极之间的粒子。
通过参考在附图中说明并且在下文中描述的本发明的实施例，可 以获得对上文简要概括的本发明的更加具体的描述。但是应当注意， 附图仅说明了本发明的某些实施例，并且不应被视为对其范围的限制， 这是因为本发明容许其他的同样有效的实施例。
图1是由本公开内容的非对称电容器和相关系统产生的电磁场环 境的示意图。
图2a是关于图1的更加简化的形式的基线非对称电容器的荷电粒 子的示意图。
图2b是具有施加的电磁辐射的非对称电容器的荷电粒子的示意 图，其说明了增加的粒子密度。
图2c是具有电磁辐射的本发明的增强方案的荷电粒子的示意图， 其说明了所得到的增加的粒子密度和速度。
图2d是示出了 Langmuir静电探针的伏安特性的示意图。
图3是经历同荷电粒子的碰撞的中性粒子动量的原动力的示意图。
图4是非对称电容器引擎的一个实施例的示意图。
图5a是使用非对称电容器的系统的一个实施例的剖面视图的示意图。
图5b是图5a中示出的实施例的顶视示意图。
图6是关于一个示例性实施例的功率预算的示意图。
图7a是无人驾驶飞行器(UAV)的一个实施例的示意性透视图。
图7b是图7a的实施例的示意性顶视图。
图7c是图7a的实施例的示意性侧视图。
图8a是有人驾驶飞行器(MAV)的一个实施例的示意性透视图。 图8b是图8a的实施例的示意性前视图。
具体实施例方式
本发明涉及一种系统、方法和装置，其通过将电磁辐射施加到非 对称电容器中的电极之间使粒子离子化，而由非对称电容器生成力。相比于现有努力，该电磁辐射在电容器中生成了高赋能状态，诸如等 离子体，用于产生增加的力，诸如自该电容器发出的原动力或其他的 力。通过控制等离子体密度、等离子体能量或粒子速度、等离子体温 度、相对于阳极的负电极(阴极)的表面积、或者它们的组合，实现 了该力的增加。
具有表面积不同的不同电极的非对称电容器在轴向方向中，艮P， 在从大的或负的电极到小的或正的电极的线的方向中，获得了净力。 由于在改变极性时这些净力的方向不会改变，因此不论供电电压的极 性如何，该力的方向均适用。由于表面积的巨大差异，大的或负的电 极上的净力远大于小的或正的电极上的净力。
通常，本公开内容提供了，在有利的频率下施加外部能量，以激 发粒子成为离子，或者激发离子成为能量更高的离子，或者产生等离 子体条件。本公开内容提供了，通过在将电压施加到非对称电容器的 电极时产生可以在该电极之间操纵的等离子体，而以相对低的能量输 入获得了相对大的力输出。术语"等离子体"是公知的，并且目的在 于包括自由移动的电子和离子(即失去电子的原子)的高能集合。需 要能量用于从原子剥离电子以制造等离子体。用于等离子体的输入到 粒子的能量可以具有多种来源热、电或光(紫外光或来自激光器的 强光)。如果没有足够的持续的功率，则等离子体重新组合为中性气 体。
本发明和非对称电容器的总述
图1是由本公开内容的非对称电容器和相关系统产生的电磁场环 境的示意图。该图提供了对非对称电容器的操作的某种理解，以更好 地理解本发明的改进。表示自荷电粒子转移的动量的矢量(即，特定 方向中的力)的尺寸既非成比例的也非准确的。电磁场线是近似的。
非对称电容器2通常包括第一电极4和第二电极6，其通过介质
14ll隔开一定距离，该介质ll包括气体，诸如空气、真空，诸如空间、 或者液体。真空空间中的操作通常将有利地使用具有粒子的介质的喷 射。为了在液体中操作，通常通过电极之间的等离子体对引擎赋能并 且使引擎发挥作用，并且向引擎提供汽化液体，诸如水蒸气，其具有 这样的气体属性，即足够用于通过此处讨论的相关联的碰撞而离子化。 第一电极具有由暴露于介质的部分计算的第一表面积，并且第二电极 同样具有第二表面积。对于非对称电容器，该表面积是不同的。而且， 每个电极的绝对尺寸和一个电极针对另一电极的相对尺寸可以引起通 过该电极生成的净力的差异。通常，第一电极是阳极，而第二电极是 阴极，阳极相对于阴极具有更多的正电荷(电压)。通常，阴极将具 有较大的表面积。电极可以具有任何几何形状或者同其他的形状的组 合，并且具有在一个或多个电极中形成的几何图案，诸如开口等等。
阳极可以是，例如且不限于发射器线、叶片、或盘，并且阴极可以是 片、叶片、或盘。电极可以具有任何适当的材料，包括铜、铝或其他 的能够在电极之间建立电磁场的材料。通常，电极包括传导材料，以 建立电磁场。对于某些应用，重量、成本、传导性、结构完整性和其 他的因素可以确定用于特定电极的准确的材料或者材料的组合。例如， 并且非限制地，可以在具有较低密度和/或较小传导率的材料上应用具 有较高密度和/或较大传导率的第一材料，以产生复合电极。而且，电 极可以具有多个表面，其电气联接在一起，以改变特定电极的表面积。
传统上，通过电源8将正电压施加到阳极，并且阴极相对于阳极是负 的，尽管也可以将极性反转。在某些实施例中，可以将电压施加到两 个电极，而阳极通常具有更大的正的势能。可以使用交流电(AC)和 直流电(DC)。
在将电压施加到至少一个电极诸如阳极时，由于电极之间的介质 相比于电极是相对非传导的，因此在电极之间产生了电磁场。对于目 前的目的，根据电场12讨论该场，该电场12具有强度变化的电场线， 其在电极之间的中心点处通常平行于在电极之间绘制的线9，并且在电 极附近弯曲甚至反转。电磁场14具有磁场线，其通常在电场线上的任何特定的点处垂直于电场线。因此，在电极之间的中心点处，磁场线
通常将垂直于线9。电场用于为介质中的粒子16赋能，产生了具有某 个电荷值的离子，而磁场用于在离子的特定位置处的磁场方向上吸引 离子。由于电场和磁场延伸越过从电极到电极的直线，因此越过该直 线的并且在电极周围的粒子也受到影响。因此，该电极周围的粒子也 可被包括在此处广义定义为电极"之间"的体积中，如电磁场区域28 中所示出的。术语"粒子"在此处广泛使用，并且除非指出了特定的 背景，否则其包括中性粒子和荷电粒子(即"离子化"粒子)。该粒 子可以是分子或原子，或者是亚原子粒子，诸如电子、中子和质子， 以及其他的亚原子粒子。
