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脉冲式冲量循环发动机制造技术

技术编号:21028122 阅读:27 留言:0更新日期:2019-05-04 03:18
本发明专利技术提供了一种脉冲式冲量循环发动机,包括用于将粒子束加速至高亚光速状态的加速装置,粒子束在加速装置中加速,获得高速动能及额外质量后,经喷管排出,推动飞行器的前进。本发明专利技术提供的脉冲式冲量循环发动机,通过加速粒子至高亚光速以获取较大的冲量推动飞行器,不同于化学比冲方式推进,无需携带体积较大的可抛弃工作介质,适用于远程驱动。

Impulse cycle engine

The invention provides a pulse impulse cycle engine, which includes an acceleration device for accelerating a particle beam to a high sub-light speed state. The particle beam accelerates in the acceleration device, obtains high-speed kinetic energy and additional mass, and then discharges through a nozzle to promote the progress of the aircraft. The pulse impulse cycle engine provided by the invention can drive the aircraft by accelerating particles to high sub-light speed to obtain larger impulse, which is different from the chemical impulse propulsion mode, and does not need to carry large volume discardable working medium, and is suitable for remote driving.

【技术实现步骤摘要】
脉冲式冲量循环发动机
本专利技术属于飞行器驱动的
,更具体地说,是涉及一种脉冲式冲量循环发动机。
技术介绍
目前的几乎所有的空间驱动方式都依靠直接抛弃工作介质或驱动环境内某种介质。在太空环境下,这种驱动方式有两个问题:一是太空中几乎无可以利用的介质,太阳帆虽然可以利用阳光,但是效率极其低下。二是化学能推进的比冲决定了无论驱动目标多大,也无法在满足远程驱动能力的同时携带足够的可抛弃工作介质。三是化学比冲方式的推进只能达到第二宇宙速度,可推进的最大速度也不过十几公里/秒,无法直接驱动飞行器飞离太阳系。现有的空间驱动方式成为瓶颈,无论是高比冲火箭,电化学发动机,太阳帆,重力加速变轨技术都无法从根本上解决远距离空间飞行器驱动问题。反物质引擎安全性不高,其中反物质燃料大规模制备不易,大量存储更是极为困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种脉冲式冲量循环发动机,以解决现有技术中存在的化学能比冲驱动的局限性。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:提供一种脉冲式冲量循环发动机,包括用于加速粒子束至高亚光速状态并排出以获得推力的加速装置,在足够能量的驱动下,有可能推动飞行器达到高亚光速状态。进一步地,所述加速装置包括第一环形加速器,所述粒子束于所述第一环形加速器中加速,所述脉冲式冲量循环发动机还包括第一引导管,所述第一引导管的一端与所述第一环形加速器相连通,所述第一引导管的另一端的喷口位置可调,所述第一引导管用于调整飞行方向。进一步地,所述加速装置还包括与所述第一环形加速器结构相同且相互对称的第二环形加速器,所述第二环形加速器连通有第二引导管。进一步地,还包括用于接收所述第一引导管或者所述第二引导管输出的所述粒子束的撞击从而控制驱动方向的角度可调的偏转盘,所述第一引导管或者所述第二引导管输出的所述粒子束撞击所述偏转盘后排出。进一步地,所述第一环形加速器还连通有第一回收管,所述第一引导管和所述第一回收管呈对称设置,所述第一引导管输出的所述粒子束撞击所述偏转盘后返回所述第一回收管;且所述第二环形加速器还连通有第二回收管,所述第二引导管和所述第二回收管呈对称设置,所述第二引导管输出的所述粒子束撞击所述偏转盘后返回所述第二回收管。进一步地,所述第一环形加速器的中心轴与所述第二环形加速器的中心轴重合。进一步地,所述第一环形加速器和所述第二环形加速器设于同一平面上。进一步地,所述粒子束为碳带电离子束、铁带电离子束、铅带电离子束、钨带电离子束中的一种或多种。进一步地,所述第一环形加速器呈圆形、椭圆形或者跑道形。