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無工質(zhì)推進裝置原理初探和改進方案 吳翔 世界同類研究遇到的問題 世界同類研究遇到的問題 英國的RogerShawyer2000年設(shè)計出emdrive中國的楊涓2010年實驗檢驗emdrive美國的GuidoFetta2014年公布cannaedrive中國的吳翔2008年發(fā)表無支撐懸浮的推理 當(dāng)前少有的團隊 世界同類研究遇到的問題 RogerShawyer能提供emdrive具體的實現(xiàn)方案 并且能接受重復(fù)檢驗 但對原理的解釋還不被公認 實驗結(jié)果也頗受懷疑 但無法確切地否認 Shawyer的解釋主要強調(diào) 如果波導(dǎo)波長越大 那么端面獲得光壓力越小 反之 如果波導(dǎo)波長越小 那么端面獲得光壓力越大 圓臺形諧振腔的大小兩個端面分別受到不平衡的力量 凈推力由此產(chǎn)生 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)值模擬方法計算電磁波作用于導(dǎo)體壁的結(jié)果 問題在于這種計算使用了入射波加反射波之合 也就是駐波 然而 要計算光壓 必須用入射波減反射波之差 也就是行波的改變量 Shawyer計算端面壓力也同樣使用了駐波 世界同類研究遇到的問題 楊涓的真實實驗有凈推力讀數(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移動部分 世界同類研究遇到的問題 美國的GuidoFetta測量了cannaedrive的推力 也測量了emdrive的推力 還測量了完全匹配負載的推力 還是這位認真的朋友指出 微波傳輸線的空間路徑一致的實驗中 推力數(shù)據(jù)相近 空間路徑不同的實驗中 推力數(shù)據(jù)不同 這說明推力數(shù)據(jù)反而和負載的設(shè)計無關(guān) 和微波傳輸線擺放路徑有關(guān) 研究人員認定匹配負載的推力為0 并且用這個目標去校準 認真的朋友指出每一個獨立的實驗 要分別校準 世界同類研究遇到的問題 目前 世界同類研究對無工質(zhì)推進裝置有或無凈推力還不能十分肯定 還需對有疏漏的地方做出改進再次用實驗檢驗 這不妨礙在理論上先行得到出路 理論指導(dǎo)實驗改進方向 相互檢驗 原理解釋和改進方案 原理解釋和改進方案 吳翔的無支撐懸浮和我們談無工質(zhì)推進是一個事物兩種用法 吳翔的理論推理有匿名審稿專家給出五顆星好評 這個評語是 中國科技論文在線 主持的 在這里 吳翔用2008年做的推理對無工質(zhì)推進給出解釋 并且提出改進方案 這里面絕對不是大眾傳播的那樣說無工質(zhì)推進違返動量守恒 恰恰是電動力學(xué)給了我們機會 既遵守動量守恒又得到推力 原理解釋和改進方案 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 所有用光壓的計算都假定了目標對象是純阻性的 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了載流子 而磁分量制造壓力 這就是洛倫茲力對光壓的解釋 但是 電磁場作用于非阻性元件組成的陣面 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 原理解釋和改進方案 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)果必然和純阻性時不同 定量的計算有公式 改變其中一個公式去猜楊涓的實驗 同樣會有振蕩起伏的曲線 原理解釋和改進方案 改進辦法有三種 方案1向兩個方向公平地輻射 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 原理解釋和改進方案 方案1 將導(dǎo)體空腔從圓臺形回歸到圓柱形 并要求饋源滿足純阻性 在導(dǎo)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)則是兩個底面的距離不等于二分之一個波導(dǎo)波長的整數(shù)倍加四分之一個波導(dǎo)波長 最佳距離在二分之一個波導(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 原理解釋和改進方案 開孔后 每一個孔都被當(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 以減少能量損失 相對而言 就可以在有限微波功率下獲得盡可能大的凈推力 回收了能量也避免了多個裝置相互影響 這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)多個裝置的隨意組合 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 因為兩面回收天線上受力是相抵的 所以回收天線對裝置凈推力無影響 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 從饋源進入波導(dǎo)的微波恰好起到相反作用 原理解釋和改進方案 方案2 也將圓臺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 空腔一側(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波導(dǎo)波長 允許加四分之一個波導(dǎo)波長的整數(shù)倍 不需對圓柱形的高做出嚴格要求 但至少把饋源包含進來 原理解釋和改進方案 方案3 既然有方案2這樣的設(shè)計 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波長 允許加四分之一個波長的整數(shù)倍 在球心位置放置點狀饋源 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 原理解釋和改進方案 不妨給出將來實驗結(jié)果的預(yù)言 根據(jù)康普頓效應(yīng)和太陽帆動量交換原理 電磁波給出動量后 自身頻率相應(yīng)減小 因此 頻率減小 頻譜下移 是裝置加速時必須有的現(xiàn)象 反之 裝置在減速時頻率增加 頻譜上移 我們沒有必要以動量守恒為原則否認無工質(zhì)推進器的可行性 后續(xù)討論 后續(xù)討論 無工質(zhì)推進不應(yīng)該強調(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 這個作用力并不完全抵消推力 方案1也回避了這個問題 還會不會有其他問題 望各位專家批評 參考文獻 1 RogerShawyer AtheoryofMicrowavePropulsionforSpacecraft OL 2007 7 2 楊涓 楊樂 朱雨 馬楠 無工質(zhì)微波推進的推力轉(zhuǎn)換機理與性能計算分析 J 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報 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 吳翔 動態(tài)的電荷群和一種無支撐的懸浮力 OL 2008 08 21 結(jié)束歡迎和謝謝大家參加討論