專利名稱：動力懸掛噴氣飛行背包的制作方法
動カ懸掛噴氣飛行背包本發(fā)明提供了一種單人用飛行背包的總體設(shè)計方案，涉及到通用航空器。到目前為止出現(xiàn)的單人飛行背包設(shè)計方案可分為四類，ー種是用火箭發(fā)動機(jī)提供使人騰空的推力，一種方案是用發(fā)動機(jī)驅(qū)動設(shè)置在背包上的兩個涵管螺槳產(chǎn)生升力，ー種方案是利用發(fā)動機(jī)驅(qū)動旋翼產(chǎn)生升力，再一種就是利用噴氣發(fā)動機(jī)作使人升空的動力。目前火箭作飛行背包已經(jīng)成產(chǎn)品在市場上出售，涵管螺槳飛行背包也基本上獲得實用化，利用設(shè)置在頭頂上的旋翼實現(xiàn)飛行的個人飛行器也獲得成功，但用噴氣發(fā)動機(jī)做為飛行動カ 的飛行背包還未獲得成功。目前的噴氣飛行背包方案都存在著一個很大的設(shè)計問題；為了飛行中的安全，不管是火箭背包還是噴氣發(fā)動機(jī)背包都必須把兩個噴管設(shè)置在人體重心的上方，火箭飛行背包采用這種設(shè)計基本上不會影響其經(jīng)濟(jì)性能，但有輸送管道不夠緊湊的缺點，而采用噴氣發(fā)動機(jī)的飛行背包要使噴管位于人體重心上方就非常麻煩，為了照顧噴管必須設(shè)置在人體重心上方的設(shè)計特點，渦扇發(fā)動機(jī)只能是頭朝下布置，通過損失推力的辦法讓噴管位于人體重心的上方。讓發(fā)動機(jī)頭朝下進(jìn)氣ロ會產(chǎn)生向下的負(fù)升力，而且這個負(fù)升力還很大，渦扇發(fā)動機(jī)更加嚴(yán)重。讓發(fā)動機(jī)燃?xì)饬鱽韨€180度的大轉(zhuǎn)彎再噴出，也會損失很大推力。發(fā)動機(jī)推力越大，這些負(fù)升力損失就越大，這就使得渦扇發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性在飛行背包上表現(xiàn)不出來，損失竟然能達(dá)到得不償失的程度。現(xiàn)有噴氣飛行背包除了火箭動カ外，都還存在著一個體積重量大的問題，把沉重的飛行背包提起來穿戴上不太方便。另外現(xiàn)有的噴氣背包都具有強(qiáng)大動力，但噴管位置的固定只能使人體垂直進(jìn)行飛行，這樣最大飛行速度就受到嚴(yán)重制約。本發(fā)明的目的就是為了給噴氣飛行背包的發(fā)展提供ー種新的總體設(shè)計方案，以便能使噴氣飛行背包能夠?qū)嵱没?，能夠“名副其實”地成為供人們使用的飛行背包。本發(fā)明是通過采用下面的方法達(dá)到改進(jìn)的目的。把產(chǎn)生向上推力的動カ裝置與捆扎在人體上的背包架分開來，整個裝置通過搖臂連桿與背包架鉸接在一起，在起飛之前發(fā)動機(jī)沒有工作的時候，整套動カ裝置是通過搖臂式連桿吊掛在背包架上，此時是人背著飛行背包，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作產(chǎn)生推力后，整套動カ裝置就會在推力作用下向上升起，一直上升到背包架的上方，通過搖臂連桿對背包架產(chǎn)生提升力，此時飛行者被吊掛在動力裝置的下面， 這樣產(chǎn)生推力的噴管位置就上升到人體和動カ裝置組成的飛行體重心的上方，飛行者就可以很容易地利用身體向前后左右擺動的辦法改變飛行姿態(tài)，再結(jié)合自動飛控系統(tǒng)改變動カ 裝置噴管角度或動カ裝置與自身的角度就可達(dá)到實現(xiàn)安全自由飛行的目的。對于火箭型噴氣飛行背包來說，這樣可使燃料輸送管道的結(jié)構(gòu)更為緊湊。由于是通過懸掛的方式將發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力作用到人體，因此這種飛行器可稱為懸掛式個人噴氣飛行器。附

