專利名稱：通過(guò)向不對(duì)稱電容器引入受控等離子體環(huán)境來(lái)產(chǎn)生定向力的系統(tǒng)、設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不對(duì)稱電容器。本發(fā)明尤其涉及通過(guò)引入受控等離子體環(huán) 境，利用不對(duì)稱電容器來(lái)產(chǎn)生力。
背景技術(shù)：
已知當(dāng)提供足夠的功率時(shí)，不對(duì)稱電容器表現(xiàn)出合力。不對(duì)稱電容器一 般是一種具有幾何上不同的電極表面面積的電容器。被加上電壓的不對(duì)稱電 容器周圍的電場(chǎng)產(chǎn)生不平衡力，因此產(chǎn)生小幅度的動(dòng)力。過(guò)去幾十年的挑戰(zhàn) 在于產(chǎn)生動(dòng)力所要求的能量的量，也就是推力功率比。雖然重量輕，但是不 對(duì)稱電容器模型已顯示出產(chǎn)生足夠的力來(lái)克服它們本身質(zhì)量的重力效應(yīng)的 能力，所要求的能量的量不允許對(duì)這個(gè)特點(diǎn)的實(shí)際的、商業(yè)化的應(yīng)用。另一 個(gè)挑戰(zhàn)在于"空間電荷限制電流"飽和點(diǎn)(又稱為"電荷空間限制")或給定 體積的空間所能容納的帶電粒子的限制。給定體積中的粒子數(shù)量限制了該體 積中所能產(chǎn)生的力的大小。
由于各種原因，很多研究人員利用離子及其運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力。 一些美國(guó) 專利描述了涉及不同環(huán)境中的動(dòng)力的靜電電荷。通過(guò)參考將這些專利合并于
此。例如，1934年9月授予Brown的美國(guó)專利No. 1,974,483涉及通過(guò)在可 充電體積和關(guān)聯(lián)電極的系統(tǒng)中提供并維持高電勢(shì)的靜電電荷來(lái)產(chǎn)生力或動(dòng) 力的方法。1949年1月授予Hergenrother的美國(guó)專利No. 2,460,175涉及通過(guò)
分子與用負(fù)電勢(shì)提供能量的導(dǎo)電部件之間的吸引力將氣體分子電離并移開(kāi) 分子的離子真空泵。1952年2月授予Mallinckrodt的美國(guó)專利No. 2,585,810 涉及用于推進(jìn)飛行器的射流推動(dòng)設(shè)備以及電弧設(shè)備。1953年4月授予Hertzler 的美國(guó)專利No. 2,636,664涉及使氣體分子受到電離力，導(dǎo)致它們?cè)陬A(yù)定方向 上運(yùn)動(dòng)的泵送方法。1956年10月授予Lindenblad的美國(guó)專利No. 2,765,975 涉及通過(guò)氣體的電暈放電效應(yīng)，不需要移動(dòng)部分的氣體的運(yùn)動(dòng)。1960年8月授予Brown的美國(guó)專利No. 2,949,550涉及利用用于產(chǎn)生力的電勢(shì)來(lái)獲得結(jié) 構(gòu)與周圍介質(zhì)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)電設(shè)備。1964年2月授予Gehagen的美國(guó) 專利No. 3,120,363涉及利用離子放電的比空氣重的飛行設(shè)備以及推動(dòng)和控 制方法。2001年9月授予Campbell的美國(guó)專利No. 6,317,310涉及的方法和 設(shè)備公開(kāi)了將兩個(gè)空間上不對(duì)稱的電容器充電至高電勢(shì)以產(chǎn)生推力。
在1959年9月授予Streib的美國(guó)專利No. 2，876，965中可見(jiàn)跨過(guò)機(jī)翼的 氣體分子的非電離應(yīng)用以產(chǎn)生升力。該專利涉及能夠利用機(jī)翼的徑向橫截面 作為有效機(jī)翼來(lái)垂直和水平飛行的環(huán)形機(jī)翼。
Brown觀察到真空環(huán)境中的不對(duì)稱電容器系統(tǒng)的非零合力?？紤]由于在
介質(zhì)(空氣)中沒(méi)有帶電離子產(chǎn)生的情況下從電極蒸發(fā)的帶電離子在電極表面 產(chǎn)生的壓力，可以說(shuō)明這種現(xiàn)象。Brown還觀察到力在設(shè)備與周圍的液體電 介質(zhì)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，§卩，如果將設(shè)備保持在固定位置，則電介質(zhì)移動(dòng)通 過(guò)設(shè)備。此外，如果設(shè)備可以自由移動(dòng)，則介質(zhì)與設(shè)備之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致 設(shè)備向前運(yùn)動(dòng)。這些現(xiàn)象可以通過(guò)這樣的理論來(lái)解釋帶電離子向電極表面 的動(dòng)量轉(zhuǎn)移是產(chǎn)生推力的機(jī)制，因?yàn)槿绻麑⑾到y(tǒng)保持在固定位置，則高能離 子被改變方向，通過(guò)并環(huán)繞電容器，不損失任何動(dòng)量。如果系統(tǒng)可以自由移 動(dòng)，則作為碰撞的結(jié)果，仍然有離子流動(dòng)通過(guò)并環(huán)繞電容器，但是與將系統(tǒng) 固定的情況相比，這個(gè)流動(dòng)要弱很多，因?yàn)殡x子通過(guò)與電極表面的碰撞，損 失了它們的動(dòng)能和動(dòng)量。此外，Klaus Szielasko (GENEFO www.genefo.org Fo/to^e丄i/ er五;cpen'wewr 5/e/ e/<i-5roww ^fecf or 5Vwp/e尸/z;^z'C最纟冬 報(bào)告，2002年4月)注意到當(dāng)系統(tǒng)的極性反轉(zhuǎn)時(shí)，裝置的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有差別，因 此推斷帶電離子受到的靜電力不是推動(dòng)的機(jī)制。支持其潛在原理的進(jìn)一步指 導(dǎo)可由下文獲f尋Canning, Francis X.， Melcher， Cory， Winet， Edwin, 爿sy附me^7.ca/ CapaczYors ^br iVc^iz/w'o"' Glenn Research Center of NASA (NASA/CR-2004-213312), Institute for Scientific Research, 2004年10月，在本 申請(qǐng)要求優(yōu)先權(quán)的臨時(shí)申請(qǐng)之后公開(kāi)。
本發(fā)明之前，產(chǎn)生的動(dòng)電場(chǎng)大量出現(xiàn)這樣的問(wèn)題較高的能量輸入得到 低的輸出或合力。雖然已知不對(duì)稱電容器的一般概念和電離力的利用，但是 不能產(chǎn)生足夠的動(dòng)力消除了許多潛在的應(yīng)用。因此，迄今為止的困難在于， 當(dāng)要求的高電壓的大小必須大到足以在第一位置產(chǎn)生傳導(dǎo)電流時(shí)，增加離子處理推動(dòng)系統(tǒng)中的傳導(dǎo)電流而不增加功耗。
迄今為止的另一挑戰(zhàn)在于，基于上述努力和其它類似的努力，需要的可 接受的高電壓輸入。但是，高電壓輸入具有不希望的二次效應(yīng)。這些效應(yīng)包 括實(shí)質(zhì)上的電磁場(chǎng)和干擾、在周圍物體上的靜電累積、X輻射、產(chǎn)生臭氧、 以及其它負(fù)效應(yīng)。
因此，仍然需要改進(jìn)的不對(duì)稱能量場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生改進(jìn)的動(dòng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供通過(guò)向不對(duì)稱電容器引入受控等離子體環(huán)境來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力和 其它力的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。能流或等離子體從設(shè)備導(dǎo)向外部。本發(fā)明利用 相關(guān)能量場(chǎng)的不對(duì)稱方面，但是將能量場(chǎng)的能量大小提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。通 過(guò)增加等離子體密度、等離子體能量(和等效的等離子體溫度)以及相關(guān)的粒 子速度、或者以上參數(shù)的組合，在部分獲得動(dòng)力的顯著增加。這個(gè)增加允許 將電離動(dòng)力應(yīng)用于迄今為止還未實(shí)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)電磁輻射，例如通過(guò)激光器或發(fā)光二極管(LED) 的環(huán)形陣列，應(yīng)用系統(tǒng)向能量場(chǎng)中引入受控等離子體環(huán)境，向能量場(chǎng)提供能 量。通過(guò)增加等離子體密度、等離子體能量、以及粒子速度、或者以上參數(shù) 的組合，能夠向能量場(chǎng)提供能量。此外，在得到明顯不對(duì)稱的能量場(chǎng)之前， 可向等離子體環(huán)境提供能量。在另一個(gè)實(shí)施例中，相比于以前沒(méi)有電磁輻射 時(shí)要求的電壓電平，本發(fā)明利用電磁輻射以實(shí)質(zhì)上更小的電壓電平顯著增加 了力。有利的是，低電壓能夠減少或消除以前要求向不對(duì)稱電容器引擎提供 能量的高電壓電平所帶來(lái)的負(fù)面的二次效應(yīng)。
本發(fā)明提供一種通過(guò)不對(duì)稱電容器引擎提供力的方法，包括步驟向不
對(duì)稱電容器引擎附近的介質(zhì)中的粒子施加電磁輻射，所述不對(duì)稱電容器引擎 具有至少三個(gè)電極，所述至少三個(gè)電極具有不同的表面面積，并分開(kāi)一定的
距離；向至少一個(gè)所述電極施加電壓，通過(guò)所述不對(duì)稱電容器引擎產(chǎn)生合力； 以及通過(guò)向所述電極的不同組合施加電壓、輻射、或者電壓與輻射的組合， 改變所述力。
本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)，用于產(chǎn)生力，包括不對(duì)稱電容器引擎，包括 至少一個(gè)第一電極和至少兩個(gè)第二電極，所述第一電極具有第一表面面積，每個(gè)所述第二電極具有不同于所述第一表面面積的第二表面面積，所述至少
兩個(gè)第二電極設(shè)置為相對(duì)于所述第一電極互呈角度；電壓源，連接所述不對(duì) 稱電容器引擎，向所述引擎施加電壓，通過(guò)所述引擎產(chǎn)生合力，所述合力的 方向取決于施加在所述第一電極和所述第二電極的不同組合上的電壓；以及 電磁輻射源，適于向所述電極之間的粒子施加輻射。
本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)，用于產(chǎn)生力，包括不對(duì)稱電容器引擎，包括 至少一個(gè)第一電極和至少一個(gè)第二電極，所述第一電極具有第一表面面積， 所述第二電極具有不同于所述第一表面面積的第二表面面積；電壓源，連接 所述不對(duì)稱電容器引擎，向所述引擎施加電壓，通過(guò)所述引擎產(chǎn)生合力；以 及至少一個(gè)電磁輻射源，適于至少向一個(gè)以上所述電極之間的選擇部分施加 輻射。


以上概述了本發(fā)明，下面參照本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，實(shí)施 例在附圖中示出并在下文中描述。但是要注意，附圖僅示出本發(fā)明的一些實(shí) 施例，因此不應(yīng)視作對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明也容許有其它等效的 實(shí)施例。
圖1為本發(fā)明的不對(duì)稱電容器和相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)環(huán)境的示意圖。 圖2A為以相比圖1更簡(jiǎn)化的形式的基線不對(duì)稱電容器的帶電粒子示意圖。
圖2B為施加了電磁輻射(EMR)的不對(duì)稱電容器的帶電粒子示意圖，示 出更大的粒子密度。
圖2C為本發(fā)明加強(qiáng)電磁輻射的帶電粒子示意圖，示出得到的更大的粒 子密度和速度。
圖2d為示出朗繆爾靜電探針的伏安特性的示意圖。
圖3為經(jīng)歷與帶電粒子的碰撞的中性粒子動(dòng)量的動(dòng)力的示意圖。
圖4為不對(duì)稱電容器引擎的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖5a為使用不對(duì)稱電容器的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的橫截面示意圖。
圖5B為圖5A所示實(shí)施例的示意性俯視圖。
圖6為一個(gè)示例性實(shí)施例的功率預(yù)算的示意圖。圖7A為無(wú)人駕駛機(jī)(UAV)的一個(gè)實(shí)施例的示意性立體圖。
圖7B為圖7A的實(shí)施例的示意性俯視圖。
圖7C為圖7A的實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。
圖8A為有人駕駛機(jī)(MAV)的一個(gè)實(shí)施例的示意性立體圖。
圖8B為圖8A的實(shí)施例的示意性前視圖。
