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关键词：磁力舵、碟形飞行器、宇宙磁场、陀螺仪、微型核动力

1 引言

碟形飞行器是一种新型飞行装置，对碟形飞行器的研究，不仅可以拓展飞行器的研究领域，可不断满足民用、商用的需求，也可以以满足国际反恐和国防需求，还可用于开发和利用太空资源、进行太空操作和试验。

相对于其它飞行器来说，碟形飞行器结构更为紧凑，能产生巨大的升力，并且可以通过陀螺仪控制飞行器的平衡，对其进行研究具有重大的现实意义，逐渐成为国内外飞行器的一大研究热点。

2 研究现状

从目前国内外的研究情况来看，对碟形飞行器的研究（影视道具类飞碟不在论述之列），按总体结构形式划分主要包括非共轴式碟形飞行器和共轴式碟形飞行器两类；如果按动力驱动形式划分则包括螺旋桨发动机和喷气发动机两类。

笔者认为，目前所研究的碟形飞行器缺点是显而易见的，均与真正意义上的飞碟形似神离，虽具备一定的飞行能力，均为气动推进设计，都不能脱离大气层而独立飞行。

3 飞碟磁力飞行机理

3.1磁力舵的概念定义

所谓磁力舵，就是指依据电磁机理、利用电能产生强大且可以万向旋转的磁场，驱动自身及其负载在磁场中运动的动力装置。
磁铁之间会发生同性相斥异性相引的特性，磁力可以悬浮、也可以驱动，电动机的发明也缘于此，前提是需要控制被推动物体磁极方向。我们通过有趣的悬空陀螺小实验来加深对磁力驱动的理解：准备玩具陀螺，将其中间即转轴部分安装一圆柱形磁铁，N极向下，再准备直径较大的（保证陀螺可在线圈中旋转）电磁线圈若干，线圈两端加上直流电源。准备好后将陀螺在线圈中间高速旋转，同时给线圈加电，加电电流的方向应保证线圈产生的磁场N极向上，当你不断加大电流时，有趣的现象发生了，陀螺升空而起，保持电流不变，陀螺会在空中上下浮动几次后悬停在空中。不难解释这个现象，磁极同性相斥，电磁线圈产生的磁力对陀螺产生向上推力，推力大于陀螺的重力时，陀螺就会离靠地面向上飞起，飞起的同时磁力却不断的减小，磁力到一定的高度磁力和重力达到平衡，另外旋转的陀螺在进动力作用下具备自主稳定的性质，于是就产生了有趣的空中悬停。如果你进一步加大电流，陀螺会进一步攀升，最终陀螺在空气的阻力下逐渐停止转动时就会由于磁极方向失稳而跌落。


3.2 宇宙磁场


地球内部由于存在沸腾激流的液态导体铁，所以存在地球磁场，宇宙中同样由于高速运行的星系而存在磁场，我们也可以称之为以太磁场。




宇宙中有很多星系，星系中包括很多星球，星球中间没有任何气体，我们通常称之为真空，其中却存在一种物质，那就是磁场。据《科学家报》报道，近日科学家发现银河系中一个神秘的磁场在不断的变化，银河中至今仍然存在的宇宙大型磁场M51。




　　正是存在于早期银河系中闪烁着异常光芒的类星体，为科学家寻找这个大型磁场起源提供了线索：当宇宙只有现在三分之一岁的时候，这些磁场在慢慢的变强。宇航员发现从类星体辐射出的光线是具有角度的，并存在偏振现象，而造成这一结果的原因是光受到了宇宙磁场的扭曲。而当类星体距离越远时，其发出的光线发生偏振的程度就越大。




　　因此由来自瑞士联邦技术机构的科学家组成的研究小组，利用位于欧洲南部的智力天文台的大型望远镜观察了近七十多个类星体，来寻找类星体到地球间隐藏的星系和神秘的宇宙磁场，而在观察的过程中，研究人员发现，当前观察的类星体所发出的光中镁二光谱的偏振程度，远远超过了其他的类星体所获得的该光谱发生偏振的情况。对于这一现象研究人员的理解是，这确实证明了星系和宇宙磁场的存在，而偏振就发生在光通过星系和磁场的过程中。


通过光谱的红移就能够推测这个星系磁场的年龄，而通过分析证明这个磁场的形成时间大约在五亿两千万年前。并且科学家发现，在最初的时候这个星系中是不存在神秘的磁场，是类星体的剧烈运动产生了强度小体积却很大的宇宙磁场。而宇宙风暴把磁场渐渐的扩大。研究人员说，“观察显示宇宙磁场的扩大速度是相当惊人。”将这些磁场的数据放入有关星球的计算机模型中，就可以了解到为什么它会在五亿年前形成，同时也能了解到磁场对星球形成大小的影响。目前，科学家还在继续观测这个神秘的不断扩大的宇宙磁场。

3.3 小结

航空领域的研究领域主要是地球表面的大气层以内，要把人类的活动范围发展到太空则是航天研究的任务，目前所有的航天器均需要大量的固体推进剂，利用动量守恒原理，向后高速喷射推进剂产生前进的动力，而大量的推进剂自身所谓油耗油又成为负载，形成一对突出而不能克服的矛盾，因此即便是对最近的太空邻居月球的拜访也是一项十分巨大而艰难的工程。


