一种在月球上的飞行方法以及月球飞行装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在月球上的飞行方法与月球飞行装置。该方法采用月球表面的介质与介质加速单元；在电力作用下，介质加速单元工作，输送介质到介质加速单元，介质在介质加速单元被加速后脱离介质加速单元，由于动量守恒产生反作用力，该反作用力克服月球引力，带动负载起飞。该方法新颖独特，适用于由于无大气而无法借助大气浮力进行飞行的月球环境，突破了月面形貌对科学考察的障碍，可拓展人类对月球的探测、考察、开拓能力。

【技术实现步骤摘要】
一种在月球上的飞行方法以及月球飞行装置
本专利技术属于飞行
，尤其涉及一种在月球上的飞行方法以及月球飞行装置。
技术介绍
与存在致密大气层的地球不同，月球表面没有大气层，无法借助大气浮力在月球进行飞行运动。目前，月球的着陆、返回主要依靠火箭原理，即，由飞行器自带反应物质，通过化学反应产生介质冲量，克服引力约束。但由于火箭燃料有限，很难在月球环境长时间使用火箭燃料。其它的推进手段，如电推进、等离子体推进等，尚需要较大的辅助能源、结构和介质消耗，用于解决飞行问题存在更大困难。因此，着陆后的月球探测主要通过电驱轮动装置实现，即，通过车载电力驱动车轮转动，实现在月面上的运动。但是，由于月面上许多区域的土壤(简称月壤)松软，月面运动需要克服较大的阻力，尤其是当遇到复杂地貌时，电驱轮动装置容易出现意外。此外，对于陡峭或高处地貌，电驱轮动装置无法就近观察、取样。因此，对月球的探测、考察等面临很大困境。
技术实现思路
针对上述技术现状，本专利技术提供一种在月球上的飞行方法，利用该方法可实现在月球上的飞行，从而突破月球表面形貌对科学考察的障碍，拓展人类对月球的探测、开拓能力。本专利技术提供的技术方案为：一种在月球上的飞行方法，采用月球上的介质与介质加速单元；在电力作用下，介质加速单元工作，输送介质到介质加速单元，介质在介质加速单元被加速后脱离介质加速单元，由于动量守恒效应产生反作用力，该反作用力克服月球引力，带动负载起飞。所述介质包括固体介质，例如土壤、沙砾、岩石等星球上的充足资源，也包括流体介质，例如月球上的水资源等。获取介质的方式不限，包括通过介质获取单元，例如机械抓手、带式卷入器、吸入式管道等中的一种或者几种的组合。所述介质加速单元不限，可以是将电能转换为机械运动的装置，例如电机、马达等驱动单元与叶片、叶轮等旋转单元组成，在电力作用下，驱动单元工作，带动旋转单元旋转，输送介质到旋转单元上，介质经旋转单元加速后被甩出；也可以是电磁装置，例如，将介质进行极化处理后输入电磁装置内，在电磁场作用下介质被加速后离开电磁装置。所述的介质加速单元工作时，供电方式不限，可以采用发电机、蓄电池、远程能量输送电源、机载核能电源等中的一种或者几种。所述发电机包括但不限于燃料类发电机，在地球上可以是燃油内燃机，氧气取自大气；在月球上可以是类似火箭发动机的配置，使用燃料与氧化剂，如煤油与氧气混合等。发电机的优点是功率可以根据需要扩展，实现重载飞行。太阳能是月球上的可用资源，因此本专利技术中，发电机可利用太阳能转换为电能，作为电力供给单元。作为一种实现方式，在飞行装置上设置太阳帆板，所述太阳帆板可以接收太阳能并将其转换为电能。所述蓄电池可以通过电站进行充电，例如，可以通过月球太阳能电站或者其它类型的电站进行充电。所述蓄电池可以通过电站充电，电站包括太阳能电站或者其它类型的电站，也可以通过设置在飞行装置上的太阳帆板进行太阳能充电。远程能量输送电源通过远程传输能量，例如电磁波远距离传能，包括微波、光能等，然后转换为电能。机载核能电源可以长时间提供电力。在飞行过程中，介质不断消耗，作为一种实现方式，在介质耗尽前着陆，装载介质后再起飞。介质被输送至介质加速单元的方法不限，可以通过自由落体，通过传动传输、例如传送带传输，或者通过振动传输等。当所述介质加速单元包括驱动单元与旋转单元时，为了减少冲击磨损，旋转单元优选使用轻质材料。作为进一步优选，旋转单元表面设置耐磨涂层，例如金刚石涂层等。另外，旋转单元高速旋转时承受的应力低于其极限屈服应力。所述的反作用力的大小决定了能够起飞的负载质量大小。反作用力的大小与旋转单元的直径(m)、转速(rpm)以及介质被甩出的质量流速(Kg/s)等参量有关。即，其它条件一定，通过控制旋转单元的直径(m)、转速(rpm)以及介质被甩出的质量流速(Kg/s)可以控制反作用力大小，从而控制能够起飞的负载质量。当介质被甩出的质量流速一定，以及其它条件一定的情况下，反作用力与旋转单元的直径(m)、转速(rpm)成正比关系。例如，下表是采用高速电机驱动叶片实现的反作用力以及在月球起飞的极限质量。从上表中可以看出，当设定月壤甩出的质量流为0.1Kg/s，使用直径为100毫米的叶轮，在75000rpm转速下，月壤甩出的速度为392.7m/s，可以实现约39N的反作用力。月球引力常数约为地球的1/6，因此，该反作用力可以带动起飞的负载质量约为24Kg。在同等条件下，使用直径为200毫米叶轮，可以实现48Kg级的负载起飞；使用直径为400毫米的叶轮，可以实现96Kg级的负载起飞。高速电机可以驱动叶片实现10000-600000rpm的转速，因此可以带动起飞的负载质量很大。本专利技术还提供一种月球飞行装置，包括电源、介质加速单元与介质储存单元；工作状态时，电源为介质加速单元供电，介质加速单元工作，介质自介质储存单元输送至介质加速单元，在介质加速单元被加速后脱离介质加速单元，产生的反作用力克服月球引力，带动飞行装置起飞。作为优选，所述月球飞行装置还包括喷出单元，介质经喷出单元后脱离介质加速单元。作为进一步优选，所述喷出单元包括第一喷出单元与第二喷出单元，介质被加速后通过第一喷出单元脱离介质加速单元，产生的反作用力用于克服月球引力，通过第二喷出单元后脱离介质加速单元，产生的反作用力用于控制飞行方向。作为进一步优选，所述第一喷出单元设置在飞行装置底部，第二喷出单元设置在飞行装置侧面。所述电源可以是发电机，也可以是蓄电池。所述发电机包括但不限于使用燃料与氧化剂的火箭发动机。发电机的优点是功率可以根据需要扩展，实现重载飞行。太阳能是月球上的可用资源，因此本专利技术中，发电机可利用太阳能转换为电能，作为电力供给单元。作为一种实现方式，在飞行装置上设置太阳帆板，所述太阳帆板可以接收太阳能并将其转换为电能。所述蓄电池可以通过太阳能进行充电，例如，可以通过月球太阳能电站进行太阳能充电，也可以通过设置在飞行装置上的太阳帆板进行太阳能充电。作为优选，所述飞行装置还包括探测器，用于进行探测、考察、研究等目的。作为优选，所述飞行装置还包括通讯器，用于进行通讯联系。作为优选，所述飞行装置还包括中央控制器，用于协调控制整个飞行装置。本专利技术提供了一种在月球上的飞行新方法，月球上由于无大气而无法借助大气浮力进行飞行，本专利技术利用月球上存在的介质，该介质通过介质加速单元加速后脱离介质加速单元而重新回归月球，通过动量守恒效应产生反作用力克服月球引力而巧妙地实现飞行目的，突破了月球的地面形貌对科学考察的障碍，可拓展人类对月球的探测、考察、开拓能力。附图说明图1是本专利技术实施例1中月面飞行装置的结构示意图。图2是本专利技术实施例2中月面飞行装置的结构示意图。图3是本专利技术实施例3中月面飞行装置的结构示意图。图4是本专利技术实施例4中月面飞行装置的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在月球上的飞行方法，其特征是：采用月球上的介质与介质加速单元；/n在电力作用下，介质加速单元工作，输送介质到介质加速单元，介质在介质加速单元被加速后脱离介质加速单元，由于动量守恒效应产生反作用力，该反作用力克服月球引力，带动负载起飞。/n

