新世纪空天动力展望

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1、新世纪空天动力展望高歌北京航空航天大学航空发动机气动热力重点实验室摘要:根据新世纪科技前沿的最新动态，提出了空天动力的展與，包括波能推进、真空零点能发动机、反物质发动机等新概念与能源动力装置，也提出了一些对现行发动机的改进措施关键词:波能推进:真空能;反物质发动机C在1992年庆祝我国航空发动机泰斗宁晃教授八十寿辰的会上，宁教授对航空发动机的发展趋势的讲话至今令人深思。他说:”航空燃气轮机性能改进的主要途径是提高压比和涡轮前温度，但提高是有限度的。围绕着这二个指标的研发方向己经使航空发动机越来越复杂，过度复杂就会走向反面，走向死亡。应当研究

2、新原理、新技术，开发更高性能的新型发动机。"进入二十一世纪后，对空夭动力的发展从物理学基础原理、力的木质、能源动力新概念、实施可能性等方面重新思索和定位，对于空夭能源动力研究应是不无裨益的。I力的本质与推力基本形式在日常生活与技术屮，我们早已习惯"力“这一术语，但却很少思索力的本源。一般而言，连续介质中力的出现与动量梯度的存在关联在一起。实际上，力的起源是与能量梯度连在一起的。可以证明能战在空间中的不均匀分布与力的产生紧紧关联，当能量释放（或辐射）在单一方向进行时可获得最人的力值;力的人小则可表示为：F=-N/V式中F为能量沿X单一方向释放

3、时的力，N为X方向的能量释放功率，V为X万向能量传输速度。从（1）式可看出，在同样释放功率的情况下，能量传输速度越低则推力越大。当能源以速度U在能量传输的反方向运动时，推力则可表示为：F=N/（U-V）能量传输可以通过质量传输或波传输二种方式完成。根据动量原理通过质量传输方式获力是人类应用最广的模式，例如螺桨推进、喷气推进、机说升力、泵等等。通过质量传输获力的模式尽管在科技上有着广泛的应用，但却冇着明显的缺点:力的产生与固体、液或气体的质量移动关联，因而无法避兔摩擦、振动、噪音及其它负面效应。再谈波传输获力形式。众所周知，波的辐射、吸收及固

4、面反射均产生能战梯度，因而也均可产生力。波分为纵波及横波二大类声波是纵波通常意义的麦克斯韦尔电磁光量子是赫兹横波（矢波），而列别捷夫发现的光压现彖则与电磁纵波（标量波）有关。由于光乃至声的速度都太高，光波与声波产生的推力都微乎其微而无实际用途，也长期末引起人们对波推进的注意。实际上生物广泛使用非定常运动产生的横波推进技术，但对人类而言，利用纵波却更为方便。如能把光速降至0.3米/秒，则光能推进的力就可増大I•亿倍。2001年美国哈佛大学己成功地完成了在领蒸气中将光速降至17米/秒的试验，为光能推进铺垫了一块重要基石。根据波推迸的理论计算，人

5、体如能依靠自体内能（0.1马力）进行单-向辐射，当辐射波速低于0.07米/秒时，人体就能空中白浮。低波速光能推进技术将允许人们研制吒能航空又能航天的E行器。除了光波之外，英它波推进技术也冇研究价值，如声波、挠场波、流体涡波等，关键在于降低波速技术。2新能源概念进入二十一世纪能源革命将成为科技突破首屈一指的领军项目。己经发现宇宙中可见物质只占4.6%o而暗物质、暗能量却高达95.4%!暗物质及暗能量的发现，将从根本上改变人类的物质观。对真空的认识也发生了突变，从过去认为真空中一无所有，变成”真空是一种凝聚态“（李政道语），真空是能量海，蕴藏养

6、1019克/立万厘米的巨额能量!质量与真空的相互作用产生万有引力，电荷与真空的作用产生电磁场，旋转物质与真空的相互作用产生挠场。从真空中提取能量，将成为不久的现实。2001午在英国举行的国际场推进学术会议提出：1•二十世纪是核能世纪，二十一世纪是真空零点能世纪。2•将在五年内造出莫空零点能发动机。2002午欧洲核子研究中心制造了五万个反氢原子，但更惊人的消息是，发现正、负质子的核结构基本上没有区别。NASA2003年7刀透露出来的消息，己把反物质发动机列为NASA今后十年三大绝密科研项H之一。以上能源新概念将引发以下儿种新概念动力系统的研制

7、：I.真空能发动机。这种发动机依•靠初始动力运转Z后，将从真空屮捉取能呈（免费午餐）维持运转并捉供飞行器所需动力。事实上，电磁原理的真空能提取装置己经获得了输入能戢为1,输出能虽为4〜20的成果，而以水为工质的流体机械装置也己经获得输出比为254的成果。以气体为工质的真空能装置也是为期不久了。流体工质的真空能提取装置使用旋涡自维持原理，亦可称为旋涡能动力装置。真空能发动机的另一发展方向就是与现有能源相配合，实现现有能量的重复使用或能量的高效利用。真空能发动机的研制终将实现现代科学奠基人N・Tesla的预言:"Weshallhavenonee

8、dtotransmitpoweratallEremanygenerationspass,ourmachinerywillbedrivenbyapowerobtainableata