圖9A為使用不對(duì)稱電容器引擎的本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意性俯視圖。
圖9B為圖9A的實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。
圖10為圖9A所示實(shí)施例的部分示意性剖視圖。
圖10a為圖10中的飛行器(vehicle)的示意圖，飛行器的體法線軸與地球 法線軸大致對(duì)準(zhǔn)。
圖10b為圖10中的飛行器的示意圖，飛行器的體法線軸與地球法線軸 成一個(gè)角度。
圖11A為從朝向飛行器外圍的體法線軸觀察時(shí)，圖10所示實(shí)施例的部
分示意性剖視圖，示出一個(gè)或多個(gè)的陽(yáng)極、陰極、和/或EMR源。 圖11B為示出圖11A的推動(dòng)矢量的力分量的示意圖。 圖12A為圖IIA所示的不對(duì)稱引擎的部分示意性剖視圖，示出推動(dòng)矢
量的方向變化。
圖12B為示出圖12A的推動(dòng)矢量的力分量的示意圖。
圖13為具有多方向推動(dòng)能力的不對(duì)稱引擎的另一實(shí)施例的示意圖。
圖14為包括圖13所示的具有多方向推動(dòng)能力的不對(duì)稱引擎100的飛行
器的部分示意性剖視圖。
圖15A為飛行器的一個(gè)實(shí)施例的示意性俯視圖，示出用于移動(dòng)飛行器的
不同推動(dòng)位置。
圖15B為示出圖15A所示飛行器上用于加速的不同推動(dòng)矢量的示意圖。 圖15C為示出圖15A所示飛行器上用于恒速的不同推動(dòng)矢量的示意圖。 圖15D為示出圖15A所示飛行器上用于減速的不同推動(dòng)矢量的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)、方法和設(shè)備，通過(guò)在不對(duì)稱電容器中向電極之間的粒子施加電磁輻射(在此或"EMR")將粒子電離，從不對(duì)稱電容器產(chǎn)生力。
電磁輻射在電容器中產(chǎn)生高激勵(lì)態(tài)，例如等離子體態(tài)，用于產(chǎn)生相比于現(xiàn)有 成就更大的力，例如從電容器發(fā)出的動(dòng)力或其它力。這種力的增加是通過(guò)控 制等離子體密度、等離子體能量或粒子速度、等離子體溫度、負(fù)電極(陰極) 與陽(yáng)極相關(guān)的表面面積、以及這些因素的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
不對(duì)稱電容器的不同電極具有不同的表面面積，這種電容器在軸向，也
就是從大電極或負(fù)電極到小電極或正電極的連線方向上獲得合力(net force)。這個(gè)力的方向與電源電壓的極性無(wú)關(guān)，因?yàn)楫?dāng)極性改變時(shí)這些合力 的方向不變。由于表面面積差別大，所以大電極或負(fù)電極上的合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 小電極或正電極上的合力。
一般地，本發(fā)明準(zhǔn)備以優(yōu)選的頻率提供外部能量，將粒子激發(fā)為離子， 或者將離子激發(fā)為高能離子，以產(chǎn)生等離子體條件。本發(fā)明通過(guò)產(chǎn)生等離子 體，提供較小的能量輸入來(lái)獲得較大的力輸出，當(dāng)在電極上施加電壓時(shí)，可 在不對(duì)稱電容器電極之間操縱等離子體。公知的術(shù)語(yǔ)"等離子體"意欲包括 高能的自由移動(dòng)電子和離子的集合，離子也就是失去電子的原子。需要能量 將電子從原子剝離，以產(chǎn)生等離子體。為了產(chǎn)生等離子體而輸入粒子的能量 可以是不同的來(lái)源熱、電、或光(紫外光或激光器發(fā)出的強(qiáng)光)。如果沒(méi)有 足夠的維持功率，則等離子體重新結(jié)合為中性氣體。 本發(fā)明和不對(duì)稱電容器的綜述
圖1為本發(fā)明的不對(duì)稱電容器和相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)環(huán)境的示意圖。 附圖提供對(duì)不對(duì)稱電容器的操作的一些理解，以更好地理解本發(fā)明的創(chuàng)造性 改進(jìn)。表示從帶電粒子轉(zhuǎn)移的動(dòng)量的矢量(即某一方向上的力)的大小既不成 比例也不準(zhǔn)確。電磁場(chǎng)線是近似的。
不對(duì)稱電容器2—般包括第一電極4、第二電極6、介質(zhì)ll，第一電極 4與第二電極6通過(guò)介質(zhì)11分開(kāi)一段距離，介質(zhì)11包括氣體(例如空氣)、 真空(例如空間)、或者液體。空間的真空中的操作一般可有利地使用通過(guò)粒 子的介質(zhì)注入。對(duì)于液體中的操作， 一般引擎會(huì)被加上電壓，與電極之間的 等離子體作用，被供以蒸發(fā)的液體，例如具有氣體性質(zhì)的水蒸氣，通過(guò)下面 討論的關(guān)聯(lián)碰撞足以電離。第一電極具有適當(dāng)?shù)丨h(huán)繞暴露在介質(zhì)中的部分的 第一表面面積，同樣地，第二電極具有第二表面面積，對(duì)于不對(duì)稱電容器來(lái)說(shuō)，這些表面面積不同。此外，每個(gè)電極的絕對(duì)大小和一個(gè)電極與另一個(gè)電 極的相對(duì)大小可導(dǎo)致電極產(chǎn)生的合力的差別。 一般，第一電極為陽(yáng)極，第二 電極為陰極，陽(yáng)極比陰極具有更多的正電荷(電壓)。 一般，陰極的表面面積 更大。電極可具有任何幾何形狀或者與其它形狀的組合，并且在一個(gè)或多個(gè) 電極中具有幾何圖案，例如開(kāi)孔等等。陽(yáng)極例如可以是發(fā)射器線、葉片、或 盤，陰極可以是薄片、葉片、或盤，但是不限于此。電極可以是任何適當(dāng)?shù)?材料，包括銅、鋁、鋼、或者能夠在電極之間建立電磁場(chǎng)的其它材料。 一般， 電極包括導(dǎo)電材料以建立電磁場(chǎng)。對(duì)于一些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，重量、成本、電導(dǎo)率、 結(jié)構(gòu)的整體性、以及其它因素可確定特定電極的確切材料或材料的組合。例 如，可在密度更小和/或電導(dǎo)率更低的材料上使用密度更大和/或電導(dǎo)率更高 的第一材料，形成復(fù)合電極，但是不限于此。此外，電極可以是電連接在一
起的多個(gè)表面，以改變特定電極的表面面積。按照慣例，通過(guò)電源8向陽(yáng)極
施加正電壓，而陰極關(guān)于陽(yáng)極為負(fù)，雖然也可以將極性反轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例
中，可以向兩個(gè)電極都施加電壓，陽(yáng)極通常正電勢(shì)更高?？墒褂媒蛔冸娏?AC) 和直流電(DC)。
當(dāng)在至少一個(gè)電極例如陽(yáng)極上施加電壓時(shí)，因?yàn)榕c電極相比，電極之間 的介質(zhì)相對(duì)地不導(dǎo)電，所以在電極之間產(chǎn)生電磁場(chǎng)。為了本發(fā)明的目的，按 照這樣的電場(chǎng)來(lái)討論場(chǎng)電場(chǎng)12具有變化強(qiáng)度的電場(chǎng)線，在電極之間的中 心點(diǎn)處，電場(chǎng)線一般與電極之間拉伸的線9平行，而在電極附近，電場(chǎng)線彎 曲甚至反轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)14的磁場(chǎng)線在電場(chǎng)線上的任何特定點(diǎn)， 一般都與電場(chǎng)線 垂直。因此，在電極之間的中心點(diǎn)，磁場(chǎng)線一般與線9垂直。電場(chǎng)用于向介 質(zhì)中的粒子16提供能量，產(chǎn)生帶有若干電荷值的離子，磁場(chǎng)用于在離子的 特定位置處的磁場(chǎng)的方向上吸引離子。因?yàn)殡妶?chǎng)和磁場(chǎng)延伸為遠(yuǎn)離從電極到 電極的直線，所以遠(yuǎn)離直線并包圍電極的粒子也受影響。因此，包圍電極的 這種粒子也可以包括在這里寬泛地限定為"在電極之間"的體積中，如電磁 場(chǎng)區(qū)域28所示。術(shù)語(yǔ)"粒子"在這里被寬泛地使用，包括中性粒子和帶電 粒子(即"電離")，除非具體上下文另有指定。粒子可以是分子或原子或亞 原子粒子，例如電子、中子、質(zhì)子，以及其它亞原子粒子。
具體而言，向不對(duì)稱電容器2施加電壓時(shí)，傳導(dǎo)電流從較小的或正的電 極4向較大的或負(fù)的電極6流動(dòng)。根據(jù)安培定律，該傳導(dǎo)電流產(chǎn)生環(huán)繞電容器的方位角磁場(chǎng)。為了清楚起見(jiàn)，在該系統(tǒng)中采用圓柱坐標(biāo)，軸向取為沿著 從負(fù)電極到正電極的線9的方向。"子系"帶電粒子在介質(zhì)(一般是空氣、或 水蒸氣或如上所述引入的其它介質(zhì))中產(chǎn)生，由于與"父系"電子和離子的碰
撞而蒸發(fā)或者從電極表面發(fā)射出去，除了前述電場(chǎng)(eE)產(chǎn)生的力之外，"子 系"帶電粒子還受到洛侖茲力(jXB或enVXB)，其中矢量用黑體字母表示。 這里，"父系"意欲表示承載傳導(dǎo)電流的初級(jí)帶電粒子，而"子系"意欲表 示通過(guò)與父系帶電粒子的碰撞而產(chǎn)生的次級(jí)帶電粒子。在電極6的頂部和底 部，離子由于該洛侖茲力而被向內(nèi)推動(dòng)(在圓柱坐標(biāo)中其中(z) 表示電場(chǎng)的軸向分量，Q)表示磁場(chǎng)方向，(r)表示離子的運(yùn)動(dòng)方向)。
在電極6的上部平坦表面，由于力(-"一 =-z)，離子被向上推動(dòng)，其中， 向上的方向是朝向較小的正電極4的方向。在靠近頂表面的區(qū)域，離子被向 內(nèi)和向上推動(dòng)。在較大的或負(fù)的電極6的下表面，由于電場(chǎng)在電極底部的軸
向分量(z)的反轉(zhuǎn)的方向O)，這樣依次將磁場(chǎng)的方向O)反轉(zhuǎn)，所以離子的向 上運(yùn)動(dòng)被反轉(zhuǎn)。由于遠(yuǎn)離第一電極4，所以這個(gè)區(qū)域的力被認(rèn)為比上部區(qū)域 中的力要弱，導(dǎo)致在軸向分量(z)的方向上的合力?？拷?、較小的電極4 的離子經(jīng)歷類似的運(yùn)動(dòng)，但是是在軸向分量(z)的相反方向上。
動(dòng)(即推動(dòng))力是特定電極的整個(gè)體表面上壓力(通過(guò)與高能離子的碰撞 而產(chǎn)生)的合力，導(dǎo)致電極4上的合力5和電極6上的合力7，電極6上的合 力7與電極4上的合力5方向相反。每個(gè)電極的合力對(duì)準(zhǔn)線9的方向，但是 方向相反(即沿著坐標(biāo)軸系統(tǒng)的z軸)。因?yàn)殡姌O表面面積的差別，所以電極6 上的合力大于電極4上的合力。使用不對(duì)稱電容器的整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)線9的軸 向方向(即從負(fù)的或較大的電極到正的或較小的電極的線的方向)上合力5、 7 的矢量和獲得合成的合力26，與電源的極性無(wú)關(guān)。
雖然關(guān)聯(lián)電子的運(yùn)動(dòng)與離子的運(yùn)動(dòng)完全相反，但是電子的動(dòng)量轉(zhuǎn)移與離 子的動(dòng)量轉(zhuǎn)移相比，被認(rèn)為是可以忽略不計(jì)的。因此，離子向中性粒子的動(dòng) 量轉(zhuǎn)移被認(rèn)為是對(duì)合動(dòng)力做出貢獻(xiàn)的主要機(jī)制。在從較小的電極4遠(yuǎn)離較大 的電極6末端的方向上產(chǎn)生粒子的離子射流18，能夠進(jìn)一步從電容器發(fā)出力。
一般，由于傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)而導(dǎo)致的洛侖茲力的大小的量級(jí)與靜電 力相比可以忽略不計(jì)。但是人們認(rèn)為，當(dāng)?shù)入x子體的局部電流密度由于歐姆 加熱和電導(dǎo)率增加而顯著增加時(shí)，在可能出現(xiàn)強(qiáng)磁場(chǎng)的局部點(diǎn)洛侖茲力也可以足夠大。在這些點(diǎn)，大小的量級(jí)可以為每平方厘米兆安培，因此洛侖茲力 與靜電力相當(dāng)或更大。
有了對(duì)不對(duì)稱電容器的操作的基本理解，下面進(jìn)一步討論本發(fā)明的創(chuàng)造 性方案。在至少一個(gè)實(shí)施例中，在不對(duì)稱電容器電極之間的介質(zhì)的體積中產(chǎn) 生粒子的增強(qiáng)電離環(huán)境，可增加帶電粒子的密度、粒子的溫度、或者這兩者 都增加。增強(qiáng)的帶電粒子可升級(jí)到等離子體級(jí)別的環(huán)境，可根據(jù)等離子體密 度和平均等離子體溫度(因此影響粒子速度)而受控制。術(shù)語(yǔ)"等離子體"意 欲一般地表示由離子、電子和中性粒子構(gòu)成的高度電離氣體。等離子體是與 固體、液體以及普通氣體不同的物質(zhì)態(tài)。
通過(guò)向粒子提供電磁輻射，例如紫外線輻射、紅外線輻射、射頻輻射、 其它頻率的輻射、或者這些輻射的組合，可產(chǎn)生粒子的增強(qiáng)電離環(huán)境。該環(huán)
境一般包括至少部分的等離子體。可使用一個(gè)或多個(gè)電磁輻射源20、 20A來(lái) 提供這種輻射。優(yōu)選地，根據(jù)要電離的粒子使用一定波長(zhǎng)的輻射將粒子升級(jí) 到等離子體狀態(tài)。通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電源22、 22A給源20、 20A供電，電源 22、 22A可與電源8相同。