更具体地，在将电压施加到非对称电容器2时，传导电流从较小 的或正的电极4流到较大的或负的电极6。根据安培定律，该传导电流 产生了电容器周围的方位磁场。为了清楚起见，在该系统中应用圆柱 坐标，采用从负电极到正电极的线9的方向作为轴向方向。在通常是 空气，或者水蒸气或者如此处描述的其他的引入的介质中，产生了"子" 荷电粒子，并且由于同"父"电子和离子的碰撞而从电极表面蒸发或 以其他形式散发，除了由于指定的电场(eE)引起的力以外其还经历 洛伦兹(Lorentz)力(jXB或enVXB)，其中矢量量由粗体字母表示。 这里"父"意指承载传导电流的原始荷电粒子，而"子"意指通过同 父荷电粒子碰撞而产生的二级荷电粒子。在电极6的顶部和底部，离 子由于该洛伦兹力而被径向向内推动(圆柱坐标-zX-(^=-r，其中(z) 表示电场的轴向分量，($)表示磁场方向，而(r)表示离子运动方 向)。
在电极6的上平坦表面上，离子由于该力(-rX-$=-z)而被向上 推动，其中向上方向是朝向较小的相对正的电极4的方向。在更接近 顶部表面的区域上，将离子推动到径向向内和向上的方向。在较大的 或负的电极6的下表面上，由于电极底部的电场的轴向分量(z)的反 转的方向，离子的向上移动反转，并且这依次使磁场的方向反转。相比于进一步远离第一电极4的上区域中的力，该区域中的力 被视为较弱的，导致了轴向分量(z)的方向中的净力。较正的较小的 电极4附近的离子经历相似的移动，但是处于轴向分量(z)的相反方 向中。
原动力(即推力)是来自特定电极的全部体表面上的压力(通过 同高能离子的碰撞而产生)的净力，导致了电极4上的净力5和相对 第一电极4上的净力5的相反方向中的电极6上的净力7。关于每个电 极的净力在线9的方向中对准，但是处于相反的方向中(即，沿坐标 轴系统中的z轴)。由于电极表面积的差异，电极6上的净力大于电 极4上的净力。使用非对称电容器的整体系统，不论供电电压的极性 如何，在线9的轴向方向中，gp，在从负的或较大的电极到正的或较 小的电极的线的方向中，获得了合成净力26，其是力5、 7的矢量和。
尽管相关联的电子的移动与离子的移动完全相反，但是相比于离 子的动量转移，电子的动量转移被视为不重要的和可忽略的。因此， 离子针对中性粒子的动量转移被视为对净原动力有贡献的主要机制。 在远离关于较小的电极4的较大的电极6的远端的方向中，创建了粒 子的离子喷射器18，其可以进一步自电容器发出力。
由传导电流产生的磁场引起的洛伦兹力的量级，相比于静电力的 量级，通常是可忽略的。然而，可以确信，当等离子体的局部电流密 度由欧姆加热和提高传导率而戏剧性地增加时，在其中强磁场是可行 的局部地点，洛伦兹力是显著的。在该地点，数量级可以是每平方厘 米百万安培，由此洛伦兹力与静电力相当，或者比其更大。
有了对非对称电容器的操作的基本理解，将注意力转向对本发明 的方面的进一步讨论。在至少一个实施例中，在非对称电容器的电极 之间的介质体积中产生粒子的增强离子化的环境，提高了荷电粒子的 密度、粒子的温度或者此两者均提高。增强的荷电粒子可以提升至等离子体水平的环境，其可被根据等离子体的密度和平均等离子体的温 度(并且因此影响粒子速度)而受到控制。术语"等离子体"通常意 指电中性的高度离子化的气体，其由离子、电子和中性粒子组成。其 是区别于固体、液体和正常气体的物质相态。
通过将电磁辐射，诸如紫外辐射、红外辐射、射频辐射、其他频 率、或者它们的组合提供到粒子中，产生了粒子的增强离子化环境。
该环境通常至少包括部分等离子体。 一个或多个电磁辐射源20、 20A 可用于提供该辐射。有利地，依赖待离子化的粒子，可以使用特定波 长的辐射，以将粒子提升至等离子体状态。可由与电源8相同的一个 或多个电源22、 22A为源20、 20A供电。
在不增加电源8针对电容器的输入功率的情况下，可以提高由根 据此处的教授内容的非对称电容器得到的净力的值。无疑地，对于电 磁辐射源，需要输入功率用于离子化，并且可能产生受控等离子体环 境。然而，针对系统的净增益可以以相当大的容限，甚至一个数量级 或更多，为电场赋能。
通过将电磁辐射施加到电极之间的体积中，可以进一步为由针对 电极的功率产生的电磁场中的粒子赋能。该电磁辐射可以增加电极之
间(包括电场中的粒子的体积)的等离子体的密度。通过使用可替换 的电磁辐射源，该电磁辐射还可以增加等离子体的温度，其增加粒子 的速度。在某些实施例中，电场可以增加等离子体密度和温度。而且， 可以在显现相当大的非对称能量场之前为电场赋能。
增加等离子体密度和/或等离子体温度允许增加迄今为止作为关 于功率输出的限制因素的来自非对称电容器系统的净力，尽管为此已 进行了数十年的努力。在下文中得到更全面的描述的被称为"空间电 荷限制电流"的术语是来自饱和发生之前的给定空间中的离子的最大 电荷量，并且限制了另外的电荷。增加饱和值可以允许增加净力和功率输出。
现有的努力集中于具有附带限制和复杂度的高电压。本发明发展 了一种可替换的和改进的方法，其通过允许使用关于非对称电容器的 相对低的电压，并且通过一个或多个波长的电磁辐射放大针对粒子的 能量，增加等离子体密度和/或温度，附带增加饱和水平。结果是非预 期的非线性响应，相比于使用相同电压的任何已知的非对称电容器配 置，其极大地增加了作为来自非对称电容器的输出的净力。在某些实 施例中，该增加是一个数量级或更多。有利地，低电压可以减少或消 除迄今为止由所需用于为非对称电容器引擎赋能的高电压电平导致的 不利效应。
而且，本发明人确定，将粒子喷射到电场中，由于通过增加的饱 和值导致的使用额外的粒子的增加的能力，增加了本发明的系统可容 许的生成力。喷射粒子可以包括气体粒子、诸如氢、氦、或其他的气 体和材料。该喷射可以是对非对称电容器操作于其中的介质的补充或 该介质的替换。而且，喷射粒子可以增强非对称电容器在小于标准压 力条件(l个大气压)下的操作，诸如相对真空的空间或者其他的低压 力的或者基本无压力的条件。
