基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪装置及方法，属于人工影响天气领域。装置包括：飞行器机群以及搭载在飞行器上的带电粒子发生单元、环境数据采集单元与机群中央控制单元；带电粒子发生单元用于通过放电产生带电粒子供飞行器机群高空播撒；环境数据采集单元用于采集飞行器机群播撒区域内的云层气象参数；机群中央控制单元用于根据采集到的云滴粒径控制飞行器机群实现云内小循环和云间大循环高空播撒作业。还提供了一种基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪方法。本发明专利技术可以促进云层内的水汽凝结和云滴生长，降低了对气象窗口条件的要求，能够降雨雪效果，且可实现10km以上大范围作用。且可实现10km以上大范围作用。且可实现10km以上大范围作用。

【技术实现步骤摘要】
基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪装置及方法


[0001]本专利技术属于人工影响天气领域，更具体地，涉及一种基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪的装置及方法。

技术介绍

[0002]人工降雨是高效开发利用大气水资源的最常用手段。现阶段，传统的人工增雨大多以播云技术为基础，向云中播撒碘化银、干冰等催化剂，通过凝聚的办法增大气溶胶体积，促进云层中水滴的生长，以达到触发自然降雨过程所需的尺寸。但是，这种方法只有在一定的自然云条件下才能实现，它既要求空气中有大量的积雨云，又要求温度、湿度在一个很窄的范围里，技术条件要求较为苛刻。如果云层本身缺乏降雨条件，很难达到降雨的效果。
[0003]带电粒子能够诱导水蒸气凝结形成宏观液滴，大量实验相继验证了不同场景下电晕放电诱导人工降雨雪的可行性，气象窗口条件要求低。现有技术中，采用带电粒子催化人工降雨雪的方法包括：将装置架设在山顶或海岸线，这种方式由于装置固定，仅依靠热空气上升将带电粒子送入云层，降雨效果受限；还有一些利用单个飞行器将带电粒子播撒至云层，可以一定程度上扩大降雨区域，但是作用范围仍然有限，难以实现10km以上大范围的降雨，更重要的是现有的方法的降雨效果均不理想。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪的装置及方法，其目的在于降低对气象窗口条件的要求，实现10km以上大范围人工降雨雪作业，同时提升降雨雪效果。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪装置，包括：飞行器机群以及搭载在飞行器上的带电粒子发生单元、环境数据采集单元与机群中央控制单元；
[0006]带电粒子发生单元用于通过放电产生带电粒子供飞行器机群高空播撒；
[0007]环境数据采集单元用于采集飞行器机群播撒区域内的云层气象参数；
[0008]机群中央控制单元用于将云层气象参数中不同云层的云滴平均粒径R与预设的云滴粒径阈值R
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相比较，当云滴平均粒径R小于阈值R
T
时，控制云层内相应的飞行器进行云内小循环高空播撒作业；
[0009]当至少有一个云层内的云滴平均粒径R趋近阈值R
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时，控制飞行器进行云间大循环高空播撒作业以增加凝结核数量，同时使云层间或云层内粒径不同的云滴间产生速度差；
[0010]当云层内的云滴平均粒径R大于阈值R
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时，结束所述云层对应的云内小循环；且当所有云层内的云滴平均粒径R在设定的时间内及设定的误差内未下降，结束机群云间大循环，否则重新开启机群云内小循环；
[0011]其中，所述云内小循环是指不同的飞行器在对应的云层内循环播撒作业，所述云间大循环是指一架或多架飞行器在不同的云层间循环播撒作业。
[0012]进一步地，所述飞行器机群还用于在机群云内小循环的过程中，根据所述云层气象参数和云内播撒的带电粒子浓度分布，调控所述带电粒子发生单元的放电电压或放电电流以使云层内粒子浓度维持在所需浓度状态。
[0013]进一步地，所述带电粒子发生单元包括粒子发生器、高压直流电源和电缆；所述粒子发生器通过所述电缆与所述高压直流电源的输出端电连接。
[0014]进一步地，所述粒子发生器包括多个放电电极、绝缘子及绝缘框架，多个放电电极通过绝缘子串行连接，内嵌在绝缘框架上。
[0015]进一步地，所述粒子发生器包括第一粒子发生器及第二粒子发生器，所述高压直流电源包括正极性高压直流电源及负极性高压直流电源，所述第一粒子发生器通过电缆与所述正极性高压直流电源电连接，所述第二粒子发生器通过电缆与所述负极性高压直流电源电连接，所述第一粒子发生器和第二粒子发生器设置在飞行器上且对称。
[0016]进一步地，所述第一粒子发生器和第二粒子发生器设置在飞行器舱内且左右对称；
[0017]或所述第一粒子发生器和第二粒子发生器设置在飞行器舱内且头尾对称；
[0018]或所述第一粒子发生器和第二粒子发生器对称地设置在飞行器的机翼两侧。
[0019]进一步地，所述放电电极为长条状刀片电极、针电极、线电极或网电极。
[0020]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于飞行器机群播撒带电粒子用于催化人工降雨雪的方法，包括：