圖1為“動力懸掛”噴氣飛行背包示意圖，附圖2為“動力懸掛”噴氣飛行背包飛行時力學(xué)平衡示意圖。參照附圖1 ；“動力懸掛”噴氣飛行背包由背包架和動カ裝置兩大部分組成，兩者之間用兩個承カ搖臂聯(lián)桿1和ー個控制兩者之間角度和距離的角度距離控制索2聯(lián)接在一起，兩個承力搖臂聯(lián)桿之間有框架設(shè)計，以提高剛性。動カ裝置由渦扇發(fā)動機(jī)本體3、可轉(zhuǎn)動噴管4、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣罩5、承力架6等組成。背包架由背包板架7、人體緊固帶8等部件組成。 渦扇發(fā)動機(jī)的兩個可轉(zhuǎn)動噴管通過軸承9鉸接在發(fā)動機(jī)燃料室的殼體上，由兩個輕重量高功率作動電機(jī)10控制轉(zhuǎn)動角度，也可以通過控制線弒裝置11來完成?？刂苿恿ρb置和背包架板距離及角度的角度距離控制索由一個電動蝸桿蝸輪卷揚(yáng)裝置12控制，也可用兩根帶倒鎖的拉索13人工直接將動カ裝置拉動完成調(diào)節(jié)和鎖定。背包架板后部一側(cè)安裝有救生火箭14，其牽引索15從背包架板頂端伸到頭墊中，與安裝在背靠墊中的降落傘16聯(lián)接。 燃料箱17可設(shè)置在發(fā)動機(jī)的下部或周圍，也可設(shè)置在背包板架的后面。為增加推力和同時又控制保管時的尺寸，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣罩5采用充氣鼓起結(jié)構(gòu)，用類似橡膠的柔軟材料制成，利用發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)中的氣壓鼓起，以保證最佳進(jìn)氣效果，而在收起時進(jìn)氣罩可被折疊。在具體實施吋，也可在動カ裝置上再安裝一根向前伸出的操縱彎桿18，上面安裝有油門控制按鈕和噴管差動擺桿柄，以方便操縱。為了能進(jìn)行高速飛行，還可在背包架下方與動カ裝置之間設(shè)置角度控制索19，同樣采用電動蝸桿蝸輪卷揚(yáng)裝置控制雙方之間張開的角度。參照附圖2 ；當(dāng)使用者捆扎好飛行背包后，啟動發(fā)動機(jī)，整個動カ裝置就會在噴氣流作用下向上升起，發(fā)動機(jī)噴管產(chǎn)生的向上推力作用點20在動カ裝置重心21的前面，因此會以承カ搖臂連桿1和承カ架聯(lián)接點為軸產(chǎn)生向后仰力矩，此時距離控制索2就會限制動力裝置向后翻傾，當(dāng)推力繼續(xù)增加到起飛功率吋，整個動カ裝置就會根據(jù)推力的大小和距離控制索及角度控制索的控制穩(wěn)定在人體的后上方。當(dāng)人體也升空后，動カ裝置重心21與人體重心22形成總體重心23，這個重心始終位于發(fā)動機(jī)可轉(zhuǎn)動噴管推力作用焦點的下方， 因此整個飛行器可保證自穩(wěn)定狀態(tài)，既使背包架與動カ裝置架之間的角度發(fā)生變化也不會影響平衡。在飛行過程中使用者可用通過角度距離調(diào)節(jié)索、噴管作動電機(jī)、操縱桿和肢體重量對總體重心進(jìn)行調(diào)整，以完成飛行過程中的飛行方向及轉(zhuǎn)彎等操作。用電動卷揚(yáng)裝置或手拉動調(diào)節(jié)索13可調(diào)整控制索長度，同時可對噴管推力作用點的位置產(chǎn)生影響，可用來影響飛行狀態(tài)。通過控制作動電機(jī)的轉(zhuǎn)動或拉動線锏門可使兩個推力噴管改變推力角度或完成差動，達(dá)到調(diào)節(jié)飛行方向或圍繞自身軸線轉(zhuǎn)動的控制目的。在高速飛行吋，人體呈前傾狀態(tài)，通過角度控制索的回拉作用，整個動カ裝置可向后上方移動，以適應(yīng)此時的重心配合需要，最后可以讓人體呈平爬狀態(tài)，整個動カ裝置處在人體的上方，發(fā)動機(jī)噴管則轉(zhuǎn)動，仍然保持向下推力，這樣可最大限度減少飛行阻力。為提高安全性，在背架上設(shè)置有緩降救生火箭和救生降落傘，前者在低空作業(yè)時備用，后者在高空備用，兩種安全裝置通過監(jiān)視發(fā)動機(jī)工作情況的傳感器發(fā)出的信號操縱下自動進(jìn)入工作，在GPS自動導(dǎo)航儀的控制下可自動根據(jù)當(dāng)時高度和位置的不同分別實施開傘或啟動火箭，根本不需要使用者操心。為充分利用救生火箭作用，降落傘的打開與救生火箭使用同一根牽引索，在低空援救生火箭發(fā)揮作用的高度降落傘有限制開傘鎖，在兩者都能發(fā)生作用的高度，這個限制鎖自動打開，此時牽引援救生火箭就成為開傘的火箭。