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以提高從不對(duì)稱電容器得到的合力的值而不需要 增加電源8給電容器的輸入功率。當(dāng)然，電磁輻射源需要輸入功率來(lái)進(jìn)行電 離，從而可能產(chǎn)生受控等離子體環(huán)境。但是，系統(tǒng)的凈增益能夠以顯著的裕 度為電場(chǎng)提供能量，甚至達(dá)到大小的一個(gè)量級(jí)以上。
通過(guò)向電極之間的體積施加電磁輻射，能夠進(jìn)一步為通過(guò)向電極提供功 率而產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中的粒子提供能量。電磁輻射能夠增加電極之間(包括電場(chǎng) 中粒子的體積)的等離子體密度。通過(guò)使用替代的電磁輻射源，電磁輻射還能 夠增加等離子體溫度，等離子體溫度增加粒子速度。在一些實(shí)施例中，對(duì)于 等離子體密度和溫度都能夠增加電場(chǎng)。此外，在發(fā)展顯著的不對(duì)稱能量場(chǎng)之 前，電場(chǎng)能夠被提供能量。
增加等離子體密度和/或等離子體溫度允許通過(guò)不對(duì)稱電容器系統(tǒng)的合 力增加功率輸出，迄今為止成為限制因素，而不管多年的努力。己知的術(shù)語(yǔ) "空間電荷限制電流"(在下文中詳述)是出現(xiàn)飽和之前給定空間中離子的電 荷的最大量，并限制更多的電荷。增加飽和值可允許合力的增加和功率輸出 的增加?，F(xiàn)有技術(shù)致力于有伴隨物限制和復(fù)雜化的高電壓。發(fā)明人通過(guò)允許對(duì)于 不對(duì)稱電容器使用較低的電壓，以及通過(guò)一個(gè)以上波長(zhǎng)的電磁輻射放大給粒 子的能量，發(fā)展了一種在飽和級(jí)別以伴隨物的增加來(lái)增加等離子體密度和/ 或溫度的替代性的、改進(jìn)的方法。結(jié)果是不希望的非線性響應(yīng)，相比于使用 同樣電壓的任何已知不對(duì)稱電容器配置，大大增加了從不對(duì)稱電容器輸出的 合力。在一些實(shí)施例中，增加為大小的一個(gè)量級(jí)以上。有利的是，低電壓能 夠降低或消除迄今為止由于給不對(duì)稱電容器引擎提供能量所要求的高電壓 導(dǎo)致的負(fù)效應(yīng)。
此外，發(fā)明人確定，由于通過(guò)更大的飽和值使用額外粒子的更大的能力， 向電場(chǎng)中注入粒子增加了本發(fā)明的系統(tǒng)能夠提供的產(chǎn)生的力。注入的粒子可 包括氣體粒子，例如氫氣、氦氣、或其它氣體和物質(zhì)。注入可作為不對(duì)稱電 容器操作所處的介質(zhì)的補(bǔ)充，或者代替該介質(zhì)。此外，注入粒子可提高不對(duì) 稱電容器在低于壓力的標(biāo)準(zhǔn)條件(l大氣壓)下操作的能力，例如空間的相對(duì) 真空或者其它低氣壓條件或基本上沒(méi)有氣壓的條件。
圖2A、圖2B、圖2C是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，具有帶電粒子的不對(duì)稱電 容器的示意圖，對(duì)比了力的矢量和的顯著增加。圖2A為以相比圖1更簡(jiǎn)化 的形式的基線不對(duì)稱電容器的帶電粒子示意圖。第一電極4和第二電極6具 有暴露在待提供能量的粒子中的不同表面面積，并且第一電極4和第二電極 6形成基本的不對(duì)稱電容器2配置。電極之間的粒子16(即電磁場(chǎng)28中的粒 子)具有一定的密度和速度24。速度指示特定粒子的能量級(jí)別以及溫度。如 圖1所示，粒子相互作用總體上在不對(duì)稱電容器上形成合力，示出為力26。
圖2B為施加了電磁輻射的不對(duì)稱電容器的帶電粒子示意圖，示出更大 的粒子密度。向粒子施加電磁輻射以合成的合力的方式明顯向不對(duì)稱電容器 提供更大的功率輸出。人們認(rèn)為，施加電磁輻射增加了等離子體密度。電極 4和6能夠以給定的功率級(jí)別操作。電磁輻射源20能夠向粒子16施加電磁 輻射，以向粒子提供能量。具體而言，在至少一個(gè)實(shí)施例中，能夠以激光器、 一個(gè)以上的發(fā)光二極管(LED)、或者其它光子發(fā)射源施加電磁輻射。輻射用 于產(chǎn)生電極之間的介質(zhì)的一部分電離， 一般包括不對(duì)稱電容器所處的介質(zhì)。 優(yōu)選地，激光器使用的波長(zhǎng)是較短的波長(zhǎng)，例如紅外線(IR)和紫外線(UV)或 更短的波長(zhǎng)。例如，對(duì)光電離的研究表明，對(duì)于02為大約1024 nm或小于1024 nm、對(duì)于N2為大約798 nm或小于798 nm的特定頻率，這兩種氣體分 子都將光電離，變?yōu)闇?zhǔn)備好以與通過(guò)高電壓電離的類似分子相同的方式由電 場(chǎng)操縱。雖然頻率可隨著電離的不同效率而改變，但是人們認(rèn)為頻率的商用 可行范圍對(duì)于02為大約750 nm至大約1024 nm，對(duì)于N2為大約248 nm至 大約798nm。這種與氣體具體相關(guān)的頻率有時(shí)候稱為夫瑯和費(fèi)頻率。這些諧 波頻率導(dǎo)致特定氣體以較少的能量輸入電離。較少的能量用于將粒子電離以 產(chǎn)生等離子體有助于更多的每能量輸入單位力輸出。
此外，可以向介質(zhì)提供頻率的組合。在上述實(shí)例中，如果介質(zhì)是包括大 量氧氣和氮?dú)獾目諝?，則可以向介質(zhì)施加特定頻率的能量用于每種成分，以 實(shí)現(xiàn)更有效的電離。此外，可以以不同的頻率施加其它的電磁輻射，即部分 短波，而其它的是長(zhǎng)波，這樣能夠向粒子增加更多的能量?？梢酝瑫r(shí)地或者 以逐步的方式、以不同的次序獨(dú)立地、或者結(jié)合施加給電容器的電壓的次序 向粒子施加頻率。這種同時(shí)的或者有序的施加有利地導(dǎo)致引擎的更高效率。
另一輻射源是使用248 nm的激光器以高能飛秒脈沖將空氣電離(量級(jí)可 能為10"個(gè)粒子/cm3)。此外，系統(tǒng)通過(guò)減少等離子體中和，可使用更長(zhǎng)的波 長(zhǎng)(例如750nmlR)來(lái)穩(wěn)定等離子體，不希望的等離子體中和的發(fā)生是由于與 其它粒子的再結(jié)合而產(chǎn)生中性粒子，不會(huì)以任何實(shí)質(zhì)方式對(duì)力做出貢獻(xiàn)。要 施加的頻率或多個(gè)頻率是示例性的，很大程度上取決于不對(duì)稱電容器操作所 處的介質(zhì)和要被提供能量的特定粒子，可由被提供了在此包含的指導(dǎo)和公開(kāi) 內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員確定，不需要不適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)。這樣的人員一般包括物 理領(lǐng)域例如等離子體物理領(lǐng)域的專家。公開(kāi)內(nèi)容一般地提供通過(guò)除了先前單 純依靠在不對(duì)稱電容器電極兩端的電壓之外的方法，有效地增加粒子能量， 產(chǎn)生等離子體，得到較大的力。
通過(guò)以電磁輻射(例如UV和/或IR光)將不對(duì)稱電容器中和不對(duì)稱電容器 周圍的體積內(nèi)的粒子電離，介質(zhì)的密度和能量增加到產(chǎn)生至少一部分等離子 體的點(diǎn)。等離子體可由電場(chǎng)和磁場(chǎng)加速和控制，電場(chǎng)和磁場(chǎng)允許等離子體受 控和被利用。
增加等離子體密度和溫度具有雙重好處在相同的體積內(nèi)提供更多的粒 子產(chǎn)生分子碰撞，進(jìn)而電離；粒子的能量也被增加，在碰撞過(guò)程中給予更多 的能量。相比于圖2A，更大的電離能力導(dǎo)致更多的碰撞和更大的合力26。更大的等離子體密度允許對(duì)于給定的合力可降低電極上的電壓，并減少
負(fù)的高電壓效應(yīng)。因?yàn)榱Ｗ颖皇┘覷V或IR頻率或其它電磁能量，所以更
低的電壓是可能的。
人們認(rèn)為本發(fā)明還提出了涉及空間電荷限制電流的飽和的兩個(gè)不同的 限制性物理定律。 一種類型是電子從負(fù)電極的發(fā)射，并且被認(rèn)為還包括離子 從正電極的發(fā)射。例如，在真空二極管中可觀察到這種現(xiàn)象。 一般，電子從 陰極的發(fā)射速度支配了空間電荷限制電流的飽和，由于該發(fā)射速度受加熱的 陰極的熱電子發(fā)射的限制。這意味著發(fā)射速度似乎要在一定的施加電壓時(shí)達(dá) 到其最大值。
第二種類型的飽和是在電極周圍的等離子體鞘區(qū)中的電子密度(以及離 子密度)的飽和。人們認(rèn)為與上述第一種飽和相比，對(duì)于不對(duì)稱電容器的情況， 第二種飽和更重要，因?yàn)榻橘|(zhì)(例如空氣)通過(guò)與父系帶電粒子的碰撞而電離 形成等離子體。
下面是在結(jié)構(gòu)的表面(在此是電極的表面)附近等離子體表現(xiàn)出的一般現(xiàn) 象的簡(jiǎn)單說(shuō)明。等離子體趨于將施加在它上面的電勢(shì)屏蔽，該屏蔽的邊緣基 于等離子體的密度和溫度而變化。屏蔽的厚度稱作"德拜長(zhǎng)度"，等離子體 屏蔽內(nèi)的區(qū)域稱作"德拜球"(不必靠近壁)，或者對(duì)于靠近壁的區(qū)域稱作"等 離子體鞘層"。
德拜長(zhǎng)度與電子溫度的平方根成比例，與等離子體密度的平方根成反比
例。例如，考慮對(duì)這個(gè)長(zhǎng)度的粗略估計(jì)，利用離子密度為每立方米1.0E+15 個(gè)粒子(，/m3，，)，電子溫度為10KeV，得到的結(jié)果為德拜長(zhǎng)度(或者離子云的 厚度)大約為2.3cm。如果增加等離子體溫度，特別是電子溫度，而不改變其 密度，則會(huì)觀察到德拜長(zhǎng)度或鞘層厚度增加。另一方面，如果增加等離子體 密度而不改變其溫度，則會(huì)觀察到德拜長(zhǎng)度或鞘層厚度縮小。
在等離子體鞘層中，由于電子速度和離子速度的差異，存在電勢(shì)梯度。 在負(fù)電極產(chǎn)生的鞘層趨于抵制過(guò)量的輸入電子，而在正電極產(chǎn)生的鞘層趨于 抵制過(guò)量的輸入離子。這種屏蔽導(dǎo)致鞘層內(nèi)電子密度和離子密度的穩(wěn)定狀 態(tài)。
描述圖2C前先參照?qǐng)D2D，圖2D示出朗繆爾靜電探針的伏安特性，作 為向不對(duì)稱電容器提供電磁輻射時(shí)似乎要發(fā)生的飽和中的變化的可能說(shuō)明。電流不是準(zhǔn)確地按比例，實(shí)際的電子電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子電流(例如大小的3 個(gè)數(shù)量級(jí))。
為了產(chǎn)生曲線，改變施加在探針(未示出)上的電壓并測(cè)量探針收集的電 流。Vf是等離子體懸浮電勢(shì)(即對(duì)于完全為零的電流的探針電勢(shì))，Vp是等 離子體電勢(shì)。對(duì)于不對(duì)稱電容器的情況，可以對(duì)該特性進(jìn)行模擬?？紤]Vf 作為剛好向系統(tǒng)施加電壓之前的條件的點(diǎn)，即零。如果向系統(tǒng)施加可變電壓， 則很可能出現(xiàn)以下情況。在初始階段，由于電子電流和離子電流都增加，所
以電流增加。這通過(guò)對(duì)于負(fù)電極的從Vf到B和對(duì)于正電極的從Vf到C的 V-I特性看出。當(dāng)施加的電壓達(dá)到負(fù)電極電勢(shì)變?yōu)?Vf的點(diǎn)時(shí)，離子電流達(dá)到
穩(wěn)定狀態(tài)，即離子電流飽和。該電流稱為"玻姆電流"。雖然由于在正電極
電勢(shì)為+Vf (假定Vp-2VfX))的點(diǎn)電子電流仍在增加所以總電流增加，但是會(huì) 達(dá)到這種穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)施加的電壓達(dá)到正電極電勢(shì)變?yōu)閂p的點(diǎn)時(shí)，由于電 子電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，所以總電流飽和。但是，如果施加的電壓進(jìn)一步增加 到落入等離子體鞘層的電勢(shì)大于將原子電離的勢(shì)能的值，則電流在點(diǎn)D突然 增加。在沒(méi)有進(jìn)行在此公開(kāi)的改進(jìn)的一些電容器中，點(diǎn)D對(duì)應(yīng)于從23kV到 30kV的范圍。將電壓增加到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)該點(diǎn)不會(huì)獲得實(shí)質(zhì)的相應(yīng)的好處。
考慮兩個(gè)不同的實(shí)例，不對(duì)稱電容器以不同的施加電壓運(yùn)行，情況l是 對(duì)于30kV為1克/瓦特，情況2是對(duì)于110kV為324克/瓦特，位于V-I特性 曲線上。對(duì)于正電極，情況2位于曲線上某處Vf與C之間的點(diǎn)，對(duì)于負(fù)電 極，情況2位于曲線上某處Vf與B之間的點(diǎn)。在一些情況下，該點(diǎn)可離開(kāi) 點(diǎn)B，但是一般應(yīng)該與對(duì)于正電極的點(diǎn)對(duì)稱，以獲得更大的力。