图2a、 2b、 2c是根据本发明的具有荷电粒子的非对称电容器的示 意图，其对比了力的矢量和的显著提高。图2a是关于图1的更加简化 的形式的基线非对称电容器的荷电粒子的示意图。第一电极4和第二 电极6具有不同的暴露于待赋能的粒子的表面积，并且形成了基本非 对称电容器2的设置。电极之间的粒子16 (即电磁场28中的粒子)具 有特定的密度和速度24。该速度指出了特定粒子的能级，并且因此指 出了温度。如图1中所描述的，粒子的相互作用在整个非对称电容器 上产生了净力，其被说明为力26。
图2b是具有施加的电磁辐射的非对称电容器的荷电粒子示意图，其说明了增加的粒子密度。向粒子施加电磁辐射，在关于非对称电容 器的合成净力方面，显著地提供了增加的功率输出。可以确信，电磁
辐射的应用增加了等离子体的密度。电极4、 6可以操作于给定的功率 电平。电磁辐射源20可以将电磁辐射施加到粒子16，以向粒子提供能 量。更具体地，在至少一个实施例中，可以通过激光器、 一个或多个 发光二极管(LED)或者其他的光子发射源，施加电磁辐射。该辐射用 于产生电极之间的介质的至少部分离子化，该介质通常包括非对称电 容器在其中操作的介质。有利地，激光器使用的波长可以是相对短的 波长，诸如红外(IR)和紫外(UV)或更短。例如，光离子化的研究 指出，在关于02的约1024 nm或更低的并且关于N2的约798 nm或更 低的特定频率下，这些大气分子均将光离子化，并且以同通过高电压 离子化的分子相似的方式，变为预备由电场操纵。尽管该频率可以随 着不同的离子化效率而改变，但是商业可行的频率范围确信为关于02 的约750 nm 约1024 nm，以及关于N2的约248 nm 约798 nm。该 气体专用频率有时被称为Fraunhofer频率。这些谐波频率通过相对小 的能量输入引起特定的气体离子化。用于准备等离子体产生的用于使 粒子离子化的较少的能量，对于每个能量输入单位，贡献较多的力输 出。
而且，可以向介质提供频率组合。在上文的示例中，如果介质是 包括大量的氧和氮的空气，则关于每种成分的特定频率处的能量可以 施加到该介质，以实现更加有效率的离子化。而且，可以以多种频率， 某种短波和其他的长波，而应用其他的电磁辐射，其可以向粒子添加 额外的能量。该频率可以同时施加到粒子，或者以步进的方式和以与 施加到电容器的电压的顺序分立的或者与其组合的顺序，施加到粒子。 该同时或顺序施加有利地导致了关于引擎的较高的效率。
另一辐射源使用具有高能毫微微秒脉冲的248 nm的激光使空气 离子化(可能为10U粒子/立方厘米)。而且，该系统可以使用更长的 波长，诸如750 nmlR，用于通过与其他的粒子重新组合，以减少不会
20以任何重要方式对力有贡献的中性粒子，减少不利地发生的等离子体 的中和，使等离子体稳定。待应用的频率是示例性的，并且极大地依 赖于非对称电容器在其中操作的介质和待赋能的特定粒子，如在提供
此处包含的指导和公开内容前提下本领域的技术人员在勿需进行不适 当的实验的情况下所确定的。该人员通常包括物理学技术人员，诸如 等离子体物理学技术人员。通过不同于现有的对跨越非对称电容器的 电极的电压的单一依赖的方式，本公开内容通常有效增加了针对粒子 的赋能，以产生等离子体，并且产生相对大的力。
通过利用电磁辐射，诸如UV和/或IR光，使非对称电容器内部和
周围的体积中的粒子离子化，介质的密度和能量增加到产生至少部分 等离子体的点。通过电场和磁场可以加速和驾驭该等离子体，其允许 控制和施加该等离子体。
增加的等离子体密度和温度具有双重优点其提供了数目更多的
用于引发分子碰撞的粒子和相同体积中的进一步的离子化；并且还增
加了粒子的能量，其在碰撞过程中赋予了更大的能量。增加的离子化
的能力导致了相比于图2a的更多的影响和更大的净力26。
增加的等离子体密度可以允许减少关于给定净力的针对电极的电 压，以及减少负的高电压效应。由于将UV或IR频率或其他的电磁能 量施加到粒子，该较低的电压是可行的。
可以确信，本发明还致力于空间电荷限制电流的饱和时的两个不 同的限制物理规律。 一种类型是来自负电极的电子发射的饱和，并且 其被确信为还包括来自正电极的离子发射。例如，在真空二极管中可 以观察到该现象。通常，来自阴极的电子的发射速率支配空间电荷限 制电流的饱和，这是因为该发射速率受到来自加热阴极的热电子发射 的限制。这意味着，该发射速率显现为在特定的施加电压处达到其最 大值。第二种类型的饱和是电极周围的等离子体壳层区域中的电子密度 (以及离子密度)的饱和。可以确信，对于非对称电容器的情况，该 第二饱和相比于所提及的第一饱和，更具决定性，这是因为通过与父 荷电粒子碰撞使介质(诸如空气)离子化，以形成等离子体。
下面是对结构表面(在该情况中是电极表面)附近的等离子体所 呈现的一般现象的简要解释。等离子体趋向于屏蔽施加于其的电势， 并且该屏蔽的边缘基于该等离子体的密度和温度变化。该屏蔽的厚度
被称为"德拜(Debye)长度"，并且该等离子体屏蔽内部的区域被称 为关于壁附近的区域的"德拜球"(不必在壁附近)或者"等离子体 壳层，，。
德拜长度与电子温度的平方根成比例，并且与等离子体密度的平 方根成反比。例如，使用离子密度1.0E+15粒子每立方米("#/m3") 和10 KeV的电子温度，考虑该长度的粗略估计，所获得的结果是约2.3 cm的德拜长度(或离子云厚度)。如果在不改变密度的情况下增加等 离子体的温度，特别是电子，应可以观察到德拜长度或壳层厚度的扩 展。另一方面，如果在不增加温度的情况下增加等离子体的密度，则 应可以观察到德拜长度或壳层厚度的收縮。
在等离子体壳层中，存在由于电子和离子速度的差异引起的势能 梯度。在负电极上产生的壳层趋向于抵制过多的进入电子，并且在正 电极上产生的壳层趋向于抵制过多的进入离子。该屏蔽导致了壳层内 部的离子和电子密度的稳定状态。
在描述图2c之前参考图2d，图2d示出了 Langmuir静电探针的伏
安特性，作为由于向非对称电容器提供电磁辐射而发生的饱和中的变 化的可行解释。由于实际的电子电流远大于离子电流(诸如三个数量 级)，因此该电流未正确地符合比例。为了生成该曲线图，改变施加到探针(未示出)的电压，并且测 量由探针收集的电流。Vf是等离子体浮动电势(即，关于净零电流的 探针电势)，并且Vp是等离子体电势。可以针对非对称电容器的情况
