電気流体力学と静電気力による推進装置
ＥＨＤ推進機のホバーリング（空中における静止）について
2022年 6/10
2022年 10/1 追記
2023年 8/1 追記
2024年 5/24 追記
2024年 6/24 追記
2024年 11/20 追記
2024. 12.30 2025. 01.04
追記
古い情報は破棄していきます。
キーワード； 金属の分極、電荷、静電容量、電界、大気イオン密度、弱電離プラズマ
Keyword; EHD, Electrostaic, Propulsion, Charges, Capacitance, Polarization effect in Asymmetrical Metal Structure, Plasma
ここでは、ＥＨＤ推進デバイスのホバーリング（空中での静止）について述べます。
装置はただ電圧印加のＯＮとＯＦＦを行っただけでは、上昇と下降しかしません。
達成したい目標は、ＥＨＤ推進デバイスを任意の空間に滞空（ホバーリング）させることです。
ＥＨＤデバイスでは、できるかどうかわからないかなり困難なことです。私が知る限り、達成した人はいないでしょう。
羽根突きドローンだったら、プロペラの回転速度を遅くしたり早くしたり、ちょうど自重とつりあった回転速度が存在し、その周辺の回転速度でＥＳＣでコントロールできるんですが。。。今回はそうはいきません。
原理について、再考します。
浮上力の発生に関与しているのは、基本的に電界と電荷であり、今現在明らかになっていることは、金属板に電荷をためると非常に異常な現象（つまり浮上力）が生ずるということです。
では、同じ物体（金属体の装置）に電荷が蓄積されている部分とされていない部分を設けてはどうか？
それで、スイッチを入れることで電荷が蓄積されていない部分に電荷を蓄積すると、浮上力のコントロールが可能となります。
浮上力と重力の力積の足し算（仕事量＝力 ｘ 時間）をちょうど０にすれば、ホバーリングが実現できと推察されます。
2022.10.1 追記
上記の考えが正しいことを証明するため、実証試験を行いました。
以下、高度制御の実験結果です。ＣＷ出力テスラコイルで駆動するＥＨＤデバイスにおいて、高さコントロールに成功しました。
方法として、ＣＷ出力テスラコイルの発振振幅をＰＷＭでコントロールしました。
具体的には、テスラコイルの自励発振回路の制限抵抗の値を２値に変化させ、以下のようなイメージ
図、ＣＷ回路の出力電圧イメージ 横軸：時間、縦軸：ＣＷ回路の出力電圧
で、縦軸を出力電圧とした場合にＰＷＭを利用して出力電圧を上記のように変調しました。
パルス繰り返し周波数： 3−10Ｈｚ
この繰り返し周波数は、ＣＷ回路の時定数を考慮した上限となります。
Ｄｕｔｙ： ここでは、0.1としました。 これを変化させることで高度が変化します。
ＦＥＴを使用して回路をＯＮ、ＯＦＦして抵抗値を変化させました。
ゲートの入力信号には、パルス発生装置を用いました。
Ｐ１はＥＨＤデバイスの重量と浮上力が釣り合う状態、Ｐ２は完全に浮上力がデバイスの重量を上回る状態です。
図 ホバーリング制御
うかないおもりの状態と重力に対して浮く状態を繰り返す。
図 ホバーリング時の高さの変化
2023. 8.1 追記
高度制御の追加実験を行った。
パラメータ
装置サイズ： 40 ｃｍ 三角形
パルス繰り返し ： 10Ｈｚ
Ｄｕｔｙ：適当 FETでのＯＮ・ＯＦＦ制御
ＥＨＤデバイスの飛行高度の制御実験を行った結果、デバイスを任意の空間に滞空させることに初めて成功しました。
2024. 5.24 追記
円形３Ｄタイプの実験
大型のＥＨＤデバイスを使用
以前のタイプは、単純に面構造 ２Ｄ構造でした。 今回、上下の面構造を採用し、３Ｄ化を行いました。
その結果として、安定性の改善が確認できました。
高度制御実験2 動画
パラメータ
装置サイズ 30 ｃｍ 円形
パルス繰り返し ： 10Ｈｚ
Ｄｕｔｙ： 0.8 FETでのＯＮ・ＯＦＦ制御
2024. 6.24 追記
円形３Ｄタイプ
制御法の大幅改善 ＣＶの導入
発振回路の直前にマイコンで制御可能なＦＥＴ電流制御回路を挿入して、発振出力電圧の制御を行うように改良しました。