【技术特征摘要】
1.一种在月球上的飞行方法，其特征是：采用月球上的介质与介质加速单元；
在电力作用下，介质加速单元工作，输送介质到介质加速单元，介质在介质加速单元被加速后脱离介质加速单元，由于动量守恒效应产生反作用力，该反作用力克服月球引力，带动负载起飞。


2.如权利要求1所述的在月球上的飞行方法，其特征是：所述介质是固体介质或者流体介质；
作为优选，所述固体介质是土壤、沙砾、岩石中的一种或者几种；
作为优选，所述流体介质是水。


3.如权利要求1所述的在月球上的飞行方法，其特征是：所述介质加速单元包括驱动单元与旋转单元，在电力作用下，驱动单元工作，带动旋转单元旋转，输送介质到旋转单元上，介质经旋转单元加速后被甩出。


4.如权利要求3所述的在月球上的飞行方法，其特征是：所述驱动单元是电动马达或者电机；
作为优选，所述旋转单元是叶片或者叶轮。


5.如权利要求1所述的在月球上的飞行方法，其特征是：所述介质加速单元是电磁装置，将介质进行极化处理后输入电磁装置内，在电磁场作用下介质被加速后离开电磁装置。


6.如权利要求1所述的在月球上的飞行方法，其特征是：采用发电机、蓄电池、远程能量输送电源、机载核能电源中的一种或者几种为介质加速单元供电。


7.如权利要求1所述的在月球上的飞行方法，其特征是：利用月球上的太阳能站，将太阳能转换为电能，为驱动单元供电。


8.如权利要求1所述的在月球上的飞行方法，其特征是：介质通过传动传输、振动传输或者自由落体输送至介质加速单元。


9.如权利要求1所述的在月球上的飞行方法，其特征是：在介质耗尽前着陆，装载介质后再起飞。


10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的在月球上的飞行方法，其特征是：所述介质加速单元由驱动单元与旋转单元组成，通过控制旋转单元的直径、转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文武，王玉峰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33