类推该特性。考虑Vf点作为恰好在将电压施加到系统之前的条件，艮P，
零。如果将可变电压施加到系统，则下面的情况同样可能发生。在初 始阶段，由于离子和电子电流的增加，电流增加。对于负电极，这可
以参看从Vf到B的V-I特性，对于正电极，这可以参看从Vf到C的 V-I特性。当所施加的电压达到负电极的电势变为-Vf的点时，离子电 流达到其稳定状态，g卩，离子电流饱和。该电流被称为"Bohm电流"。 尽管由于电子电流在正电极的电势为+Vf的点处仍然增加导致总电流 仍然增加，但是假设Vp-2VfM)，达到了该稳定状态。当施加的电压达 到正电极的电势变为Vp的点时，则由于电子电流达到其稳定状态，因 此总电流饱和。然而，如果施加的电压进一步增加到这样的值，其使 等离子体壳层内部的势能落差大于用于使原子离子化的势能，则电流 在点D处突然增加。在某些不具有此处公开的改进方案的电容器中， 点D对应于23kV 30kV的范围。超过该点的增加的电压不会产生重 要的和相应的优点。
考虑两个不同的示例性非对称电容器的性能，其具有不同的施加 电压，如情况1的关于30 KV的1克/瓦和如情况2的关于110 KV的 324克/瓦，可以位于V-I特性曲线上。情况2位于关于正电极的Vf和 C之间的曲线上的某个点，并且位于关于负电极的Vf和B之间的曲线 上的某个点。在某些情况中，该点可以离开点B，但是通常应关于正电 极同该点对称，以获得较大的力。
情况1位于饱和电子电流状态，即关于正电极的C和D之间的某 个点，并且位于关于负电极左侧的对称点。可以确信，使用UV、 IR 或RF或者02和N2分子的其他的电磁辐射的光离子化、加热或其组合， 充分地增加了能量电平，使一个或多个电子离开各自的原子(此处"离子化")，其将以同高电压离子化的分子相似的方式，准备好由电场 操纵的粒子。足够的能量产生了等离子体。可以确信，由于呈现出离 子化应改变壳层内部的等离子体密度并改变壳层内部的等离子体状 态，因此离子化改变了空间电荷限制电流的饱和。现在，观察该V-I
特性曲线，离子化将增加等离子体电势Vp以及Vf。因此，曲线将移 位至右侧。该移位将增加饱和电流值。Bohm电流被表达为
其中n。是本底等离子体密度，e是电子电荷，A是探针的表面积，K是 玻尔兹曼(Boltsmann)常数，Te是电子温度，而M是离子质量。该式 还指出了，通过增加等离子体密度和电子温度，可以增加离子电流的 饱和值。可以确信，这对于电子电流也是成立的。
图2c是具有电磁辐射的本发明的增强方案的荷电粒子的示意图， 其说明了所得到的增加的粒子密度和速度。增加能量可以增加速度。 使用UV和/或IR光进行的离子化可以产生弱离子化(即部分)等离子 体。而且，UV和/或IR光作为电磁辐射的形式，可以显著增加等离子 体密度。除了施加来自电磁辐射源20的电磁辐射之外，如果应用用于 加热等离子体的某些其他的方法，则饱和电流值将进一步增加。通过 由另一电磁辐射源20A施加具有不同频率的电磁辐射，可以独立于等 离子体密度增加，执行该等离子体加热。有利地，使用来自源20、 20A 的多个频率，可以利用等离子体密度增加和等离子体加热。在一个实 施例中，源20、 20A可以能够辐射多种波长的单一的单元或多个单元。 自荷电粒子转移的赋予中性粒子的总动量(P)是质量X速度的积 (p=mv)。因此，在图2c中从荷电粒子16转移到中性粒子的总动量 (在图3中被示出为粒子16A、 16B、 16C)，具有区域28中的较大数 目的较大的质量以及由于较大速度引起的温度增加而导致的较高的能
存在数种用于向等离子体添加能量的方法。 一种方法是使用射频 (RF)电磁辐射。在该方法中，通常存在三种不同的应用频率范围电子回旋加速频率、较低的混合频率和离子回旋加速频率。另一方法 是使用喷射到等离子体中的中性束的方法。在该方法中，将高速中性 粒子喷射到等离子体中，并且这些高能中性粒子通过与较少能量(低 速)的离子碰撞而丢失电子，变为高能(高速)离子，该较少能量的 离子通过接收这些电子而变为低速中性粒子。然而，该方法需要用于 产生该高速中性束的设备，并且这需要大的电源。另一方面，通过使
用与例如微波炉相似的磁控管和电源，可以实现等离子体的RF加热。
这些提及的加热方法使用外部源。在不使用这些外部源的情况下， 可以合理地预期，通过欧姆加热和由于系统中的磁性压力引起的压縮 的加热，可以内部实现等离子体的某种加热。然而，由于等离子体的 电阻率逆反地依赖于其(电子)温度的3/2功率，因此当等离子体温度 增加时，欧姆加热变得效率较低。因此，在这一点上，使用外部加热 源是非常有效率的。在通过该方法使系统中的电流增加之后，可以通
过磁性压縮进一步加热等离子体，这是因为，可以预期，在这一点上， 在系统中产生了非常强的磁场。这些不同的加热方法的排序或连接可 以是系统加热的非常有效率的方法。
在至少一个实施例中，本公开内容使用同RF加热组合的UV和/ 或IR光离子化。使用上文略述的方法，增加等离子体的密度，特别是 同增加等离子体能量并因此增加速度和等效温度组合，将提高系统的 原动力。在图2c中，净力26 (未依比例)的增加相比于图2b、 2a被 说明为较大的。可以确信，该方法可以将原动力提高数个数量级。
除了非对称电容器2操作于其中的具有粒子的介质之外，可以将 其他的气体提供给非对称电容器，以补充该介质或者代替该介质。例 如，当介质是空间或者其他的无粒子或低粒子的介质时，可能出现对 补充的需要。例如，可以使用氢或氦，其具有不受大气限制，具有对 于UV或IR光离子化的单一频率的减少的UV或IR波长复杂度的优点， 并且允许针对氢离子温度增加效应，最优化RF频率。而且，气体的组
25合可以替换单一的气体。而且，诸如汽化汞的粒子或者其他的用于产 生和维持推进力和其他的力的粒子，可被喷射到非对称电容器操作于 其中的体积中。
图3是经历同荷电粒子的碰撞的中性粒子动量的原动力的示意 图。该图说明了中性粒子如何通过电容器对净力有贡献。其说明了主