本文中的宇宙磁场和磁力舵是太空长途旅行的基础。

磁力舵是关键所在，正如远古时代人类探索浩瀚海洋时凭借的一张风帆，宇宙磁场是大海，磁力舵则是帆。如果说真的存在外星高智能生物乘坐飞碟来访地球的话，他们也必然凭借于此。


4 飞碟的结构组成


飞碟装置是一套高度集成的超现代的机电一体化设备，其构成包括主体支架、外壳体、驾驶舱和驱动机组，把动力、控制、遥测、保障、综合处理等多个处理系统有机组合为一体，涵盖了大多数现代的科学领域，如电磁学、微型核动力、自动控制、空气动力学、超导技术、材料学、精密机械等,相关文献假想图如下。




4.1 主体支架

主体支架是承载飞行器的基础，需要由强度高重量轻的合金制作，除此之外金属还应该具备记忆功能，即便是有意外损伤和变形也能自行恢复，这是对材料学的一大考验，目前轻质的记忆金属在民用眼镜上有很多应用。

4.2外壳体


同样由强度高重量轻的合金制作，另外还具备流线外形，观察飞碟的各个剖面，均成流线形状，这样在包含大气层的星球上，任何方向的自由度都很高，可以机动性很好地自由飞行。




4.3驾驶舱


驾驶舱是驾驶者操控、休息的密封舱室，装有综合控制系统，驾驶舱外表面衬有高效的保温材料，抗辐射、耐气压。


4.4驱动机组


驱动机组是推动飞碟运动的执行机构，驱动机组由多个磁力舵组成，呈圆周分布，在多个磁力舵的协调配合下，形成飞碟所需要的动力。

驱动机组可绕柱体框架360度自由旋转，以保证驾驶舱内的重心后移、乘坐舒适。


4.4.1磁力舵（专利已申请）的组成

磁力舵均有两个互相垂直的转轴，通过汇流环均可360度旋转而形成万向节，中间负载为超导电磁线圈组，两维旋转框架均由电机驱动，可进行速度、角度测量，通过单片机系统形成对磁力舵的伺服控制。

a) 万向框架

由可以360度旋转的两周框架组成，包括导电滑环、电机、陀螺、轴承组成,这些器件均有类镍铁合金材料的超强磁屏蔽外壳，以免产生大磁场时受到影响。

b) 超导电磁线圈组

超导的应用可有效提高电能的效率，减小发热量，电流可以做大很大而不会产生过多的热能，进而产生很强的磁场，近年来国际上电磁炮的研制也是采用类似原理。超导电磁线圈组由外壳包覆，外壳具有保温并透射电磁波性质，外壳内部为真空、线圈和斯特林制冷机。


磁场在导磁材料所在区域分布均匀一致，又由于导磁材料磁导率较大（即μr>>1），这样根据磁路把求解磁场力大小的公式简化表示为式1。


式中B为磁场与导磁材料作用面处的磁感应强度

H为磁场与导磁材料作用面处的磁场强度，

S为磁场与导磁材料作用面的面积。

公式采用SI单位制即式中F、B、H、S单位分别为N、T、A/m、m2，

因此表达作用力的量纲为T A m，和电流与长度均成正比，线圈总长度一定的情况下，与电流成正比，超导的电流I=U/R可以做得很大且发热量T=I2R很低。

电阻和热损失成正比，电阻为零时，几乎没有能量损耗，所有的电能都可以转化为动能；

4.4.2飞碟磁力飞行简析
a)起飞

将磁力舵简化为磁铁符号，在磁场中需要横向移动时，是每对磁力舵反向旋转，本对磁力舵受到的磁力如图所示，两个磁力舵磁力线方向上的分力互相抵消，切割磁力线的分力反向却一致形成合力，可使飞碟垂直升空，此时速度很低（为克服重力还应具备辅助的喷射系统）。

b) 攀升飞行
当飞碟离开地面达一定的高度时，每对磁力舵偏摆方向一致，形成倾斜向上的合力使飞碟加速，飞碟姿态使其水平中性面和飞行方向呈一定的夹角，同时利用气动外形产生巨大的升力，在星球的磁场最强的极地上升到太空。

c)太空飞行


在高空或太空飞行时，所有的磁力舵均将方向调整为宇宙磁力线相反方向，飞碟垂直中性面和磁力线平行，不再受气体阻力，以极高的速度、加速度飞行，根据星际导航飞行目的地及飞行状况实施调整磁力舵的转角。
4.3 多系统融合

包括动力系统，微型核动力是能够源源不断地提供电能的源泉，可产生大量的电能；

自动控制系统负责飞行控制；另外还应包括遥测导航系统、维生安全保障系统、综合信息处理系统等。

5 结束语
各组成系统专业性都很强，限于本人水平及篇幅有限，不便深入分析讲解，均需要大量的试验和研究，希望各位专业人士一同探索。