情況1位于飽和電子電流狀態(tài)某處的點(diǎn)，即對(duì)于正電極在C與D之間， 對(duì)于負(fù)電極在與左邊對(duì)稱的點(diǎn)。人們認(rèn)為對(duì)02和N2分子使用UV、 IR或者 RF或者其它電磁輻射的光電離、加熱、或者其組合充分提高了能量級(jí)別， 導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)電子脫離各個(gè)原子(g卩"電離")，使得粒子能夠以與通過(guò)高 電壓電離的類似分子相同的方式受電場(chǎng)操縱。充分的能量產(chǎn)生等離子體。人 們認(rèn)為，因?yàn)轱@示出電離會(huì)改變等離子體密度并改變鞘層內(nèi)的等離子體狀 態(tài)，所以電離改變了空間電荷限制電流的飽和。現(xiàn)在參看V-I特性曲線，電 離會(huì)增加等離子體電勢(shì)Vp以及Vf。因此，曲線會(huì)移向右方。這種移動(dòng)會(huì)增 加飽和電流的值。玻姆電流表示為其中"。是背景等離子體密度，e是電子電荷，A是探針表面面積，K是玻爾 茲曼常數(shù)，7;是電子溫度，M是離子質(zhì)量。該方程式還表明，可通過(guò)增加等 離子體密度和電子溫度來(lái)增加離子電流的飽和值。人們認(rèn)為對(duì)于電子電流這 也是成立的。
圖2C為本發(fā)明加強(qiáng)電磁輻射的帶電粒子示意圖，示出得到更大的粒子 密度和速度。通過(guò)增加能量來(lái)增加速度。利用UV和/或IR光的電離能夠產(chǎn) 生弱電離(即部分)等離子體。此外，UV和/或IR光作為電磁輻射的形式，能 夠顯著提高等離子體密度。除了從電磁輻射源20提供電磁輻射外，如果還 采用一些其它方法加熱等離子體，飽和電流的值將進(jìn)一步增加。通過(guò)另一個(gè) 電磁輻射源20A以不同的頻率施加電磁輻射，能夠與增加等離子體密度獨(dú)立 地進(jìn)行等離子體加熱。優(yōu)選地，利用源20、 20A的多個(gè)頻率，同時(shí)進(jìn)行增加 等離子體密度和等離子體加熱。在一個(gè)實(shí)施例中，源20、 20A可以是能夠輻 射多種波長(zhǎng)的單一裝置、或者多個(gè)裝置。通過(guò)從帶電粒子的轉(zhuǎn)移給予中性粒 子的總動(dòng)量(p)是質(zhì)量與速度的乘積(p-mv)。因此，從圖2c中的帶電粒子16 到中性粒子(如圖3中16A、 16B、 16C所示)的總動(dòng)量轉(zhuǎn)移不僅因?yàn)閰^(qū)域28 中更大的質(zhì)量而具有更大的數(shù)目，而且因?yàn)楦蟮乃俣仍黾恿藴囟榷哂懈?高的能量。
有若干方法來(lái)增加等離子體的能量。其中一種是使用射頻(RF)電磁輻射。 在這種方法中， 一般可采用三種不同的頻率范圍電子回旋頻率、低混雜頻 率、以及離子回旋頻率。另一種途徑是使用將中性粒子束注入等離子體的方 法。在這種方法中，高速中性粒子被注入等離子體，這些高能中性粒子通過(guò) 與能量較低(低速)的離子的碰撞而失去電子，變?yōu)楦吣?高速)離子，能量較低 的離子由于接收這些電子，進(jìn)而變?yōu)榈退僦行粤Ｗ?。但是這種方法需要產(chǎn)生 這種高速中性粒子束的裝置，進(jìn)而需要大電源。另一方面，利用磁控管和例 如類似于微波爐的功率源，能夠?qū)崿F(xiàn)等離子體的RF加熱。
上述加熱方法使用外源。如果沒(méi)有這些外源，那么希望通過(guò)歐姆加熱和 通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)磁壓力的壓縮來(lái)加熱，從而在內(nèi)部進(jìn)行等離子體的一些加熱是合 理的。但是，由于等離子體的電阻率與其(電子)溫度的3/2次方成反比，所 以當(dāng)?shù)入x子體溫度上升時(shí)歐姆加熱變得不太有效。因此，此時(shí)使用外源將非常有效。通過(guò)這種方法增加系統(tǒng)中的電流之后，再通過(guò)磁壓縮進(jìn)一步加熱等 離子體，因?yàn)榇藭r(shí)有望在系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。依次進(jìn)行這些不同的加熱方法 或者將這些方法結(jié)合是系統(tǒng)加熱的非常有效的方法。在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明使用UV和/或IR光電離并結(jié)合RF加熱。 增加等離子體密度、特別是結(jié)合增加等離子體能量從而增加速度和等效溫 度、使用上述方法可增加系統(tǒng)的動(dòng)力。相比于圖2B、圖2A，合力26的增加 (不按比例)示出為與圖2C中一樣大。人們認(rèn)為這些方法能夠?qū)?dòng)力的大小提 高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。除了不對(duì)稱電容器2操作所處的具有粒子的介質(zhì)之外，可向不對(duì)稱電容 器提供其它氣體以作為介質(zhì)的補(bǔ)充或代替該介質(zhì)。需要補(bǔ)充的情況例如發(fā)生 在當(dāng)介質(zhì)為空間或其它的沒(méi)有粒子或粒子很少的介質(zhì)時(shí)。例如，可使用氫氣 或氦氣，優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立于大氣、對(duì)于UV或IR光電離而言單一波長(zhǎng)的UV或 IR波長(zhǎng)的復(fù)雜性低、對(duì)于氫離子溫度增加的效應(yīng)允許RF頻率的最優(yōu)化。此 外，可用多種氣體的組合代替單一氣體。此外，例如汽化汞這樣的粒子或者 用于產(chǎn)生并保持推力或其它力的其它粒子可被注入不對(duì)稱電容器操作所處 的體積中。圖3為經(jīng)歷與帶電粒子的碰撞的中性粒子動(dòng)量的動(dòng)力的示意圖。該示意 圖示出中性粒子怎樣對(duì)電容器的合力做出貢獻(xiàn)。該示意圖示出當(dāng)動(dòng)量從圖 2B、圖2C中的帶電粒子16向中性粒子16A、 16B、 16C轉(zhuǎn)移時(shí)基本力的產(chǎn) 生。具有向上矢量的粒子16A對(duì)向上的推動(dòng)起正作用，具有向下矢量的粒子 16B對(duì)向上的推動(dòng)起負(fù)作用，具有水平矢量的粒子16C對(duì)向上的推動(dòng)不起作 用。第一電極4上的合力5A—般向下，第二電極6上的合力7A—般向上， 在不對(duì)稱電容器2上合成的新的力是力5A和力7A的矢量和，以產(chǎn)生合力 26。該力與作用在實(shí)體推動(dòng)裝置上的推力有關(guān)。 一些附加力可從離子射流以 及由改變方向的帶電粒子帶動(dòng)的關(guān)聯(lián)空氣得到。此外，通過(guò)產(chǎn)生脈動(dòng)功率而不是穩(wěn)定功率可獲得更大的效率。系統(tǒng)可脈 動(dòng)地產(chǎn)生電磁輻射施加給粒子、脈動(dòng)地產(chǎn)生電壓施加給至少一個(gè)電極、或者 這兩種方式的結(jié)合。產(chǎn)生脈動(dòng)功率有幾種選擇。脈動(dòng)功率更有效，因?yàn)樗?低了平均功耗。例如，當(dāng)提供的功率為脈動(dòng)(以 10ms的脈沖持續(xù)時(shí)間計(jì) 時(shí)， 100Hz)時(shí)，以 lmA的電流在 25kV的DC穩(wěn)態(tài)下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的不對(duì)稱電容器的實(shí)驗(yàn)和模擬表明力沒(méi)有可測(cè)量的減少，但是不限于此。另一變化是通過(guò)表面紋理、多孔性、或者設(shè)置為穿過(guò)電極的開(kāi)孔來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)電極的表面面積。例如，通過(guò)設(shè)置穿過(guò)電極的開(kāi)孔可增加電極的表面面積。優(yōu)選地，開(kāi)孔可位于電極中，以幫助影響粒子流入電極之間的場(chǎng)或者從電極之間的場(chǎng)流出。此外，可用氧化物或其它材料涂覆電極，以通過(guò)提供附加的粒子源來(lái)增加力?？捎酶吣茈x子和中性粒子轟擊涂層，因此涂層粒子會(huì)加入等離子體中的其它粒子。不對(duì)稱電容器可充當(dāng)連接至電容器、或者引導(dǎo)從電容器發(fā)出的能量的結(jié) 構(gòu)的"引擎"。該引擎實(shí)際上可用于任何領(lǐng)域，包括大氣中、陸地上、太空中(通過(guò)向引擎系統(tǒng)注入粒子來(lái)增強(qiáng))以及海上的交通工具(vehicle)，不管 是有人駕駛還是無(wú)人駕駛，并且實(shí)際上可用于需要?jiǎng)恿?lái)移動(dòng)、或者從電容 器發(fā)出的能夠被引導(dǎo)的大量能量的任何裝置或系統(tǒng)，但是不限于此。此外， 本發(fā)明可應(yīng)用于小物品，包括納米尺度的物品，也可應(yīng)用于較大的物品。本 發(fā)明的另一應(yīng)用是產(chǎn)生能流或者從設(shè)備導(dǎo)向外部的等離子體。在至少一個(gè)實(shí)施例中，不對(duì)稱電容器的移動(dòng)部分很少(如果有的話)，并 且引擎可任意關(guān)閉和打開(kāi)，而不管是否空載，如同在產(chǎn)生動(dòng)力的典型旋轉(zhuǎn)引 擎中的情況。本發(fā)明使用空氣、和/或離散介質(zhì)(例如氫氣、氦氣)、或者代替 空氣的其它介質(zhì)，本發(fā)明的特征在于"數(shù)字"推動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)樗梢允呛苌?或者沒(méi)有模擬部件(例如泵、點(diǎn)火系統(tǒng)、液體燃料控制、壓縮機(jī)、渦輪以及噴 嘴控制)的固態(tài)。燃料電池的電能可轉(zhuǎn)換到陰極和陽(yáng)極、UV和/或IR固態(tài)發(fā) 光二極管和激光器、以及固態(tài)RF發(fā)射器。可根據(jù)與整個(gè)交通工具控制系統(tǒng) 的要求相當(dāng)?shù)臅r(shí)間表上從零到最大值啟動(dòng)的任何值來(lái)控制推動(dòng)。模擬等效物 通常具有維持啟動(dòng)周期，并且可具有最小空載條件和比整個(gè)控制系統(tǒng)要求可要求的長(zhǎng)得多的加速時(shí)間表。因此，具有本發(fā)明的改進(jìn)的不對(duì)稱電容器作為 動(dòng)力引擎，可稱為"數(shù)字"弓l擎。此外，系統(tǒng)可包括用于不對(duì)稱電容器2和/或電磁源20、 20A的便攜電 源。提供便攜性的一種方法是使用化學(xué)能-電能功率轉(zhuǎn)換。這種技術(shù)包括由 氫氣、石蠟、石油和其它燃料供能的燃料電池；光子捕獲或太陽(yáng)電池板；人 工增強(qiáng)光合作用；以及改變基因的生物體。其它技術(shù)包括太陽(yáng)能、儲(chǔ)存的能量例如儲(chǔ)存在電池中的能量、受控核聚變或受控核裂變、以及能夠從連接以 本發(fā)明公開(kāi)的方式使用不對(duì)稱電容器的移動(dòng)物體的固定位置提供電源的其 它源。術(shù)語(yǔ)"固定位置"被寬泛地使用，例如包括地面、固定結(jié)構(gòu)、或者相 對(duì)于不對(duì)稱電容器以不同的方向或速度運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)或者連接電容器的任何 結(jié)構(gòu)。可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行性能預(yù)測(cè)、最優(yōu)化以及調(diào)節(jié)。另一種途徑是通過(guò)等離子 體模擬。與分析這種系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題是高度非線性的，并且顯示出等離子體的磁流體力學(xué)(MHD)處理是適當(dāng)?shù)模驗(yàn)殡姌O周圍等離子體的時(shí)間演化以前后一致的方式將電場(chǎng)和磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。由于這種系統(tǒng)中的等離子體是弱電離的部分等離子體，所以雙流體或三流體MHD處理可用于預(yù)測(cè)性能。對(duì) 于此問(wèn)題可能不需要等離子體的動(dòng)理學(xué)處理，因?yàn)殡娮雍碗x子的速度分布被 認(rèn)為是表現(xiàn)為麥克斯韋分布。但是，動(dòng)理學(xué)處理可用于根據(jù)效率、升級(jí)、以 及控制來(lái)設(shè)計(jì)更實(shí)用的裝置，因?yàn)槟軌蚩紤]到由于輻射(包括黑體輻射、軔致 輻射以及雜質(zhì)輻射)和等離子體中的微觀不穩(wěn)定性而損失能量，這是MHD處 理所不能預(yù)測(cè)的。 實(shí)例l在至少一個(gè)實(shí)施例中，電磁輻射，例如光子(包括UV和/或IR)以及RF 能量能夠被提供到不對(duì)稱電容器系統(tǒng)的體積中。電極可以是至少部分的銅、 鋁、或者其它導(dǎo)電材料。可使用一個(gè)或多個(gè)多孔電極來(lái)增加表面總面積和玻 姆電流。 一個(gè)或多個(gè)(例如LED的環(huán)形陣列)電磁輻射源連接在陽(yáng)極上、陽(yáng)極 與陰極之間、陰極下的位置，或者在這些位置都有電磁輻射源，以向電極之 間(即包圍電極的場(chǎng)的至少某處)的粒子提供能量。其它電磁輻射源可以是使 用具有可變頻率的脈沖磁控管的RF發(fā)射器裝置。在一些實(shí)施例中，優(yōu)選具 有可變頻率的10kW脈沖磁控管?？墒褂蒙逃矛F(xiàn)成技術(shù)激光器或者LED陣列 和RF裝置。有利的是，將電磁輻射源連接不對(duì)稱電容器的方法允許這些源 均勻地處理等離子體。商用激光器使用248 nm的激光，以高能飛秒脈沖將 空氣電離(量級(jí)可能是10"Wcm3)，也使用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的激光(例如750 nm的紅 外激光)來(lái)穩(wěn)定等離子體。通過(guò)穩(wěn)定，該措辭意欲表示波長(zhǎng)較長(zhǎng)的激光減少了 或者避免了等離子體由于離子的重新結(jié)合而中和的現(xiàn)象。