要的力来源，即从图2b、 2c中的荷电粒子16到中性粒子16A、 16B、 16C的动量转移。具有向上的矢量的粒子16A对向上的推力有正的贡 献。具有向下的矢量的粒子16B对向上的推力有负的贡献。仅具有水 平矢量的粒子16C对该推力没有贡献。第一电极4上的净力5A通常是 向下的，第二电极6上的净力7A通常是向上的，并且非对称电容器2 上的合成的新的力是力5A和7A的矢量和，导致了净力26。该力可以 同作用在物理推进单元上的推力相关。某些额外的力可以得自离子喷 射器和通过重新导向的荷电粒子泵浦的相关联的空气。
此外，通过产生脉冲功率，替换稳定功率，可以实现进一步的高 效性。该系统可以使施加到粒子的电磁辐射、施加到至少一个电极的 电压或者它们的组合脉冲化。存在数种用于产生脉冲功率的选择。当 脉冲功率使平均能量消耗下降时，其可以是更加有效率的。例如，且 无限制地，在使施加的功率脉冲化时( 100Hz正时， 10ms脉冲持 续时间)，由 lmA 25 kV DC稳态供电的标准非对称电容器的实 验和建模，论证了未测得力的减小。
另一变化方案是通过表面的纹理，孔隙率或者所提供的穿通开口， 控制一个或多个电极上的表面积。例如，通过提供穿过电极的开口， 可以增加电极上的表面积。有利地，该开口可以位于电极中，以协助 影响粒子流入或流出电极之间的场。
而且，可以通过附加粒子的源，使用氧化物或者其他的材料涂覆 电极，以增加力。可以通过高能离子轰击该涂层，并且中性粒子和涂层粒子将添加到等离子体中的其他粒子。
非对称电容器可以用作联接到该电容器的结构的或者用于引导自 电容器发出的能量的"引擎"。该引擎实际上可用于任何领域，包括 且无限制地，有人操纵和无人操纵的，空中、陆地、空间(通过将粒 子喷射到引擎系统中增强)和航海交通工具，并且实际上可用于任何 需要原动力用于移动的设备或系统，或者用于可自电容器发出和导向 的能量的体积中。而且，本发明可应用于小的物体，包括纳米尺寸的 物体，并且可以应用于相对大的物体。本发明的另一用途是生成自装 置向外导向的能量流或等离子体流。
在至少一个实施例中，非对称电容器具有很少的移动部件，并且 稍微考虑到如产生动力的典型的旋转引擎中提供的空转，可以随意打 开和关闭该引擎。使用大气空气或者使用离散介质，诸如氢、氦或其 他的介质替换大气空气的本发明，具有"数字"推力系统的特性，其 中其可以是固态的，具有小的模拟部件到没有模拟部件，诸如泵、点 火系统、流体燃料控制、压縮机、涡轮机和喷嘴控制。来自燃料电池 的电能可以切换到阴极和阳极、UV和/或IR固态光发射二极管和激光
器、以及固态RF发射器。可以通过与整体交通工具控制系统要求相称
的在时间线上从零开始到最大值的任何值，控制推力。模拟等效方案 通常具有持续的启动循环，并且还可以具有最小空转条件，以及比整
体控制系统需要所需要的长很多的加速时间线。因此，作为原动力引 擎的具有此处的改进方案的非对称电容器可被称为"数字"引擎。
而且，该系统可以包括用于非对称电容器2和/或电磁源20、 20A 的便携式电源。 一种提供便携性的方法是使用化学-电学功率转换。该 技术包括由氢、石蜡、石油和其他燃料供电的燃料电池；光子俘获 或太阳能面板；人工增强光合作用；和遗传修改的有机体。其他的技 术包括太阳能、诸如电池中存储的能量、受控聚变和裂变、以及其他 的提供自固定位置附装到以此处公开的方式使用非对称电容器的移动物体的电源的源。术语"固定位置"是广义使用的，并且包括例如地 面、固定结构，或者以相对于非对称电容器的不同方向或速度运动的 物体，以及任何联接到该电容器的结构。
可以经验地实现性能预测、优化和调整。另一方法是使用等离子 体模拟。有关该系统的分析的问题是高度非线性的，并且其表明，等 离子体的磁流体动力学(MHD)处理是适当的，这是因为电极周围的
等离子体的时间演化以自洽的方式使电场和磁场的结构复杂化。由于 该系统中的等离子体是弱离子化的部分等离子体，因此双流体或三流
体MHD处理对于预测性能是有用的。对于该问题等离子体的动力学处 理可能是没有必要的，这是因为，可以确信电子和离子的速度分布类 似于麦克斯韦(Maxwellian)分布。然而，由于可能考虑由辐射(包括 黑体辐射、Bremsstrahlung辐射和杂质辐射)引起的能量损失，以及 MHD处理不能预测的等离子体中的微观不稳定性，因此在效率、品质 和控制方面，该处理在设计更加实用的设备时是有用的。
示例1
在至少一个实施例中，电磁辐射，诸如光(UV禾卩/或IR)和RF 能量，可被递送到非对称电容器系统的体积中。电极可以至少部分是 铜、铝或者其他的传导材料。可以使用一个或多个多孔电极，以增加 总的表面和Bohm电流。 一个或多个(诸如环形LED阵列)电磁辐射 源附装到阳极上面的位置、阳极和阴极之间的位置、阴极下面的位置 或者它们的任何组合，以为电极之间的粒子赋能(至少位于电极周围 的场中的某处)。另一电磁辐射源可以是RF发射器设备，其使用具有 可变频率的脉冲磁控管。在某些实施例中，具有可变频率的10 kW脉 冲磁控管是优选的。可以使用商业成品的激光器或LED阵列和RF设 备。有利地，将电磁辐射源附装到非对称电容器的方法允许该源均匀 地处理等离子体。商用激光器使用具有高能毫微微秒脉冲的248 nm的 激光线使空气离子化(可能为K)U賴cm3)，并且还使用较长波长的激 光器(诸如750 nm红外激光器)使等离子体稳定。术语"稳定"意指，该相对较长波长的激光减少或防止等离子体自身通过离子重组而中 和。然而，由于电子回旋加速频率和离子回旋加速频率依赖于磁场强 度，并且可以预期该强度在系统中变化，因此需要改变由该设备生成
的频率，以便于均匀加热周围的等离子体。DC电流的波形调制增强了 离子化。通过可变的输出电流电压，增强了性能调整。
