[发明专利]一种用于空间真空推进的超高速旋转系统

说明书

摘要：一种用于空间真空推进的超高转速旋转涡轮机系统。该系统达到超高角速度，并且使用稀疏气体分子、电子、光子以及辐射作为弹射材料来产生推进。该系统连续充电以保持超高角动量。感兴趣的系统通过释放量的推进剂气体和通过叶片的桨距来控制速度以及向前和向后的方向。该系统将通过电能获得的超高转角角动量转换为线性动量，使气体和重量轻的物质达到极大的速度。该系统工作在气体压力和相关质量(被动推进)的下端以及高速(极大的)的转速。

背景技术

本发明一般涉及超高转速旋转涡轮机系统的系统和方法。更具体地说，本发明涉及一种使用超高转速旋转涡轮机系统在空间中加速，行进和减速的系统和方法。

本发明旨在满足对空间可控推进系统的需求。当前的推进系统是基于强大的化学燃烧或较不强大的等离子体离子推进器。离子推进器的输入功率为1-7千瓦，排气速度为20-50公里/秒，推力为20-250毫牛顿，效率为60-80％(1)基于化学燃料的内燃机可提供53,000至95,000磅力(240至420kN)(2)。

另一方面，具有涡轮机的典型喷气发动机使用具有内部涡轮梁结构的中空钛风扇叶片，以在低重量下实现强度，刚度和鲁棒性。刀片转速可以到的3300转/分钟，速度为1730公里/小时，远高于声速。

在叶片中设计了激光钻孔，用于金属刀片在熔点下进行冷却。

在这样的系统中，气流大约为每秒1,440公斤(3,170磅)，总压力比>＝52：http://en.wikipedia.org/wiki/Rolls-Royce_Trent(2)。

喷气系统的当前排气速度在起飞时在飞机背面约为250mph。

等离子体离子系统的排气速度约为20-50公里/秒。然而，它们在推力的下端约为20-250百万牛顿。据Edgar Choueiri称，离子推进器的输入功率为1-7千瓦，排气速度为20-50公里/秒，推力为20-250毫瓦，效率为60-80％。(2)

目前，空间推进设计基于没有涡轮机系统的火箭室。该专利申请旨在满足对空间中的超高转速推进系统的需求。有可用的商用电动机，转速范围为500.000至1.000.000(4)。

高速旋转装置在地球上存在两个限制。首先，摩擦力阻碍高速旋转，重力作用在单向力作用下阻碍了高速旋转动力学中力的对称性。然而，在空间上，这两个关于旋转运动的障碍已经过时了。理论上，高转速涡轮机的叶片尖端可以加速，直到光速的理论极限给予旋转系统所需的能量。在绝对真空和重力不足的空间数量级下，可以实现更高的转速动态。理论上，在真空中的涡轮机系统中，气体可以与叶片尖端的角速度相关。我们可以说，气体分子可以在1米刀片周长的10.000.000rpm系统内达到10.000.000米/分钟的速度。10.000.000米/分钟转换为每小时600.000公里的速度。以该速度排出的10kg气体可以使100公斤的航天器达到60.000公里/小时的速度。

从字面上看，太空中的气体速度没有限制。超新星爆炸将大部分或全部的恒星物质以大约10％的光速驱动，即约30,000公里/秒。这些喷射是高超声速的：假定星际介质的典型温度为0 000K，马赫数最初可以>1000。(4)

鉴于材料科学和3D印刷技术的最新发展，毫无疑问，高耐热，强材料可用于超高涡轮机结构。

感兴趣的发明在某种意义上是独特的和创造性的，即与化学能量驱动的大气压系统不同，所提出的系统电动驱动到空间中的超高RPM水平，并以天文速度被动地排出气体和其他轻质材料以产生推进。