但是，為了均勻地 加熱周圍的等離子體，該裝置產(chǎn)生的頻率需要改變，因?yàn)殡娮踊匦l率和離子回旋頻率取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度，并且希望這個(gè)強(qiáng)度在系統(tǒng)中改變。對(duì)DC電流 的波形調(diào)制增強(qiáng)了電離。通過(guò)可變的輸出電流電壓增強(qiáng)了性能調(diào)節(jié)。圖4為不對(duì)稱電容器引擎100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。列出的部件僅僅是示例性的，并不限于此。其它部件可被置換、增加、或從中減少。 一般，引擎100包括不對(duì)稱電容器110，不對(duì)稱電容器110包括陽(yáng)極112和陰極114， 如上所述?？墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)電磁輻射源120、 122向電極附近體積中的粒 子提供一種或多種波長(zhǎng)的輻射，亦如上所述。例如，電磁輻射源120可包括 由一個(gè)或多個(gè)激光器提供UV或IR光的光子源，但是不限于此。類似地， 電磁輻射源122可包括例如由一個(gè)或多個(gè)磁控管提供的RF源，但是不限于 此。為了均勻地加熱周圍的等離子體，該裝置產(chǎn)生的頻率可變化，因?yàn)殡娮?回旋頻率和離子回旋頻率取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度，而這個(gè)強(qiáng)度在系統(tǒng)中變化。電源 118可連接不對(duì)稱電容器110，向至少其中一個(gè)電極提供功率。電源118可 以是能夠向陽(yáng)極和陰極提供能量的任何適當(dāng)?shù)碾娫础ｋ娫?18還可以向一個(gè) 或多個(gè)電磁輻射源120、 122提供能量?；蛘?，電源可以是能夠向單個(gè)元件 提供能量的多個(gè)裝置。粒子源126可連接不對(duì)稱電容器，以提供除了引擎操 作所處的介質(zhì)中的粒子之外的粒子，或者提供代替這些粒子的粒子。例如， 粒子源可以是壓縮汽缸或者用于提供粒子的其它儲(chǔ)存裝置。圖5a為使用不對(duì)稱電容器的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的橫截面示意圖。引擎 100包括不對(duì)稱電容器110，不對(duì)稱電容器110包括陽(yáng)極112和陰極114。在 一個(gè)實(shí)施例中，相比于一般具有較大表面面積的陰極，陽(yáng)極可由一個(gè)或多個(gè) 很多孔的較薄圓盤、葉片、或線制成。陰極114可由很多孔的較厚鋁盤制成， 但是不限于此。多孔性的程度基于包括電極的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性以及其它考 慮(例如穩(wěn)定性)的限制來(lái)確定。電解表面可用例如氧化物膜或者其它涂層涂 覆，以進(jìn)一步提高性能。電磁輻射源120(例如激光器或LED裝置)可以是向待電離的粒子提供要 求波長(zhǎng)的任何適當(dāng)?shù)募す馄骰蚱渌b置。對(duì)于這些粒子，示例性波長(zhǎng)可以是 在UV和IR范圍內(nèi)，例如對(duì)于02小于或等于1024nm，對(duì)于N2小于或等于 768 nm，但是不限于此。還可以使用電磁輻射源122，例如RF加熱裝置， 如上所述。此外， 一個(gè)或多個(gè)反射器124可設(shè)置在待電離的區(qū)域中或周圍。該反射器通過(guò)更均勻地將分子光電離并加熱等離子體、以及通過(guò)將從電容器的場(chǎng)另 外消散的能量改變方向，能夠提高激光裝置和/或RF加熱裝置的效率。 一般， 一個(gè)或多個(gè)支撐件116a、 116b、 116c、 116d或者直接地、或者間接地通過(guò) 連接其它包圍結(jié)構(gòu)(例如引擎外殼128)的支撐件，將支撐陽(yáng)極、陰極、反射 器、或者這些部件的任意組合。引擎100還可以連接更大的結(jié)構(gòu)，如下所述。 為了幫助連接，可使用一個(gè)或多個(gè)引擎支撐件106。電源118可向陽(yáng)極112、陰極114、電磁輻射源120(例如激光器或LED)、 電磁輻射源122(例如RF源)、或者這些部件的任意組合提供電源。粒子源126 可直接地或間接地連接不對(duì)稱電容器110，向電容器提供補(bǔ)充粒子或初級(jí)粒 子(例如在空間中)。一個(gè)或多個(gè)注入噴嘴126A和/或126B可將粒子從粒子源 126導(dǎo)入入口或者電極之間的體積，以提供均勻的、受控的粒子注入。功率 管道102可設(shè)置在固定位置104。或者，電源118可以是便攜電源，在進(jìn)行 刷新或再充電之前，便攜電源至少在一段時(shí)間內(nèi)是自持獨(dú)立于(self-contained independent)固定位置的。圖5B為圖5A所示實(shí)施例的示意性俯視圖。在至少一個(gè)實(shí)施例中，引擎 100的陽(yáng)極112和/或陰極114可包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)孔136，以增加具有開(kāi)孔 的特定電極或多個(gè)電極的脫離表面面積。開(kāi)孔可配置為形成渦環(huán)的圖案或者 其它圖案，以提高電容器的效率和產(chǎn)生的力。開(kāi)孔136允許陰極或陽(yáng)極操作 所處的空氣或其它介質(zhì)通過(guò)電極進(jìn)入陽(yáng)極、陰極、或陽(yáng)極與陰極之間的區(qū)域。 更大的表面面積可為引擎100提供更高的效率。圖6為一個(gè)示例性實(shí)施例的功率預(yù)算的示意圖。電源118(參見(jiàn)上述)可 用于通過(guò)第一電源部分130向不對(duì)稱電容器供電，特別是向陽(yáng)極和陰極(參見(jiàn) 上述)提供功率。 一個(gè)示例性的瓦特?cái)?shù)范圍為大約200瓦特(W)以上，但是對(duì) 于具體應(yīng)用可將這個(gè)值適當(dāng)?shù)乜s放，以優(yōu)化性能，但是不限于此。第二電源 部分132可用于向激光裝置或LED陣列提供功率，參見(jiàn)上述。類似地，一 個(gè)示例性的功率范圍為大約300W以上。第三電源部分134可用于向RF加 熱裝置提供功率，參見(jiàn)上述。對(duì)于此實(shí)施例， 一個(gè)示例性的功率范圍為大約 1500W以上。電源部分可形成為整體的電源或者多個(gè)電源。當(dāng)然，其它實(shí)施 例可具有不同的功率預(yù)算，本實(shí)施例僅僅是示例性的。本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)連接不對(duì)稱電容器，使得不對(duì)稱電容器的動(dòng)力能夠向該結(jié)構(gòu)提供推力。該結(jié)構(gòu)能夠支撐設(shè)備、 一個(gè)或多個(gè)人或者其它生命體、或 者其它感興趣的物品，這里寬泛地稱為"有效載荷"。
圖7A為無(wú)人駕駛機(jī)(UAV)的一個(gè)實(shí)施例的示意性立體圖。圖7B為圖 7A的實(shí)施例的示意性俯視圖。圖7C為圖7A的實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。將 這些附圖相互結(jié)合進(jìn)行描述。UAV 150包括框架152和一個(gè)以上的不對(duì)稱電 容器IOO，框架152連接不對(duì)稱電容器100。各個(gè)引擎采用上述引擎的形式， 包括陽(yáng)極、陰極、 一個(gè)或多個(gè)電磁輻射源，例如一個(gè)或多個(gè)光子發(fā)射器裝置 (例如激光器)和加熱裝置或者它們的組合。UAV還包括適于控制UAV的各 種電子儀器154。在至少一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)功率管道102向UAV提供 功率，功率管道102可連接例如在地面上或者其它固定位置104的遠(yuǎn)程電源。 在一些實(shí)施例中，電源118可設(shè)置在UAV上。UAV還包括傳感器156、 103， 以提供圖像、電磁性、以及數(shù)據(jù)捕獲用于處理和顯示。
優(yōu)選地，UAV 150可包括三個(gè)引擎，雖然也可以使用更多或更少的引擎。 三個(gè)引擎有助于提供平面控制，例如UAV的傾斜、滾動(dòng)和搖擺(yaw)。
通過(guò)引擎100供能的UAV和其它物品的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是聲音小、電磁性、 和/或雷達(dá)橫截面信號(hào)。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)于某些交通工具和飛行器特別有用。
當(dāng)然，其它實(shí)施例可包括有人駕駛機(jī)或地面滑翔機(jī)、導(dǎo)彈、以及地面上、 海上或水下、空中或太空中其它物品的主機(jī)。本發(fā)明形成通用的動(dòng)力系統(tǒng)， 一般用于推動(dòng)。本發(fā)明還產(chǎn)生能流或者從設(shè)備導(dǎo)向外部的等離子體。在一個(gè) 實(shí)施例中，引擎沒(méi)有移動(dòng)部分，能夠降低所有者的總成本，包括購(gòu)買和維護(hù) 成本。
在至少一個(gè)實(shí)施例中， 一些示例性設(shè)計(jì)特征是可變的，范圍廣泛；速度 可變、具有高速能力；聲音小、電磁性、RCS信號(hào)；脈沖功率源可變，范圍 大約為120 160+VDC或VAC， 1.6 160+A、 2+kW;由于移動(dòng)部分很少 (如果有的話)，所以維修率低，對(duì)腐蝕節(jié)點(diǎn)有少量維修。
圖8A為有人駕駛機(jī)(MAV)170的一個(gè)實(shí)施例的示意性立體圖。圖8B為 圖8A的實(shí)施例的示意性前視圖。將這些附圖相互結(jié)合進(jìn)行描述。MAV還可 用作地面滑翔機(jī)。MAV170—般包括框架172、副框架174、通過(guò)適當(dāng)?shù)目?制與框架連接的一個(gè)或多個(gè)引擎100?？蚣?72—般具有用于一個(gè)以上人員 的形狀和大小。電子儀器可改變，在至少一個(gè)實(shí)施例中可類似于飛機(jī)的飛行座椅。副框架174由結(jié)構(gòu)元件形成，連接框架172。副框架174為連接MAV 170的一個(gè)或多個(gè)引擎100提供支撐。引擎可安裝在不同的高度，例如低于 框架172或高于框架172，或者在框架172之間。在一些實(shí)施例中，通過(guò)使 有效載荷的重心更低，更高的高度可提供更大的穩(wěn)定性。
雖然引擎數(shù)量可以變化，但是優(yōu)選地，多個(gè)引擎100可對(duì)于MAV 170 提供姿態(tài)控制。在至少一個(gè)實(shí)施例中，引擎100可相對(duì)于副框架174的一個(gè) 或多個(gè)軸傾斜，以產(chǎn)生具有一定大小和方向的多種推動(dòng)矢量。這種傾斜可以 是自動(dòng)的或人工控制的。
可以自動(dòng)地、人工地、或者將自動(dòng)方式和人工方式結(jié)合起來(lái)進(jìn)行姿態(tài)控 制。例如，控制器176(例如"操縱桿")可提供平面控制，例如傾斜和滾動(dòng) 控制?？刂破?78可提供搖擺控制，通過(guò)駕駛員腳踏在MAV 170上驅(qū)動(dòng)。 控制器可包括必要的電子儀器、線纜、控制線、以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道 的其它部件。此外，MAV170可包括功率控制器180，以控制給一個(gè)或多個(gè) 引擎100的功率。此外，使用陀螺儀或其它穩(wěn)定性控制系統(tǒng)可加強(qiáng)對(duì)MAV 170的控制。
在一些實(shí)施例中，MAV170還可包括救生滑道182，救生滑道用于在緊 急情況下保障MAV上的人員安全。
圖9A為使用不對(duì)稱電容器引擎的本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意性俯視 圖。圖9B為圖9A的實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。將這些附圖相互結(jié)合進(jìn)行描述。 該系統(tǒng)還可包括飛行器148，飛行器148可具有多種形狀，包括例如圓形、 橢圓形、方形、矩形以及各種不規(guī)則形狀的幾何形狀。飛行器148可包括通 信系統(tǒng)158和有效載荷160。有效載荷160可根據(jù)飛行器的用途而變化。例 如，偵察機(jī)可包括各種傳感器作為有效載荷160部分。對(duì)于飛行或使用時(shí)不 同的操作，有效載荷160還可以是可回收的。
為了參考和進(jìn)一步描述以下附圖，將縱軸162限定為通過(guò)飛行器148的 外端。對(duì)于例如圖9A、圖9B所示的圓形對(duì)稱飛行器，縱軸跨過(guò)飛行器的直 徑。體法線軸164限定為以與縱軸162相對(duì)垂直的路徑通過(guò)飛行器148。 一 般，體法線軸會(huì)延伸通過(guò)飛行器的中心部分，特別是對(duì)稱的飛行器。因?yàn)橥?過(guò)限定的圓形體具有單一直徑，可在從體法線軸環(huán)繞體的任何方位上畫出該 直徑，所以圓形飛行器在理論上有無(wú)數(shù)個(gè)縱軸。對(duì)于圖9A、圖9B所示的、能夠在用于飛行的空氣介質(zhì)中使用的示例性實(shí)施例，體法線軸一般與地球法 線軸對(duì)準(zhǔn)，雖然知道飛行器的方位，例如傾斜、滾動(dòng)和搖擺會(huì)改變對(duì)準(zhǔn)的情 況。此外，徑向軸166限定為關(guān)于某一軸(例如體法線軸)環(huán)繞飛行器體的線， 用于指示飛行器的角度方位或者與軸相關(guān)的飛行器位置。此外，徑向軸可用 于指示飛行器上相對(duì)于固定目標(biāo)(例如地面)的一些參照點(diǎn)的角度方位。當(dāng)給 定關(guān)于飛行線路的角度方位時(shí)，按照空氣動(dòng)力學(xué)的術(shù)語(yǔ)，角度方位稱為"搖 擺"。角度方位可用角度或弧度表示。