图4是非对称电容器引擎100的一个实施例的示意图。所列出的 部件仅是示例性的并且不具有限制。其中可以替换、添加或除去其他 的部件。通常，引擎100包括非对称电容器110，其包括阳极112和阴 极114，如上文所述。可以使用一个或多个电磁辐射源120、 122，以 在电极附近的体积中向粒子提供一个或多个波长的辐射，亦如上文所 述。例如，且无限制地，电磁辐射源120可以包括由一个或多个激光 器提供的UV或IR光的光源。相似地，且无限制地，电磁辐射源122 可以包括可由诸如一个或多个磁控管提供的RF源。由于电子回旋加速 频率和离子回旋加速频率依赖于磁场强度，并且该强度在系统中变化， 因此可以改变由该设备生成的频率，以便于均匀加热周围的等离子体。 电源118可以联接到非对称电容器110，以向至少一个电极提供电力。 电源118可以是能够向阳极和阴极递送能量的任何适当的电源。该电 源118还可以向一个或多个电磁辐射源120、 122提供能量。可替换地， 该电源可以是能够向单独元件递送电力的多个单元。粒子源126可以 联接到非对称电容器，以提供引擎操作于其中的介质中的粒子以外的 粒子，或者替换该粒子。例如，该源可以是压縮气筒，或者其他的用 于供应粒子的存储设备。
图5a是使用非对称电容器的系统的一个实施例的剖面视图的示意 图。引擎100包括非对称电容器110，其具有阳极112和阴极114。在 一个实施例中，相比于阴极，阳极可由一个或多个高孔隙率的相对薄 的盘、叶片、或线制成，其通常具有较大的表面积。不作为限制地， 阴极114可由高孔隙率的相对厚的铝盘制成。基于包括电极的系统的 结构完整性的限制，以及其他的诸如稳定性的考虑，确定孔隙率水平。电极表面可以涂覆有诸如氧化物膜这样的材料或其他涂层，以进一步 提高性能。
电磁辐射源120，诸如激光器或LED设备，可以是任何适当的激 光器或者其他的向待离子化的粒子递送所需波长的设备。对于该粒子， 无限制地，示例性波长可以在UV和IR范围中，诸如，对于02小于等 于1024 nm，并且对于N2小于等于798 nm。还可以使用电磁辐射源122， 诸如RF加热设备，如上文所述。
而且，可以将一个或多个反射器124安置在待离子化的区域中或 其周围。该反射器通过更加均匀地使分子光离子化和加热等离子体， 并且通过重新导向远离电容器场耗散的能量，可以提高激光设备和/或 RF加热设备的效率。通常， 一个或多个支架116a、 116b、 116c、 116d 将直接地，或者通过联接到其他的周围结构的其他支架(诸如引擎壳 128)而间接地支撑阳极、阴极、反射器、或者其任何组合。引擎100 可以进一步联接到下文所述的较大的结构。为了协助联接，可以使用 一个或多个引擎支架106。
电源118可以向阳极112、阴极114、电磁辐射源120 (诸如激光 器或LED)、电磁辐射源122 (诸如RF源)、或者其任何组合供电。 粒子源126可以直接或间接联接到非对称电容器110，以向电容器提供 补充的或主要的粒子(诸如在空间中)。 一个或多个喷射喷嘴126A和 /或126B可以将来自粒子源126的粒子导向电极之间的入口或者空间， 以提供均匀的和受控的粒子喷射。可以提供自固定位置104开始的电 力管线102。可替换地，电源118可以是便携式电源，其在执行重新刷 新或重新充电之前的至少某些时间周期中是独立于固定位置的机内电 源。
图5b是图5a中示出的实施例的顶视示意图。在至少一个实施例 中，引擎100的阳极112和/或阴极114可以包括一个或多个开口 136，
30以便于增加具有该开口的特定电极的退出表面积。该开口可以以适当 的式样配置，以产生涡环或者其他的式样，用于提高电容器的效率和
得到的力。开口 136可以允许空气或者阴极或阳极在其中操作的其他 介质通过电极进入阳极、阴极或此两者之间的区域中。该增加的表面 积可以向引擎100提供更高的效率。
图6是关于一个示例性实施例的功率预算的示意图。可以使用上 文提到的电源118，通过专门用于上文提到的阳极和阴极的第一电源部 分130，为非对称电容器供电。不作为限制地， 一个示例性瓦数范围是 约200瓦(W)或更大，但是可以适当的縮放该值，以使关于具体应用 的性能最优化。可以使用第二电源部分132为上文提到的激光设备或 LED阵列供电。相似地， 一个示例性瓦数范围是约300瓦(W)或更 大。可以使用第三电源部分134为上文提到的RF加热设备供电。对于 该实施例， 一个示例性瓦数范围是约1500瓦(W)或更大。该电源部 分可被形成为单个电源或多个电源。自然，其他的实施例可以具有不 同的功率预算，并且该实施例仅是说明性的。
本公开内容提供了待联接到非对称电容器的结构，由此来自该非 对称电容器的原动力可以向该结构提供推力。该结构可以支撑装备、 一个或多个人或者其他的活的有机体、或者其他感兴趣的物品，其在 此处被广义地称为"有效载荷"。
图7a是无人驾驶飞行器(UAV)的一个实施例的示意性透视图。 图7b是图7a的实施例的示意性顶视图。图7c是图7a的实施例的示意 性侧视图。将相互结合地描述这些图。UAV 150包括联接到一个或多 个非对称电容器引擎100的框架152。每个引擎可以具有上文所述的引 擎的形式，其具有阳极、阴极、以及一个或多个电磁辐射源，诸如一 个或多个光子发射器设备(诸如激光器)和加热设备、或者其某些组 合。该UAV还包括多种电子装置154，其适于控制该UAV。在至少一 个实施例中，可以通过电力管线102向UAV供电，该电力管线102可以联接到诸如在地面上或其他的固定位置104的远程电源。在某些实 施例中，可以在该UAV自身上提供电源118。该UAV还包括传感器 156、 103，以提供图像、电磁和数据捕获内容用于处理和显示。
有利地，UAV 150可以包括三个引擎，尽管也可以使用更多或更 少的引擎。三个引擎有助于提供平面控制，诸如UAV的斜度、转动， 并且可能提供UAV的偏航。
该UAV以及由引擎100驱动的其他的物体的一个优点在于相对低 的声音、电磁和/或雷达截面特征。该特征对于某些交通工具和运载工 具是特别有用的。
自然，其他的实施例可以包括有人驾驶飞行器或地面悬浮交通工 具、和导弹、以及陆上的、水下的、水面的、空气中的或空间中的其 他物体的载机。本发明创建了通用的原动力系统，其通常用于推进。 本发明还可以生成导向装置向外方向的能量流或等离子体流。在一个 实施例中，该引擎不具有移动部件，并且可以减少包括购置和维护成 本的所有者的总成本。
