[发明专利]一种带电粒子和催化剂联合人工降雨的装置和方法

说明书

本发明公开了一种带电粒子和催化剂联合人工降雨的装置和方法，属于人工影响天气科技领域。所述装置包括：飞行器、催化剂播撒模块、带电粒子发生模块、气象监测评估模块和地面通讯控制模块；气象监测评估模块位于飞行器上，用于对飞行器工作区域的气候参数进行实时监控；地面通讯控制模块位于地面，用于根据气象监测评估模块监控得到的气候参数，控制催化剂播撒模块、带电粒子发生模块的功率，以及飞行器的航向和速度；催化剂播撒模块和带电粒子发生模块在飞行器的承载下播撒催化剂和带电粒子。本发明通过将传统人工降雨和电催化降雨结合，使得温湿度窗口需求和催化剂耗量大大降低，有效降低了降雨成本和环境损害。

技术领域

本发明属于人工影响天气科技领域，更具体地，涉及一种带电粒子和催化剂联合人工降雨的装置和方法。

背景技术

传统人工影响天气的原理主要有：1.在云中引入干冰、碘化银等催化剂，这些催化剂会在目标区域中吸收湿气，从而产生大量冰晶，这能在一定程度上增加冷云降水效率，从而称为静力催化；2.在云中引入催化剂会形成冰晶和水滴，该物理过程会释放大量潜热，从而加强云的上升气流，使得云的发展速度加快，增加云层水分积累，从而使原来不产生降水的积云产生降水，使本来可能有降水的积云增加降水量，称之为动力催化。

但传统人工影响天气方式有很大缺陷。传统人工降雨作业条件要求苛刻，这是因为传统的方法是自然条件已经开始降雨的条件下作业才有效果，必须找到合适作业条件的云系，且温度窗口较窄，外界湿度要求较高。

而电催化降雨基本原理是使空气中部分气溶胶带电，这些带电气溶胶粒子的静电场对其他中性水分子簇团存在极化效应，产生带电气溶胶粒子对被极化的水分子簇团的非接触的电场凝聚力，促使其凝结速率增加，促进降雨的形成。计算表明，相比于传统人工增雨技术中基于随机热力学运动的自然重力冲并，带电粒子带电液滴与中性液滴之间的碰撞效率至少提高两个数量级。由此电催化降雨将大大扩展降雨作业所需的温湿度窗口。

虽然电催化降雨能降低所需温湿度窗口，但是在电催化凝结云滴效应中，云滴粒径越小，所需带电荷粒子密度将越大。在初期阶段，单纯靠带电粒子发生系统使大片云层中带电粒子密度都达到所需要求较为困难，这时候需要吸湿性催化剂将云滴凝结到一定粒径，降低作用区域对带电粒子密度需求，对催化剂的依赖强度较大，增加了降雨成本。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种带电粒子和催化剂联合人工降雨的装置和方法，旨在解决传统人工降雨对温湿度窗口要求苛刻以及电催化降雨对带电粒子密度要求过高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种带电粒子和催化剂联合人工降雨的装置，包括：飞行器、催化剂播撒模块、带电粒子发生模块、气象监测评估模块和地面通讯控制模块；

所述催化剂播撒模块和带电粒子发生模块均匀分布在所述飞行器的下方；所述气象监测评估模块位于所述飞行器上，用于对所述飞行器工作区域的气候参数进行实时监控；

所述地面通讯控制模块位于地面，用于接收所述气象监测评估模块监控得到的气候参数，并根据所述气候参数下达控制指令，控制所述催化剂播撒模块的功率、带电粒子发生模块的功率，以及飞行器的航向和速度；

所述催化剂播撒模块，用于在所述飞行器的承载下播撒催化剂；所述带电粒子发生模块，用于在所述飞行器的承载下播撒带电粒子。

进一步地，所述带电粒子发生模块采用电子束产生带电粒子，包括高压脉冲电源、电子枪、真空泵、连接法兰和真空隔离膜；

所述高压脉冲电源的负极通过接地线与大地相连；所述电子枪通过所述连接法兰与真空泵相连；所述高压脉冲电源，用于根据所述地面通讯控制模块下达的控制指令调整输出电压幅值，并传输给所述电子枪使其喷出带电粒子；所述真空泵，用于抽取所述电子枪内气压，使其保持真空状态。

进一步地，所述接地线的材料为碳钎维。