類似的術(shù)語(yǔ)在此用于拉長(zhǎng)的飛行器。對(duì)于這種飛行器， 一般縱軸164為
主軸，例如在首端和末端之間。橫軸為副軸，例如跨過(guò)寬度。體法線軸一般 在縱軸與橫軸的交點(diǎn)上。徑向軸一般是相對(duì)于參考軸(例如縱軸、橫軸、或體 法線軸)環(huán)繞飛行器外周長(zhǎng)的圓周。在相對(duì)于特定參考軸的任何給定角度方 位，徑向平面限定為與參考軸垂直，或者與相對(duì)于參考軸垂直的、或者由到 參考軸的正確角度構(gòu)成的多個(gè)軸的組合垂直，使得具有作用在徑向平面上的 力分量的力可相對(duì)于參考軸作用在徑向上。
不對(duì)稱電容器引擎100可連接飛行器148。在一些實(shí)施例中，引擎100 可設(shè)置在飛行器外周附近。引擎可繞著外周基本上連續(xù)地延伸，或者可環(huán)繞 外周分成幾部分，或者可設(shè)置在更靠近飛行器中央的其它位置。引擎和引擎 部件的位置可根據(jù)具體的設(shè)計(jì)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在不同部分。 一個(gè)或多個(gè)控制器 可用于駕駛飛行器，可以是自動(dòng)的、人工的、或者遙控的。人們認(rèn)為，設(shè)置 在外周的引擎對(duì)快速運(yùn)動(dòng)提供更大的控制，雖然根據(jù)飛行器的形狀、功能、 以及引擎的不同推動(dòng)部件，該位置會(huì)變化。引擎100可包括一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、 一個(gè)或多個(gè)陰極、以及一個(gè)或多個(gè)EMR源。在至少一個(gè)實(shí)施例中，如下所 述，引擎100可包括一系列陽(yáng)極、陰極、EMR源、或者它們的組合，能夠 被選擇性地提供能量，以提供對(duì)應(yīng)于徑向軸和法線軸的引導(dǎo)下的推動(dòng)部件。
引擎產(chǎn)生的力對(duì)于各個(gè)引擎和對(duì)于整個(gè)飛行器的合力來(lái)說(shuō)，在不同的垂 直方向上(一般指"x-y-z軸")具有力分量。作為示例性和非限制性的目的， 圖9a所示的引擎環(huán)繞飛行器分布，參照體法線軸164描述力和力的分量。 但是，顯然可知，這些力可起作用，可參照其它軸描述，如同被提供了本發(fā) 明的教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的，因此不限于法線軸。
當(dāng)飛行器的形狀可按照上述變化時(shí)，在至少一個(gè)實(shí)施例中，由于飛行器可具有錐形外圍的圓形形狀，所以可使用透鏡狀的形狀。不對(duì)稱引擎100可 設(shè)置在中心部分的橫截面更大的圓形外圍的周圍，用于承載有效載荷。通過(guò)
驅(qū)動(dòng)引擎的陽(yáng)極/陰極/EMR源的各種組合，透鏡狀的飛行器可提供內(nèi)在的方 向穩(wěn)定性。飛行器148可從地面或其它表面發(fā)射。特別地，飛行器可從旋轉(zhuǎn) 式飛機(jī)例如直升機(jī)或者其它飛機(jī)發(fā)射，用于各種功能，包括監(jiān)視、有效載荷 輸送、救生援助、以及其它用途。在至少一個(gè)方面，航空發(fā)射概念可基于類 似于"丟飛盤"的概念，當(dāng)飛行器從飛行中的飛機(jī)(可具有補(bǔ)償性的動(dòng)蕩)脫 離時(shí)可提供飛行器的穩(wěn)定性和速度。當(dāng)引擎響應(yīng)并穩(wěn)定飛行器用于飛行時(shí)， 在排除動(dòng)蕩所需要的時(shí)間內(nèi)，自旋的飛行器可提供回旋慣性穩(wěn)定性。透鏡狀
的飛行器還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)飛行器不需要轉(zhuǎn)彎來(lái)改變航向，或者改變傾斜
度來(lái)改變高度。它通過(guò)向不對(duì)稱電容器引擎的各個(gè)部分提供能量，簡(jiǎn)單地變 向、爬升、或下降。飛行器還可以對(duì)雷達(dá)、熱追蹤和視覺(jué)追蹤具有較弱的可 觀察信號(hào)。飛行器還可以在響應(yīng)中向不對(duì)稱電容器引擎的各個(gè)部分提供能 量，通過(guò)監(jiān)測(cè)飛行器的傾斜和搖擺，在強(qiáng)風(fēng)條件和補(bǔ)償性的動(dòng)蕩下進(jìn)一步穩(wěn)
定。此外，飛行器可包括多個(gè)多方向陰極配置(如圖13和圖14所示)、專有 的或者結(jié)合單一陰極配置(如圖IO所示)。多方向陰極配置可提供附加的正向 和負(fù)向傾斜控制。此外，通過(guò)以關(guān)于體法線軸的徑向平面的角度向不對(duì)稱電 容器引擎的一個(gè)或多個(gè)部分提供能量，在角度^產(chǎn)生具有徑向力分量的推動(dòng) 矢量，飛行器本身可以產(chǎn)生繞著體法線軸的旋轉(zhuǎn)，用于回旋慣性，如圖12A、 圖12B所示。例如，回旋慣性有利于在通過(guò)飛機(jī)產(chǎn)生動(dòng)蕩的恢復(fù)努力期間穩(wěn) 定飛行器。作為對(duì)飛行器148的操作的進(jìn)一步加強(qiáng)，可包括用于運(yùn)動(dòng)的多個(gè) 傳感器。傳感器可提供受限空間的導(dǎo)航。例如，可為自動(dòng)駕駛儀設(shè)置回聲定 位法和三維光學(xué)空間追蹤，使得飛行器能夠進(jìn)入不規(guī)則區(qū)域并進(jìn)行機(jī)動(dòng)。這 種區(qū)域可包括走廊、樓梯、井、通風(fēng)道、洞穴以及其它邊界。
圖10為圖9A所示實(shí)施例的部分示意性剖視圖。飛行器148可連接不對(duì) 稱電容器引擎100，不對(duì)稱電容器引擎100包括一個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱電容器、 指向一個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱電容器的一個(gè)或多個(gè)EMR源。不對(duì)稱電容器110包 括具有不同表面面積的多個(gè)電極，例如一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極112、 一個(gè)或多個(gè)陰 極114。不對(duì)稱電容器110可相對(duì)于法線軸164以角度y安裝。環(huán)繞不對(duì)稱 電容器110的高斯線的排列(如上所述)以角度r產(chǎn)生引導(dǎo)下的合成力，如圖IIA和圖IIB更詳細(xì)所述，合成力一般沿著表面面積中心之間的軸142排列。 圖10a為圖10中的飛行器的示意圖，飛行器的體法線軸與地球法線軸 一般對(duì)準(zhǔn)。圖10b為圖10中的飛行器的示意圖，飛行器的體法線軸與地球 法線軸成一個(gè)角度。將這些附圖相互結(jié)合進(jìn)行描述。圖10所示推動(dòng)矢量相 對(duì)于法線軸164的角度r有助于當(dāng)飛行器移動(dòng)和傾斜、滾動(dòng)、和/或搖擺時(shí)提 供內(nèi)在穩(wěn)定性。在圖10a中，飛行器的體法線軸與地球法線軸144對(duì)準(zhǔn)，也 就是說(shuō)，圖10b所示的角度c7在此近似為零。示例性推動(dòng)矢量140a、 140c 示出為相對(duì)于體法線軸164成角度z，由于體法線軸與地球法線軸對(duì)準(zhǔn)，所 以相對(duì)于地球法線軸144也成角度z。推動(dòng)矢量140a、 140c關(guān)于體法線軸和 地球法線軸有相等的力分量。
如果由于移動(dòng)或者強(qiáng)風(fēng)響應(yīng)，體法線軸164偏離地球法線軸144 一個(gè)角 度a，如圖10b所示，則推動(dòng)矢量140a現(xiàn)在相對(duì)于變換后的地球法線軸144' 傾斜的角度值為(y-a)，同時(shí)保持相對(duì)于體法線軸164的角度;k。相比于原來(lái) 的角度r，對(duì)準(zhǔn)地球法線軸的力分量在較小的傾斜角度(y-力時(shí)更大，因此在 地球法線軸的方向上產(chǎn)生更大的力。與之不同，推動(dòng)矢量140c現(xiàn)在相對(duì)于 變換后的地球法線軸144"傾斜的角度值為(y +的，同時(shí)保持相對(duì)于體法線軸 164的角度y。相比于原來(lái)的角度/，對(duì)準(zhǔn)地球法線軸的力分量在較大的傾斜 角度0^力時(shí)更小，因此在地球法線軸的方向上產(chǎn)生更小的力。推動(dòng)矢量 140a、 140c的相關(guān)力分量產(chǎn)生向右的力矩，使體法線軸164變?yōu)榕c地球法線 軸144 一致。
不對(duì)稱引擎可以是包括陽(yáng)極和陰極的不對(duì)稱電極對(duì)，也可以是多個(gè)陽(yáng)極 和/或陰極。引擎還可包括一個(gè)或多個(gè)EMR源，提供EMR能量，有助于在 電極周圍產(chǎn)生等離子體環(huán)境。有利的是，可向引擎的不同部分提供能量，以 在垂直的方向上在不同位置產(chǎn)生不同的力。例如，可以向一個(gè)或多個(gè)電極施 加電壓，通過(guò)向電極的一些部分提供EMR能量，從這些部分產(chǎn)生的力可以 被放大。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)電極相對(duì)地大于EMR源(允許向不對(duì)稱電容器的部分 集中提供EMR)時(shí)，這種操作模式特別有用。在至少一個(gè)實(shí)施例中，飛行器 148可包括陽(yáng)極、陰極和EMR源，陽(yáng)極和陰極環(huán)繞其外周或者一部分，EMR 源可分為用于陽(yáng)極/陰極的組合的離散EMR源，在飛行器的不同位置供力。 類似地，引擎可在飛行器的不同部分包括多個(gè)陽(yáng)極/陰極的組合，使得能夠向特定的組合提供能量，并且用于這些組合的EMR源在不同位置供力。
為了和這里的描述一致，通過(guò)電源118向不對(duì)稱電容器提供能量。在至 少一個(gè)實(shí)施例中，電源可包括電池電源(例如鎳鎘電池、鎳鹵化物電池、燃料 電池)、以及其它便攜電源。此外，如同所述， 一個(gè)或多個(gè)EMR源120、 122 可用于結(jié)合不對(duì)稱電容器110產(chǎn)生等離子體環(huán)境。此外，引擎100可包括繞 外周設(shè)置的一列或一系列EMR源120、 122，作為能夠結(jié)合一個(gè)或多個(gè)不對(duì) 稱電容器獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的離散源。在本實(shí)施例中一個(gè)或多個(gè)EMR源120、 122可 沿著徑向軸166在不對(duì)稱電容器110的內(nèi)側(cè)和外側(cè)徑向地設(shè)置，如圖9a所 示。在至少一個(gè)實(shí)施例中，EMR源可通過(guò)改變EMR的脈沖寬度(S卩脈沖寬度 調(diào)制)來(lái)改變給不對(duì)稱電容器的EMR，以控制通過(guò)不對(duì)稱電容器110和整個(gè) 引擎100產(chǎn)生的力的大小。在另一模式中，可改變給電極的電壓，還可以結(jié) 合改變EMR的脈沖寬度和電壓。相比于簡(jiǎn)單地改變給電極的電壓，調(diào)制后 的EMR脈沖寬度在從不對(duì)稱電極產(chǎn)生力的速度和力的放大方面可提供明顯 更大的響應(yīng)。
圖11A為從朝向飛行器外圍的體法線軸164觀察時(shí)，圖10所示實(shí)施例 的部分示意性剖視圖，例如圖9a所示的飛行器的一些部分。圖11A示出一 個(gè)以上的陽(yáng)極、陰極、禾n/或EMR源。為了清楚起見(jiàn)，關(guān)于圖11A-圖11B， 以及隨后的圖12A-圖12B，將保持在兩維。但是，如同被提供本發(fā)明教導(dǎo)的 本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的，明顯可知，力可作用并參照三個(gè)垂直軸進(jìn)行描 述，因此不限于兩個(gè)軸。
在不對(duì)稱引擎100的一個(gè)實(shí)施例中，在飛行器148的外周可配置一個(gè)或 多個(gè)陽(yáng)極、陰極、EMR源的陣列，如圖9A、圖9B、圖10所示。部件的數(shù) 量、空間排列、位置可變，所示出的實(shí)施例是為了表達(dá)這樣的概念使用一 個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、陰極、EMR源、或者其組合，以控制推進(jìn)飛行器148的推 動(dòng)矢量的大小和方向。不對(duì)稱引擎100—般包括至少一個(gè)陽(yáng)極、至少兩個(gè)陰 極，陰極相對(duì)于陽(yáng)極相互有角度。陽(yáng)極和陰極可以是在不對(duì)稱引擎的不同的 不對(duì)稱電容器中，或者可以是在具有多個(gè)陽(yáng)極和/或陰極的一個(gè)不對(duì)稱電容器 中。
在至少一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極112A、 112B、 112C可以被選擇 性地提供能量。類似地， 一個(gè)或多個(gè)EMR源122A、 122B以及一個(gè)或多個(gè)陰極114A、 114B可以被選擇性地提供能量。向一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、陰極、和/ 或EMR源提供能量能夠改變不對(duì)稱引擎100產(chǎn)生的推動(dòng)矢量的大小、方向、 或者這兩者。