在至少一个实施例中，某些示例性设计特性是可变的和延伸的范 围；可变的速度和高速度的能力；低的声音、电磁和RCS特征；可变 的脉冲供电，在约120 160+VDC或VAC， 1.6 16+A， 2+kW的 范围中；和由于具有很少的需要某种小维修解决对节点的侵蚀的移动 部件而引起的低的维持成本。
图8a是有人驾驶飞行器(MAV) 170的一个实施例的示意性透视 图。图8b是图8a的实施例的示意性前视图。将相互接合地描述这些 图。该MAV还可以用作地面悬浮交通工具。MAV 170通常包括框架 172、子框架174以及通过适当的控制与框架联接的一个或多个引擎 100。框架172的形状和尺寸通常被设计用于一个或多个人。人机工程特征可以变化，并且在至少一个实施例中，其可以类似于飞行器飞行
座椅。子框架174由结构元件形成，并且联接到框架172。子框架174 可以提供对联接到MAV 170的一个或多个引擎100的支撑。引擎可以 安装在多种高度处，诸如低于或高于框架172，或者在其之间的高度。 在某些实施例中，由于具有较低的有效载荷重心，较高的高度可以提 供更大的稳定性。
尽管引擎的数目可以变化，但是有利地，多个引擎100可以提供 关于MAV170的位置控制。在至少一个实施例中，引擎100可以在相 对于子框架174的一个或多个轴中倾斜，以提供多种推力矢量。该倾 斜可以是自动的或手动的。
可以自动地、手动地、或者此两者组合地实现位置控制。例如， 控制器176,诸如"游戏手柄"，可以提供平面控制，诸如斜度和旋转 控制。控制器178可以提供偏航控制，并且可以由MAV170上的操作 者的脚致动。该控制器可以包括必要的电子装置、缆线、控制线和其 他的部件，如本领域的普通技术人员所公知的。而且，MAV 170可以 包括功率控制器180，用于控制提供给一个或多个引擎100的功率。而 且，使用陀螺仪或者其他的稳定性控制系统，可以加强MAV170的控 制。
在某些实施例中，MAV 170还可以包括失事救援降落伞182。该 失事救援降落伞可以应用于关于MAV上的人员安全的紧急情况。
此处已解释了本发明的多种基本点。所公开的多种技术和设备呈 现了等离子体物理学领域中的技术人员通过本申请的教授内容所易于 理解的范围的一部分。本领域的普通技术人员可以添加其实现方案的 细节。附图可能包含文字中未特别讨论的额外的信息，并且在不添加 新的主题的情况下，可以在后面的应用中描述该信息。此外，可以产 生和呈现所有元件或应用的多种组合方案或变换方案。所有这些可被
33实现，用于使具体应用中的性能最优化。
术语"联接"和类似的术语在此处广泛使用，并且可以包括用于 下述操作的任何方法或设备，即紧闭、接合、固定、附装、连接、插 入于其中、形成于其上或其中、连通、或者另外地，例如，机械地、 磁地、化学地、直接地、或者通过中间元件间接地，将部件的一个或 多个部分联系在一起，并且可以进一步包括，同其他单元完整地形成 一个功能部件。
此处描述的多种步骤可以同其他的步骤组合，除非特别限制，可 以出现在多种序列中，可以在所描述的步骤中插入多种步骤，并且所 描述的步骤可以分为多个步骤。除非上下文需要，否则词"包括"应 被理解为意指至少是元件或步骤的组或其等效物中的所描述的元件或 步骤的内含物，而非元件或步骤的组或其等效物中的其他元素或步骤 的排除物。
而且，本申请中针对本专利参考的任何文献以及在同本申请一同 提交的任何参考文献列表中的列出的所有参考文献，在此处并入作为 参考。然而，考虑到陈述可能与本发明的专利申请不一致，因此本申 请人并未被明确考虑该陈述。
而且，任何方向，诸如"顶部"、"底部"、"左侧"、"右侧"、 "向上"、"向下"以及其他的方向和方位，是参考附图出于清楚起 见而被描述的，并且不应成为实际设备或系统或者设备或系统的使用 的限制。可以在许多方向和方位中使用该设备和系统。参考文献
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权利要求
1. 一种利用非对称电容器提供力的方法，包括a. 向非对称电容器附近的介质中的粒子施加电磁辐射，所述非对称电容器具有至少两个表面积不同且隔开一定距离的电极；以及b. 向至少一个电极施加电压，以通过非对称电容器生成净力。
2. 权利要求l的方法，其中向粒子施加电磁辐射使电极之间的至少部分粒子离子化。
3. 权利要求2的方法，其中向粒子施加电磁辐射产生了电极之间 的等离子体。
4. 权利要求3的方法，进一步包括，通过波长比用于产生等离子 体的波长更长的电磁辐射，使等离子体稳定。
5. 权利要求l的方法，其中向粒子施加电磁辐射增加了对于给定 体积的粒子密度、等离子体能量、或者其组合。
6. 权利要求l的方法，其中施加电压包括相比于不具有关于给定 的净推力的电磁辐射的施加电压，向具有施加到粒子的电磁辐射的电 容器施加更低的电压。
7. 权利要求l的方法，其中施加电磁辐射包括在将电压施加到非 对称电容器之前，向粒子施加辐射。
8. 权利要求l的方法，其中施加电磁辐射包括施加紫外辐射、红 外辐射、或者其组合。
9. 权利要求8的方法，其中施加电磁辐射包括以通过光子辐射使粒子离子化的频率施加辐射。
10. 权利要求l的方法，进一步包括，通过向粒子施加紫外辐射、 红外辐射、或者其组合而增加非对称电容器中的粒子的等离子体密度。
11. 权利要求1的方法，进一步包括，在从非对称电容器的较小 的电极到较大的电极的方向中生成净力。
12. 权利要求1的方法，其中非对称电容器联接到结构，并且进 一步包括向所述结构提供推力。
13. 权利要求12的方法，进一步包括，使非对称电容器旋转到相 对于所述结构的多个方位，以提供多个推力矢量。
14. 权利要求l的方法，进一步包括，向非对称电容器提供粒子， 以显现独立于引擎在其中操作的介质的至少部分净力。
15. 权利要求1的方法，进一步包括，将电磁辐射反射到电极附 近的体积中。
16. 权利要求1的方法，进一步包括，使针对粒子的电磁辐射、 针对至少一个电极的电压，或者其组合脉冲化。
17. 权利要求1的方法，进一步包括，将电磁辐射从关闭状态切 换到打开状态，并且切换回关闭状态。
18. 权利要求1的方法，进一步包括，在空气中操作非对称电容 器，并且作用在空气粒子上，以生成净力。