[0021]通过放电产生带电粒子供飞行器机群高空播撒；
[0022]采集飞行器机群播撒区域内的云层气象参数；
[0023]将云层气象参数中不同云层的云滴平均粒径R与预设的云滴粒径阈值R
T
相比较，当云滴平均粒径R小于阈值R
T
时，控制云层内相应的飞行器进行云内小循环高空播撒作业；
[0024]当至少有一个云层内的云滴平均粒径R趋近阈值R
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时，控制飞行器进行云间大循环高空播撒作业以增加凝结核数量，同时使云层间或云层内粒径不同的云滴间产生速度差；
[0025]当云层内的云滴平均粒径R大于阈值R
T
时，结束所述云层对应的云内小循环；且当所有云层内的云滴平均粒径R在设定的时间内及设定的误差内未下降，结束机群云间大循环，否则重新开启机群云内小循环；
[0026]其中，所述云内小循环是指不同的飞行器在对应的云层内循环播撒作业，所述云间大循环是指一架或多架飞行器在不同的云层间循环播撒作业。
[0027]进一步地，在机群云内小循环的过程中，还包括步骤：
[0028]根据所述云层气象参数和云内播撒的带电粒子浓度分布，调控放电电压或放电电流以使云层内粒子浓度维持在所需浓度状态。
[0029]进一步地，所述飞行器机群播撒的带电粒子包括正极性带电粒子和负极性带电粒子，所述正极性带电粒子和所述负极性带电粒子分别对称的播撒在飞行器的两侧；
[0030]或所述正极性带电粒子和所述负极性带电粒子分别播撒在飞行器的头尾。
[0031]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0032](1)本专利技术通过飞行器机群先进行云内小循环，播撒带电粒子诱导云滴碰撞生长触发降雨，当云层内的云滴平均粒径趋近设定的阈值时，开启飞行器云间大循环，播撒带电粒子增加凝结核数量，同时使云层间或云层内粒径不同的云滴之间产生速度差，提高云滴间碰撞效率以加速云滴生长，当作业区域出现明显降水时，结束作业区域的云内小循环，且当所有作业区域内持续降水时，结束机群云间大循环，否则重新开启机群云内小循环，从而保证作业区域会持续降雨雪，且能够保证降雨雪效果。同时，由于是飞行器机群的高空播撒作业，直接将带电粒子播撒至云层，作用位置精准效率高，而且可以移动至任意区域进行降雨雪，操作灵活方便，可轻松实现10km以上大范围作用。
[0033](2)飞行器两侧分别播撒正、负极性带电粒子，大、小循环便于实现极性中和，不破坏云层原有极性，不会额外产生有害物质，对环境友好，经济效益可观。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行器机群播撒带电粒子催化人工降雨雪装置，其特征在于，包括：飞行器机群以及搭载在飞行器上的带电粒子发生单元、环境数据采集单元与机群中央控制单元；带电粒子发生单元用于通过放电产生带电粒子供飞行器机群高空播撒；环境数据采集单元用于采集飞行器机群播撒区域内的云层气象参数；机群中央控制单元用于将云层气象参数中不同云层的云滴平均粒径R与预设的云滴粒径阈值R
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相比较，当云滴平均粒径R小于阈值R
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时，控制云层内相应的飞行器进行云内小循环高空播撒作业；当至少有一个云层内的云滴平均粒径R趋近阈值R
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时，控制飞行器进行云间大循环高空播撒作业以增加凝结核数量，同时使云层间或云层内粒径不同的云滴间产生速度差；当云层内的云滴平均粒径R大于阈值R
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时，结束所述云层对应的云内小循环；且当所有云层内的云滴平均粒径R在设定的时间内及设定的误差内未下降，结束机群云间大循环，否则重新开启机群云内小循环；其中，所述云内小循环是指不同的飞行器在对应的云层内循环播撒作业，所述云间大循环是指一架或多架飞行器在不同的云层间循环播撒作业。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述飞行器机群还用于在机群云内小循环的过程中，根据所述云层气象参数和云内播撒的带电粒子浓度分布，调控所述带电粒子发生单元的放电电压或放电电流以使云层内粒子浓度维持在所需浓度状态。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述带电粒子发生单元包括粒子发生器(6)、高压直流电源(5)和电缆(4)；所述粒子发生器(6)通过所述电缆(4)与所述高压直流电源(5)的输出端电连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述粒子发生器(6)包括多个放电电极(1)、绝缘子(2)及绝缘框架(3)，多个放电电极(1)通过绝缘子(2)串行连接，内嵌在绝缘框架(3)上。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述粒子发生器包括第一粒子发生器及第二粒子发生器，所述高压直流电源包括正极性高压直流电源及负极性高压直流电源，所述第一粒子发生器通过电缆与所述正极性高压直流电源电连...

【专利技术属性】
技术研发人员：于克训，肖梦涵，张明，李传，杨勇，潘垣，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：