此外， 一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、陰極、以及EMR源可以在不同的位置交錯(cuò)， 因此選擇性的驅(qū)動(dòng)能夠在推動(dòng)矢量中產(chǎn)生變化。如圖IIA所示，通過(guò)選擇性 地向不對(duì)稱電容器和連接不對(duì)稱電容器或者其一部分的EMR源提供能量， 產(chǎn)生的推動(dòng)矢量140實(shí)質(zhì)上與體法線軸164對(duì)準(zhǔn)。圖IIA所示方向向上的推 動(dòng)矢量140對(duì)應(yīng)于連接引擎的飛行器148的升力。為了得到最大化的推力， 可向所有的陽(yáng)極、陰極、EMR源提供能量。為了得到受扼制的推力，和方向 受控的不同推力，向一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、陰極、和/或EMR源的一個(gè)或多個(gè)組 合提供能量。例如，可結(jié)合陰極114A、 114B向陽(yáng)極112A、 112B、 112C提 供能量。同時(shí)，陽(yáng)極112M、陰極114M、 EMR源122B不提供能量(g卩中性)。 根據(jù)被提供能量的陽(yáng)極、陰極、和/或EMR源的位置，可影響飛行器148在 傾斜、搖擺、滾動(dòng)、加速、減速、以及恒速方面的性能。在至少一個(gè)實(shí)施例 中， 一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、陰極、和域EMR源的組合的部分或"扇區(qū)"可劃分 為環(huán)繞飛行器148的外周成為大約三度的弧度。當(dāng)然，也可以得到其它的組 合和扇區(qū)尺寸。
類似地，如果不對(duì)稱電容器構(gòu)成為使得不同的EMR源可在不對(duì)稱電容 器的不同部分產(chǎn)生等離子體，則不對(duì)稱電容器一般可通過(guò)電壓和選擇性地提 供能量的不同EMR源來(lái)提供能量，以控制不對(duì)稱電容器部分產(chǎn)生的推動(dòng)矢 量以及從整個(gè)不對(duì)稱電容器產(chǎn)生的力。 一個(gè)這樣的實(shí)施例可包括實(shí)質(zhì)上環(huán)繞 飛行器148整個(gè)外周的不對(duì)稱電容器?；蛘?， 一個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱電容器可占 據(jù)整個(gè)不對(duì)稱電容器引擎的顯著部分，例如外周的15%以上，包括分成三個(gè) 或四個(gè)。較小的EMR源可集中于不對(duì)稱電容器的部分。不對(duì)稱電容器產(chǎn)可 以被提供能量，包括環(huán)繞外周，當(dāng)不對(duì)稱電容器保持被提供能量時(shí)，EMR 源可控制不對(duì)稱電容器的特定部分或者部分產(chǎn)生的力。
圖11B為示出圖11A的推動(dòng)矢量的力分量的示意圖。推動(dòng)分量一般在通 過(guò)不對(duì)稱電容器的電極表面面積的中心的線的方向或方位上。例如，在圖10 中，陽(yáng)極和陰極配置為與法線軸164成y角。因此，如圖11B所示，推動(dòng)矢 量140—般與法線軸成y角，但是一般排列在平面168中，由于不對(duì)稱引擎與被提供能量的陽(yáng)極和/或陰極對(duì)準(zhǔn)，平面168與體法線軸對(duì)準(zhǔn)。推動(dòng)分量可
概念地分離為力矢量(如同本領(lǐng)域技術(shù)人員所知)，以提供第一力分量165和 第二力分量167，第一力分量165 —般與體法線軸164對(duì)準(zhǔn)，第二力分量167 在平面168中一般與第一力分量165垂直。力分量的大小根據(jù)推動(dòng)矢量140 的大小和角度y而變化。
如圖11B所示，通過(guò)改變陽(yáng)極/陰極的物理方位，可改變角度為/的推動(dòng) 矢量。根據(jù)具體的不對(duì)稱電容器或其部分的位置和希望的推動(dòng)矢量方向，在 飛行器的不同部分可采用不同的角度。例如，更靠近中央設(shè)置的不對(duì)稱電容 器可以較小的角度y排列，而其它設(shè)置為朝向飛行器外周的不對(duì)稱電容器或 部分可以較大的角度Z排列，但是不限于此。其它變型也可以，包括將不對(duì) 稱電容器或其部分對(duì)準(zhǔn)其它軸，例如縱軸或橫軸，或者其組合。
圖12A為圖IIA所示的不對(duì)稱引擎的部分示意性剖視圖，示出推動(dòng)矢 量的方向變化。圖12B為示出圖12A的推動(dòng)矢量的力分量的示意圖。將這些 附圖相互結(jié)合進(jìn)行描述。這些附圖示意性地示出怎樣通過(guò)向多個(gè)陽(yáng)極、陰極、 和/或EMR源提供能量來(lái)改變推動(dòng)矢量，例如參照?qǐng)D11A所示。在圖12A中， 向陽(yáng)極112A、 112B、 112C提供能量，如圖11A所示。但是，附加的陰極可 以被提供能量，包括114A、 114B、 114C、 114D。因?yàn)楸惶峁┠芰康牟考?幾何轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致高斯線中電子和粒子的流動(dòng)的方向變化，如圖1所示，相比 圖11B中所示的推動(dòng)矢量140，圖12B中的推動(dòng)矢量140可相對(duì)于平面168 成不同的角度^。換而言之，推動(dòng)矢量140在圖11B中具有零度的角5，因 為推動(dòng)矢量140在平面168中，而在圖12B中具有非零度的角5，因?yàn)樗?有與平面168垂直的徑向分量。
參照?qǐng)D12B可示出推動(dòng)矢量的不同力分量，作為示例性的、非限制性的 推動(dòng)矢量。作為參考，關(guān)于體法線軸描述力分量，雖然知道適當(dāng)?shù)脑捯部梢?參照其它軸。推動(dòng)矢量140的力分量165與體法線軸164對(duì)準(zhǔn)，力分量169 與體法線軸164垂直，即在徑向上。簡(jiǎn)單參照?qǐng)D11B，另一力分量167與平 面168對(duì)準(zhǔn)。因此，如果被延長(zhǎng)的話，圖12B中的力分量169將在與平面 168垂直的徑向上?？蓪?duì)不同的力和它們的分量定向，以在飛行器的移動(dòng)和/ 或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中控制飛行器。
可以進(jìn)行其它的被提供能量的組合，包括更少的或更多的陽(yáng)極和/或電極。類似地，可以影響等離子體環(huán)境，因此，通過(guò)向與被提供能量的陽(yáng)極/ 陰極組合相關(guān)的多個(gè)EMR源提供能量，可以影響推力的大小和方向。
圖13為具有多方向推動(dòng)能力的不對(duì)稱引擎的另一實(shí)施例的示意圖。在 至少一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)用遠(yuǎn)離第一陰極的附加陰極來(lái)補(bǔ)充陽(yáng)極/陰極，能夠
獲得多方向的能力，例如反轉(zhuǎn)推動(dòng)的能力。例如，陽(yáng)極112可設(shè)置在陰極114、 114'之間，或者與陰極成一定的角度。換而言之，利用陽(yáng)極與其中一個(gè)陰極 之間的線，另一個(gè)陰極可設(shè)置在相對(duì)于此線成一定角度的位置，使得陰極相 對(duì)于陽(yáng)極相互有角度。在至少兩維中，角度e可大于0度，小于360度。電 源118可向陽(yáng)極/陰極的所有或部分組合提供功率，并且本身能夠包括子部 件，用于改變輸入各個(gè)陽(yáng)極/陰極的功率。如上所述，不對(duì)稱引擎100產(chǎn)生的 力可通過(guò)在陽(yáng)極12與陰極114之間設(shè)置EMR源120A、 122A來(lái)增強(qiáng)。類似 地，利用一個(gè)或多個(gè)EMR源120B、 122B，在陽(yáng)極112與陰極114'之間可產(chǎn) 生和/或增強(qiáng)等離子體環(huán)境。在一些實(shí)施例中，EMR源120A、 120B可以結(jié) 合單一裝置(可以是EMR源122A、 122B)，用于向圖13所示的陽(yáng)極/陰極組 合周圍的等離子體環(huán)境提供能量。作為進(jìn)一步的說(shuō)明，輸入陽(yáng)極112/陰極114' 組合的能量相對(duì)于輸入陽(yáng)極112/陰極114組合的能量可改變。例如，在示例 性操作機(jī)制中，優(yōu)選向陽(yáng)極112/陰極114組合提供比陽(yáng)極112/陰極114，組合 更多的能量。為了放大產(chǎn)生的力， 一個(gè)或多個(gè)EMR源120A、 122A可進(jìn)一 步指向陽(yáng)極112/陰極114組合。
其它陰極可連接陽(yáng)極以進(jìn)一步改變通過(guò)不同的陽(yáng)極/陰極組合產(chǎn)生的推 動(dòng)矢量，兩個(gè)陰極與一個(gè)陽(yáng)極的示例性實(shí)施例僅僅是下述概念的說(shuō)明不必 實(shí)體上移動(dòng)各個(gè)部件，允許從不對(duì)稱電容器產(chǎn)生不同的推動(dòng)矢量。人們認(rèn)為， 不同的陽(yáng)極/陰極組合產(chǎn)生的推動(dòng)矢量一般比實(shí)體上移動(dòng)各個(gè)部件反應(yīng)更快 地完成相似的推動(dòng)方向的改變。
圖14為包括圖13所示的具有多方向推動(dòng)能力的不對(duì)稱引擎100的飛行 器的部分示意性剖視圖。不對(duì)稱電容器110可包括陽(yáng)極112以及陰極114、 114'。類似于圖10的說(shuō)明，可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)EMR源120、 122以增強(qiáng)不 對(duì)稱引擎IOO產(chǎn)生的推力。電源118可向引擎提供功率?？赏ㄟ^(guò)向陽(yáng)極112、 陰極114的組合或者陽(yáng)極112、陰極114'的組合以及多個(gè)EMR源120、 122 提供能量來(lái)改變推力140的大小和方向。如果陽(yáng)極112/陰極114的組合被提供能量，則推動(dòng)矢量一般向上。如果陽(yáng)極112/陰極114'的組合被提供能量， 則推動(dòng)矢量改變?yōu)椴煌姆较?，也就是說(shuō)，在圖示中一般向下。任一個(gè)推動(dòng) 矢量的大小都可以通過(guò)輸入任一種組合的能量來(lái)改變。此外，在至少一個(gè)實(shí)
施例中，不對(duì)稱電容器110可根據(jù)角度H例如圖10、圖14所示)、或者角度 ^如圖12A、圖12B所示)、或者其組合改變徑向推動(dòng)分量。
圖15A為飛行器的一個(gè)實(shí)施例的示意性俯視圖，示出用于移動(dòng)飛行器的 不同推動(dòng)位置。圖15B為示出圖15A所示飛行器上用于加速的不同推動(dòng)矢量 的示意圖。圖15C為示出圖15A所示飛行器上用于恒速的不同推動(dòng)矢量的示 意圖。圖15D為示出圖15A所示飛行器上用于減速的不同推動(dòng)矢量的示意 圖。將這些附圖相互結(jié)合進(jìn)行描述。這些附圖示出飛行器148的不同操作模 式。圖15A中所示的不對(duì)稱電容器(或其部分)110A-D是代表性的，僅僅是 用于產(chǎn)生推動(dòng)矢量的不對(duì)稱電容器的、或者被提供能量和/或接收EMR源的 輻射以產(chǎn)生推動(dòng)矢量的一個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱電容器的部分的不同示例性位置。
作為操作的一種模式，飛行器可如圖所示，通過(guò)施加大于恒速條件所要 求的向右的推力，被向右加速。為了說(shuō)明的目的，可通過(guò)向與以角度r設(shè)置 的不對(duì)稱電容器(或其部分)110A關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、陰極、和/或EMR 源提供能量來(lái)形成推動(dòng)矢量140A，如上所述。因此，當(dāng)從飛行器的左邊朝 飛行器的體法線軸觀察時(shí)，推動(dòng)矢量140A可與體法線軸164對(duì)準(zhǔn)，例如在 圖11B的平面168中。
可向與運(yùn)動(dòng)方向(例如在不對(duì)稱電容器(或其部分)110B、 IIOD上)成一定 角度的其它陽(yáng)極/陰極/EMR源的組合提供能量。為了在不對(duì)稱電容器110B 產(chǎn)生推動(dòng)矢量140B， 一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極、陰極、和/或EMR源可被提供能量， 以角度^產(chǎn)生有角度的推動(dòng)矢量，例如參照?qǐng)D12A、圖12B所示和所述。此 外，如上所述，如果需要的話，通過(guò)以角度^初始對(duì)準(zhǔn)的飛行器的部分中的 不對(duì)稱電容器，推動(dòng)矢量以角度《作用。對(duì)于不同的操作模式，在待提供能 量的飛行器的部分中其它的不對(duì)稱電容器可以其它角度對(duì)準(zhǔn)。
推動(dòng)矢量140A、 140B—般產(chǎn)生升力，當(dāng)從圖15B的透視圖觀察時(shí)，升 力在飛行器148的左側(cè)產(chǎn)生向上的傾斜。為了補(bǔ)償飛行器向上的傾斜，如果 需要的話，向不對(duì)稱電容器110C提供能量，以產(chǎn)生補(bǔ)償推動(dòng)矢量140C改變 傾斜。當(dāng)從飛行器右方觀察時(shí)，相對(duì)于體法線軸164，推動(dòng)矢量140C可對(duì)準(zhǔn)各自的平面，例如圖11A所示的平面168。當(dāng)從右方觀察時(shí)，推動(dòng)矢量140C 可與圖11A所示的推動(dòng)矢量140相似。