本专利技术提供的脉冲式冲量循环发动机的有益效果在于:本专利技术脉冲式冲量循环发动机通过第一及第二粒子加速器将粒子束加速至高亚光速状态,根据相对论理论,高亚光速状态的粒子相对于初始静止的粒子获得额外质量,从而进一步增大粒子的冲量,高亚光速状态的工作粒子向后排出后可推进飞行器前进。与化学能驱动的方式相比,通过加速粒子获取较大的冲量推动飞行器,无需携带巨大质量的可抛弃工作介质,但是本发动机需要给加速器组提供强大的能源才能更有效的工作,适用于远程驱动。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的脉冲式冲量循环发动机的结构图;图2为本专利技术实施例二提供的脉冲式冲量循环发动机的结构图;图3为本专利技术实施例三提供的第一环形加速器和第二环形加速器的分布图;图4为本专利技术实施例四提供的脉冲式冲量循环发动机的结构图;图5为本专利技术实施例五提供的脉冲式冲量循环发动机的剖视图一;图6为本专利技术实施例五提供的脉冲式冲量循环发动机的剖视图二。其中,图中各附图标记:10-加速装置;101-第一环形加速器;102-第二环形加速器;11-第一引导管;12-第一回收管;21-第二引导管;22-第二回收管;3-偏转盘。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利技术的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。实施例一:请参阅图1,现对本专利技术提供的脉冲式冲量循环发动机进行说明。该脉冲式冲量循环发动机,包括加速装置10。加速装置10可将其管内的粒子束加速至高亚光速状态。其中粒子的高亚光速状态是指接近于光速的状态,即粒子的速度大于90%的光速且小于光速。以高频群发的方式对粒子束进行加速,以周期性的方式输出多批加速粒子束,以使得加速驱动力更加的均匀。可选地,在粒子束进入加速装置10前还可设置直线加速器加速并调整粒子束,以提升进入加速装置10中入射粒子束的品质。其中,当粒子束中的粒子在未加速并保持静止时,其全能量E0=m0c2,其中m0为粒子的初始质量,c为光速。当粒子束中的粒子加速到高亚光速状态时,运动粒子的全能量E=mc2,其中m为运动粒子的惯性质量。粒子的惯性质量分为静质量m0和相对论质量m1,两者的关系为质速关系,具体为其中m1为粒子获得的额外质量+静质量,粒子的质量和速度增加使得粒子的冲量增大,粒子的高亚光速具备较大动能,可为飞行器提供较大的驱动能力。在以周期性方式输出多批次工作粒子束方式加速的每一个加速循环中,冲量的方向每转一周,工作粒子的能量都在持续增长,所以名为脉冲式冲量循环发动机。本专利技术提供的脉冲式冲量循环发动机,本专利技术脉冲式冲量循环发动机通过加速装置10将粒子束加速至高亚光速状态,根据相对论理论,亚光速状态的粒子相对于初始静止的粒子获得额外质量,从而进一步增大粒子的冲量。与化学能驱动的方式相比,通过消耗能量来加速粒子获取较大的冲量推动飞行器,无需携带巨大质量的可抛弃工质,适用于远程驱动。请继续参阅图1,作为本专利技术实施例一提供的一种脉冲式冲量循环发动机,加速装置10包括第一环形加速器101,第一环形加速器101为封闭的管道,粒子束于第一环形加速器101中加速,第一引导管11的一端与第一环形加速器101相连通,加速后的高速粒子束可经由第一引导管11排出,从而实现对飞行器的驱动。第一引导管11的另一端的位置可调,从而调整粒子束喷出的方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.脉冲式冲量循环发动机,其特征在于:用于加速粒子束至高亚光速状态并排出以获得推力的加速装置。

【技术特征摘要】
1.脉冲式冲量循环发动机,其特征在于:用于加速粒子束至高亚光速状态并排出以获得推力的加速装置。2.如权利要求1所述的脉冲式冲量循环发动机,其特征在于:所述加速装置包括第一环形加速器,所述粒子束于所述第一环形加速器中加速,所述脉冲式冲量循环发动机还包括第一引导管,所述第一引导管的一端与所述第一环形加速器相连通,所述第一引导管的另一端的喷口位置可调,所述第一引导管用于调整飞行方向。3.如权利要求2所述的脉冲式冲量循环发动机,其特征在于:所述加速装置还包括与所述第一环形加速器结构相同且相互对称的第二环形加速器,所述第二环形加速器连通有第二引导管。4.如权利要求3所述的脉冲式冲量循环发动机,其特征在于:还包括用于接收所述第一引导管或者所述第二引导管输出的所述粒子束的撞击从而控制驱动方向的角度可调的偏转盘,所述第一引导管或者所述第二引导管输出的所述粒子束撞击所述偏转盘后排出。5.如权利要求4所述的脉冲式冲量循...

【专利技术属性】
技术研发人员:李超
申请(专利权)人:李超
类型:发明
国别省市:安徽,34

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