搶救火箭設(shè)置在背包架板頭部對應(yīng)位置的后面，呈折疊狀的降落傘收入在背板上的墊套中，在發(fā)動機(jī)與背包架之間的聯(lián)接軸上設(shè)置有開鎖裝置，搶救火箭起動發(fā)射出背包架板時，牽引索上的聯(lián)帶索就可將該裝置自動拉開，可讓使用者在打開搶救火箭后拋棄發(fā)動機(jī)。如果是如使用降落傘，則根據(jù)使用者的不同分別處置，如民用裝置可取消此設(shè)設(shè)計。為適合保管攜帯的需要，兩個噴管可以從旋轉(zhuǎn)軸承套中擰下來，以縮小裝箱尺寸， 因此軸承上設(shè)置有止轉(zhuǎn)凸臺，以便于進(jìn)行擰下操作。背包板架后面正對發(fā)動機(jī)高溫區(qū)涂有熱反射材料，噴管正對人體的部位上也包裹ー層隔熱材料。方向被設(shè)計指向鉸接軸線的中間部位，民用的飛行背包還可采用引氣增推技木，在兩個噴管上各加裝一個引氣增推罩可進(jìn)ー步提高飛行器的經(jīng)濟(jì)性能，只是體積稍有些大，適合消防、探險、等工作，特種部隊等強(qiáng) カ部門使用的噴氣背包不必安裝這個裝置，這樣有助于縮小儲存箱的體積。簡單的飛行背包也可用一根平行連桿代替角度距離控制索。如有必要還可以在動カ裝置的下面設(shè)置支腿，這樣可以利用支腿支撐動カ裝置，方便使用者的穿戴和脫離。噴氣飛行背包的動カ裝置除了采用噴氣發(fā)動機(jī)和渦扇發(fā)動機(jī)外，也可采用火箭發(fā)動機(jī)或發(fā)動機(jī)驅(qū)動的升カ風(fēng)扇噴氣
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權(quán)利要求
1.ー種“懸掛動力”式噴氣飛行背包，其特征為整套裝置由噴氣動力裝置和背包架 (帶)兩部分組成，兩者之間用兩根位于同一水平且兩個聯(lián)接處同軸心的搖臂連桿連接，在搖臂連桿的軸線垂直方向一段高度上還有距離/角度控制調(diào)節(jié)索或平行聯(lián)桿把動カ裝置與背包架板連接在一起。
2.按權(quán)利要求1規(guī)定的“懸掛動力”噴氣飛行背包，其特征為渦扇發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口上安裝了用柔軟材料制成的可折疊充氣成形進(jìn)氣罩，充氣壓カ由發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)提供。
3.按權(quán)利要求1規(guī)定的“懸掛動力”噴氣飛行背包，其特征為距離/角度控制調(diào)節(jié)索用電動蝸桿蝸輪卷揚(yáng)裝置來控制長度變化，或者用一根(兩根)人工控制的拉索來完成。
4.按權(quán)利要求1規(guī)定的“懸掛動力”噴氣飛行背包，其特征為動カ裝置下面設(shè)置支架，
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單人噴氣飛行背包，由于把產(chǎn)生向上推力的噴氣動力裝置與捆扎在人體上的背包架分開來，通過一根搖臂連桿和兩根控制吊索與背包架鉸接在一起，擺脫了現(xiàn)有裝置存在的發(fā)動機(jī)必須頭朝下設(shè)置的缺陷和由此帶來的累贅結(jié)構(gòu)，節(jié)省了大量的結(jié)構(gòu)重量，為降低飛行器的造價和提高使用的經(jīng)濟(jì)性創(chuàng)造了條件。讓單人飛行背包能夠“名副其實”地成為民眾個人使用的飛行器?！皯覓靹恿Α憋w行背包在起飛前是由人背著，也可以放在地上，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作產(chǎn)生推力后，涵道動力裝置就會在微型渦扇發(fā)動機(jī)的推力作用下向上升起到人體的上方，將飛行者吊掛在動力裝置的下面。新方案的發(fā)動機(jī)推力可以全部用來支撐人體重量，經(jīng)濟(jì)性得到大幅提高。由于引進(jìn)了電動操縱方式，操縱方式也變得非常簡單，飛行安全性很高。
文檔編號B64D27/16GK102556348SQ201010623200
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者馬世強(qiáng) 申請人:馬世強(qiáng)