顯然，通過(guò)改變推動(dòng)矢量的大小和/或方向，推動(dòng)矢量還可以產(chǎn)生飛行器 的自旋動(dòng)作。當(dāng)要提供回旋內(nèi)在穩(wěn)定性時(shí)利用這種自旋動(dòng)作。
對(duì)于當(dāng)飛行器上的力為恒定時(shí)的恒定速度，推動(dòng)矢量可以如圖15C所示 改變大小和方向。例如，相對(duì)于體法線軸164，推動(dòng)矢量140B可對(duì)準(zhǔn)各自 的平面，而具有相反的力分量的推動(dòng)矢量140A和140C在各自的平面上與體 法線軸164對(duì)準(zhǔn)，使得當(dāng)從它們相關(guān)的周長(zhǎng)位置朝體法線軸164觀察時(shí)，這 些推動(dòng)矢量顯示出如同圖IIA、圖IIB所示的推動(dòng)矢量140。各個(gè)推動(dòng)矢量 可變化大小，例如進(jìn)行盤旋、垂直地上升和下降、或者在特定方向上保持恒 定的橫向速度。
在減速模式中，推動(dòng)矢量可在與運(yùn)動(dòng)方向相反的方向上施加相比恒定條 件下更大的力，以充當(dāng)飛行器的"閘"。例如，推動(dòng)矢量140C在其平面上 仍然與體法線軸164對(duì)準(zhǔn)，但是對(duì)于某些應(yīng)用，可具有例如比圖15B、圖15C 中的推動(dòng)矢量更大的大小。此外，推動(dòng)矢量140B可相對(duì)于其平面以角度5產(chǎn) 生，例如參照?qǐng)D12B所述。為了控制傾斜，可使用推動(dòng)矢量140A，推動(dòng)矢 量140A具有與推動(dòng)矢量140B、 140C相反的力分量。
在此說(shuō)明了本發(fā)明的各種基礎(chǔ)。所公開(kāi)的各種技術(shù)和裝置代表本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)容易理解的部分。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的細(xì)節(jié)可由本領(lǐng)域技 術(shù)人員添加。附圖可包含沒(méi)有在說(shuō)明書中詳細(xì)討論的附加信息，這些信息可 在后面的申請(qǐng)中描述而不增加新的主題。此外，對(duì)于所有元件或應(yīng)用可產(chǎn)生 和提出各種組合和置換。在具體應(yīng)用中可采用將性能最優(yōu)化的所有措施。
措辭"被連接"、"連接"以及類似的措辭在此被寬泛地使用，可包括 用于例如機(jī)械地、磁地、電地、化學(xué)地、直接地或通過(guò)中間元件間接地、一 個(gè)或多個(gè)部件共同地保護(hù)、約束、緊固、安裝、接合、插入其中、形成于其 上或其中、通信、或關(guān)聯(lián)的任何方法或裝置，還可包括將一個(gè)功能部件與另 一個(gè)整體地形成。
在此描述的多個(gè)步驟可與其它步驟結(jié)合，除非另外有特別限制，否則可 以在多個(gè)次序中出現(xiàn)，所述步驟可以插入多個(gè)步驟中，所述步驟也可以分為 多個(gè)步驟。除非具體上下文另有要求，否則詞語(yǔ)"包括"或者其不同時(shí)態(tài)例如一般時(shí)、進(jìn)行時(shí)都應(yīng)當(dāng)理解為暗示包括至少所述元件或步驟或元件的群組 或步驟的群組或其等同物，不排除任何其它元件或步驟或元件的群組或步驟 的群組或其等同物。
此外，在本專利申請(qǐng)中參考的任何文獻(xiàn)以及列入本申請(qǐng)的任何參考文獻(xiàn) 列表中的所有參考文獻(xiàn)都通過(guò)參考合并于此。但是，程度限于其陳述被認(rèn)為 與本發(fā)明的專利性不一致，這些陳述是表達(dá)性的，不認(rèn)為是本申請(qǐng)人所提出。
此外，在此描述的任何方向例如"頂部"、"底部"、"左"、"右"、 "向上"、"向下"以及其它方向和方位，是用于參照附圖時(shí)清楚地表達(dá)， 并非用于限制實(shí)際的裝置或系統(tǒng)或者對(duì)裝置或系統(tǒng)的使用。這些裝置或系統(tǒng) 可在多種方向和方位下使用。 參考文獻(xiàn)
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權(quán)利要求
1、一種通過(guò)不對(duì)稱電容器引擎提供力的方法，包括步驟a.向不對(duì)稱電容器引擎附近的介質(zhì)中的粒子施加電磁輻射，所述不對(duì)稱電容器引擎具有至少三個(gè)電極，所述至少三個(gè)電極具有不同的表面面積，并分開(kāi)一距離；b.向至少其中一個(gè)所述電極施加電壓，通過(guò)所述不對(duì)稱電容器引擎產(chǎn)生合力；以及c.通過(guò)向所述電極的不同組合施加電壓、輻射、或者電壓與輻射的組合，來(lái)改變所述力。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不對(duì)稱電容器引擎包括至少 一個(gè)陽(yáng)極、至少一個(gè)第一陰極、以及第二陰極，其中，至少所述第一陰極與 所述第二陰極設(shè)置為相對(duì)于所述陽(yáng)極呈不同的角度，以產(chǎn)生陽(yáng)極與第一陰極 的組合以及陽(yáng)極與第二陰極的組合。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，改變所述力包括向所述陽(yáng)極與第 一陰極的組合施加電壓、輻射、或者電壓與輻射的組合，以及通過(guò)向所述陽(yáng) 極與第二陰極的組合施加電壓、輻射、或者電壓與輻射的組合來(lái)改變所述力。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一陰極設(shè)置為相對(duì)于所述 陽(yáng)極遠(yuǎn)離所述第二陰極，其中改變所述力包括通過(guò)選擇性地向所述陽(yáng)極與第 一陰極的組合以及向所述陽(yáng)極與第二陰極的組合施加電壓、輻射、或者電壓 與輻射的組合，來(lái)反轉(zhuǎn)所述力的方向。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述不對(duì)稱電容器包括多個(gè)電極， 所述多個(gè)電極包括陽(yáng)極和陰極，改變所述力包括向所述多個(gè)電極施加電壓、 輻射、或者電壓與輻射的組合，來(lái)反轉(zhuǎn)所述力的方向。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不對(duì)稱電容器引擎包括多個(gè) 電極，所述多個(gè)電極包括陽(yáng)極和陰極，改變所述力包括向所述多個(gè)電極中至 少被選擇部分施加電壓、輻射、或者電壓與輻射的組合，以在連接至所述不 對(duì)稱電容器引擎的交通工具上產(chǎn)生合力，來(lái)移動(dòng)所述交通工具。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，向所述粒子施加所述電磁輻射在 所述電極之間產(chǎn)生等離子體。
8、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括用選擇的補(bǔ)充粒子補(bǔ)充所述介質(zhì)。
9.
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括調(diào)制給所述粒子的電磁輻射的脈 沖寬度，改變給至少一個(gè)所述電極的電壓、或者這兩種方式的組合。
11、 一種系統(tǒng)，用于產(chǎn)生力，包括a. 不對(duì)稱電容器引擎，包括至少一個(gè)第一電極和至少兩個(gè)第二電極，所 述第一電極具有第一表面面積，每個(gè)所述第二電極具有不同于所述第一表面 面積的第二表面面積，所述至少兩個(gè)第二電極設(shè)置為相對(duì)于所述第一電極互呈角度；b. 電壓源，連接至所述不對(duì)稱電容器引擎，以向所述引擎施加電壓，并 通過(guò)所述引擎產(chǎn)生合力，所述合力的方向取決于施加在所述第一 電極和所述第二電極的不同組合上的電壓；以及c. 電磁輻射源，適于向所述電極之間的粒子施加輻射。
12、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中， 一個(gè)所述第二電極設(shè)置在所述 第一 電極距離另 一個(gè)第二電極的遠(yuǎn)端部分。
13、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)所述第二電極相對(duì)于 所述陽(yáng)極設(shè)置在另一個(gè)第二電極側(cè)。
14、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括連接至所述不對(duì)稱電容器引擎 的交通工具，所述系統(tǒng)適于為所述第一電極與所述第二電極的多種組合選擇 性地提供能量，以改變通過(guò)所述不對(duì)稱電容器引擎產(chǎn)生的合力。
15、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述交通工具包括不對(duì)稱電容 器引擎，所述不對(duì)稱電容器弓I擎環(huán)繞所述交通工具的外周部分分布。
16、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述交通工具包括透鏡狀的交 通工具。
17、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電極與所述第二電極 的至少一些組合是相反的組合，其中，至少一個(gè)所述第二電極設(shè)置在所述第一電極距離另一個(gè)第二電極的遠(yuǎn)端部分。
18、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述不對(duì)稱電容器引擎安裝為 與法線軸呈傾斜角，所述法線軸通過(guò)所述交通工具的中心部分。
19、 一種系統(tǒng)，用于產(chǎn)生力，包括a.不對(duì)稱電容器引擎，包括至少一個(gè)第一電極和至少一個(gè)第二電極，所 述第一電極具有第一表面面積，所述第二電極具有不同于所述第一表面面積的第二表面面積；b.電壓源，連接至所述不對(duì)稱電容器，以向所述引擎施加電壓，并通過(guò) 所述引擎產(chǎn)生合力；以及C.至少一個(gè)電磁輻射源，適于至少向一個(gè)或多個(gè)所述電極的選擇部分施 加輻射。
20、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適于向一個(gè)或多個(gè)電極提供電壓，所述電磁輻射源適于向所述一個(gè)或多個(gè)電極的選擇部分提供可 變的電磁輻射。
21、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述引擎包括單一陽(yáng)極，所述 電磁輻射源適于向所述引擎的一個(gè)或多個(gè)部分施加輻射，以從所述部分產(chǎn)生 力。
22、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述引擎包括多個(gè)電極和多個(gè) 電磁輻射源，所述電極具有多個(gè)陽(yáng)極與陰極的組合，其中所述電磁輻射源適 于向所述陽(yáng)極與陰極的組合的至少其中 一個(gè)提供輻射。
23、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，施加電磁輻射還包括通過(guò)磁控管 加熱所述粒子。
24、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，向至少一個(gè)所述電極施加電壓還 包括向至少一個(gè)多孔電極施加電壓。
25、 如權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中，所述電磁輻射源包括磁控管。
26、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，至少其中一個(gè)所述電極為多孔的。
27、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述電磁輻射源包括磁控管。
28、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，至少其中一個(gè)所述電極為多孔的。
全文摘要
本發(fā)明提供通過(guò)向不對(duì)稱電容器引入等離子體環(huán)境來(lái)產(chǎn)生并使用動(dòng)力和其它力的方法、設(shè)備和系統(tǒng)，導(dǎo)致力的明顯增加。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)電磁輻射，增加等離子體溫度、或它們的一些組合，將能量場(chǎng)中的等離子體環(huán)境電離，增加等離子體密度，應(yīng)用系統(tǒng)向能量場(chǎng)提供能量。本發(fā)明還產(chǎn)生能流或等離子體從設(shè)備導(dǎo)向外部。本發(fā)明還能夠以實(shí)質(zhì)上減小的電壓電平、以各種角度提供動(dòng)力。
文檔編號(hào)H02N1/00GK101300423SQ200680041081
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月1日
發(fā)明者L·斯圖亞特·彭尼, 磯久美子·希格曼, 羅伯特·克萊斯勒·布倫南 申請(qǐng)人:羅伯特·克萊斯勒·布倫南，Sdi科技信托理事