19. 权利要求18的方法，进一步包括，利用选定的补充粒子补充空气粒子。
20. 权利要求19的方法，其中补充粒子是气态的。
21. 权利要求1的方法，进一步包括，在标准条件下以小于大气 压的压力在介质中操作非对称电容器，并且提供补充粒子，以生成净 力。
22. 权利要求1的方法，进一步包括，为非对称电容器提供便携 式电源。
23. 权利要求1的方法，进一步包括，在液体介质中操作非对称 电容器，其中以汽化的形式将该液体递送到非对称电容器。
24. 权利要求1的方法，其中净力是用于使非对称电容器和与其 联接的结构移动的推力。
25. 权利要求1的方法，进一步包括，通过调节至少一个电极的 表面积，修改净力。
26. —种增加来自非对称电容器的功率输出的方法，包括a. 在具有第一表面积的第一电极同具有不同于第一表面积的第二表面积的第二电极之间的介质中，通过电磁辐射使粒子离子化；并且b. 将电压施加到至少一个电极，并且通过该电极生成净力。
27. 权利要求26的方法，其中通过电磁辐射使粒子离子化增加了 关于给定体积的粒子密度、等离子体能量、或者其组合。
28. 权利要求26的方法，其中施加电压包括相比于不具有关于给 定的净力的电磁辐射的施加电压，向具有施加到粒子的电磁辐射的电容器施加更低的电压。
29. 权利要求26的方法，其中施加电磁辐射包括施加紫外辐射、 红外辐射、或者其组合。
30. 权利要求29的方法，其中施加电磁辐射包括以通过光子辐射 使粒子离子化的频率施加辐射。
31. 权利要求26的方法，其中非对称电容器联接到结构，并且进 一步包括向所述结构提供推力。
32. 权利要求26的方法，进一步包括，向非对称电容器提供粒子， 以显现独立于非对称电容器在其中操作的介质的至少部分净力。
33. 权利要求26的方法，进一步包括，使针对粒子的电磁辐射脉 冲化。
34. 权利要求26的方法，进一步包括，将电磁辐射从关闭状态切 换到打开状态，并且切换回关闭状态。
35. 权利要求26的方法，进一步包括，在空气中操作非对称电容 器，并且作用在空气粒子上，以生成净力。
36. 权利要求35的方法，进一步包括，利用选定的补充粒子补充 空气粒子。
37. 权利要求26的方法，进一步包括，在标准条件下以小于大气 压的压力在介质中操作非对称电容器，并且提供补充粒子，以生成净 力。
38. 权利要求26的方法，进一步包括，通过调节至少一个电极的 表面积，修改净力。
39. 权利要求26的方法，进一步包括，使针对粒子的电磁辐射、 针对至少一个电极的电压，或者其组合脉冲化。
40. —种用于产生力的系统，包括a. 非对称电容器，其包括具有第一表面积的第一电极和具有不同 于第一表面积的第二表面积的第二电极；b. 电压源，其联接到非对称电容器，以向所述电容器施加电压并 且通过所述电容器生成净力；和c. 电磁辐射源，其适于将辐射施加到电极之间的粒子。
41. 权利要求40的系统，其中电磁辐射源适于向粒子提供除了由 电压提供给电容器的能量以外的能量。
42. 权利要求41的系统，其中电磁辐射源适于使电极之间的至少 一部分粒子离子化。
43. 权利要求41的系统，其中电磁辐射源适于产生电极之间的等 离子体。
44. 权利要求40的系统，其中电磁辐射源在将电压施加到非对称 电容器之前，向电极之间的粒子提供电磁辐射。
45. 权利要求40的系统，其中电磁辐射源包括紫外辐射源、红外 辐射源、及其组合。
46. 权利要求45的系统，其中电磁辐射源适于增加非对称电容器 中的关于给定体积的粒子密度、等离子体能量、或者其组合。
47. 权利要求40的系统，其中非对称电容器联接到结构，并且适 于向所述结构提供推力。
48. 权利要求47的系统，其中非对称电容器可旋转到相对于所述 结构的多个方位。
49. 权利要求40的系统，进一步包括粒子源，其联接到非对称电 容器并且适于独立于非对称电容器在其中操作的介质而向非对称电容 器提供粒子。
50. 权利要求40的系统，其中电磁辐射源以通过光子辐射使粒子 离子化的频率提供电磁辐射。
51. 权利要求40的系统，其中一个或多个电极具有所形成的贯穿 的开口，以增加一个或多个电极上的表面积。
52. 权利要求40的系统，进一步包括一个或多个电磁辐射反射器， 其联接到非对称电容器。
53. 权利要求40的系统，进一步包括a. 联接到非对称电容器的结构；和b. 联接到所述结构的控制器。
54. 权利要求53的系统，进一步包括电源，其联接到所述结构并 且系留到固定地面位置。
55. 权利要求53的系统，进一步包括便携式电源，其联接到所述 结构，用于独立于固定的地面位置而向非对称电容器供电。
56. 权利要求53的系统，进一步包括粒子源，其联接到所述结构， 用于向非对称电容器提供粒子。
57. 权利要求53的系统，进一步包括多个非对称电容器，其联接 到所述结构，并且适于向交通工具提供斜度、旋转和偏航控制。
58. 权利要求53的系统，其中所述系统适于承载有效载荷。
59. 权利要求53的系统，其中电磁源包括光子发射器，其导向电 极之间的体积。
60. 权利要求53的系统，其中电磁源包括电磁辐射发射器，其导 向电极之间的体积。
全文摘要
本发明提供了通过将等离子体环境引入到非对称电容器中而生成并使用原动力和其他力的方法、装置和系统，导致了力的显著增加。该力的显著增加允许使用离子原动力和其他力，用于现实的和实际的应用领域中。在一个实施例中，通过应用下述系统为能量场赋能，该系统通过利用电磁辐射使能量场中的等离子体环境离子化，通过增加等离子体温度，或者其某些组合，而增加等离子体密度。在一个实施例中，本发明还生成了导向装置外向的能量流或等离子体流。本发明还可以以基本减少的电压电平提供原动力。低电压可以减少或消除现有的为非对称电容器赋能所需的高电压电平的负面效应。
文档编号H02J1/00GK101427436SQ200580016880
公开日2009年5月6日 申请日期2005年5月24日 优先权日2004年5月24日
发明者L·斯图尔特·彭妮, 库米科·伊索·希格曼, 罗伯特·克莱斯勒·布雷南 申请人:Sdi 技术信托公司