現在マイコンにラズベリーパイ４Ｂを採用し、カメラを取り付けＣＶによる制御を導入しました。
パラメータ
装置サイズ 30 ｃｍ 円形
パルス繰り返し ： 10Ｈｚ
Ｄｕｔｙ： 75-100%
25/30 1秒サイクル制御。
2024.11.19 追記
2024.11.19 円形小型 側面ストライプ電極 20ｃｍφ
円形小型 実験動画＿高度制御
制御法の改善その２
発振回路の直前にマイコンで制御可能なＦＥＴ電流制御回路を挿入して、発振時間制御を行うように改良しました。
前の方式では、いろいろ欠陥がありました。
今回、ＰＷＭ制御の改善を行った結果、スムーズに浮上高さを制御できるようになりました。
動画を上にアップします。確認してみてください。
Ｄｕｔｙ比により、段階的に高さが変化しています。
どうしてＤｕｔｙにより高さが変わるのか、ここ未解明の部分で今後詳細について調べていく必要があります。
2024. 12.30−2025. 01.04 追記
ＰＷＭ制御による高度のコントロールについて
図、高さ変更が可能となる空間領域（３領域）
１番下 ＥＨＤ推進デバイスが重力にトラップされる状態。
ＥＨＤ推進デバイスは、自重の方が浮上力よりも大きく、地面に引き寄せられる。
２番目 ＥＨＤ推進デバイスの浮上力と重力がちょうど釣り合う高さが存在（緑色の領域）
３番目 ＥＨＤ推進デバイスが重力から逃れ、どんどん上昇する。
重力のトラップ（重力井戸）から完全に抜け出す。
図は、ＰＷＭ方による高さが変更可能であることの理由を示した図である。
緑色は、仮想的な粒子濃度（はっきりとわかっているわけでなく、あくまで仮定です。）
ＥＨＤ推進デバイスには、浮上力と重力が同時刻にかっている。
その高さの関数となっている浮上力と重力が自動的に均衡することにより、ある特定の高さにＥＨＤ推進デバイスが固定できる
ものと考えられる。
なぜ反発力が生まれるか？それは、実効的な負の質量モーメントのようなものが存在。
これは、印加電圧、つまり、電界強度依存特性があり、高いと負の質量モーメントが大きくなる。
アナロジーとして、２つ磁石が存在し、Ｎ極とＮ極が反発して片方が地面にくっつき、片方は空中に浮いている。
磁石には重力がかかっており、距離により磁力は変化するものとする。高さは、重力と磁力の反発力がちょうどつり合う場所となる。
図２、真実の原理？
ここでは、力の遠隔作用説を提唱する。 ＥＨＤデバイスの電界分布のアンバランスでなく、
実際にはＥＨＤデバイス中心から下にかけての空間で浮上力が発生していると考える。
浮上力の原因は何か？
電界説を否定
地球は大きな電荷をもつ物体であり、空から地上まで巨大な電圧がかかる。電界とは静電界である。
しかし、電極の正負を変えても、浮上する向きは変わらず、２重リングの上下のみに依存している。
電界を印加してから力が最大になるまで時間がかかる。0.1秒。
磁界説を否定
地球は巨大な磁石 北極がＮ、南極がＳ 北極から南極にかけて横方向に磁界がかかっているが、微弱すぎる。
ＥＨＤデバイスにはリング状の磁界が発生するが、それと水平方向の磁場が作用するか？無理だと思う。
見かけ上、電界のみがかかっているので通常我々は、電界のファラデー応力のアンバランスと考えがちであるが、
間違ってはいけない大事な証拠、何か？Ｏptical-flow 解析によって明らかになった証拠は、電界を印加後、すぐに力が発生するのでなく、
0.1秒というタイムラグが存在するということ。明らかに電界でない何かが力を発生させている証拠であり、電界で直接浮上力が発生していないという考えに至った理由である。
参考文献
Taku Saiki, “Control of Altitude and Acceleration in Direction of Gravity for Ehd and Electrostatic Propulsion Devices”, viXra.org e-Print archive, viXra:2308.0123, 2023 Aug. 18th, 8page. https://vixra.org/abs/2308.0123
