一种穿戴式三涵道动力单人飞行器的制作方法

本发明属于穿戴式单人垂直起降飞行器领域，特别涉及一种穿戴式三涵道动力单人飞行器。

背景技术：

1、穿戴式单人飞行器由于体积紧凑、机动灵活、运输方便，在军用、民用等领域有较大的应用潜力，在军用方面主要用于伤员后送、物资运输、快速突击；在民用方面主要用于医疗紧急转运、个人通勤、物流运输等。随着小型垂直起降飞行器关键技术的逐渐成熟，单人垂直起降飞行器凭借自身的优势被越来越多的应用于军事和民用领域，用以提高士兵机动性。

2、现有单人飞行器主要以涡喷动力形式为主，人体背负并手持数个微型涡喷发动机，通过姿态操控数个微型涡喷实现垂直起降与巡航飞行，达到提升人员机动能力的目的，由于飞行姿态与人体姿态直接相关，对人员身体素质和操控能力要求较高，不利于普及使用；同时该类飞行器在飞行时双手被占用，无法实现空中操纵设备。涵道动力具有推进效率高、噪声低、安全性高等特点，目前国内有部分涵道动力垂直起降飞机，均为座舱式布局，无法实现人员快速部署，尚无穿戴式的涵道动力单人垂直起降飞行器。

技术实现思路

1、针对现有单人飞行器不足，本发明提出一种穿戴式三涵道动力单人飞行器，该飞行器综合大推重比涵道动力设计、三涵道动力飞行控制、低空超低空应急逃生等关键技术，形成穿戴式的涵道动力单人飞行器，结构紧凑，具备稳定性高、操纵简便、安全性好等特点。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种穿戴式三涵道动力单人飞行器，包括动力系统、航电系统、人机交互系统、安全救生系统和穿戴式机身；

3、所述动力系统包括三个动力单元，动力单元采用三涵道气动布局，呈品字型布置，其中前侧两涵道单元位于同一高度分列穿戴式机身两侧，后侧涵道单元安装高度高于前侧涵道单元；人机交互系统位于穿戴式机身一侧和人体头部，用于手动控制飞行及监视飞行状态；安全救生系统位于穿戴式机身上部，用于紧急情况下保障人员安全；航电系统提供全机供电、飞行控制及定位导航。

4、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

5、(1)基于三涵道带空气舵面动力系统提出一种穿戴式单人飞行器，本发明飞行器布局前涵道布置在机体中间，距全机重心较近，提高飞行机动性，后涵道置于机体上部，提高飞行稳定性同时降低人体对后涵道进气干扰；实现体积紧凑与高安全性，具备飞行稳定与操作灵活的特点；

6、(2)提出一种新型单人飞行器低空超低空应急逃生技术，通过人机分离装置、射伞火箭、群伞组件和开伞控制组件，实现单人飞行器低空紧急情况下人员弃机逃生，提高人员安全性同时降低飞行器系统重量。

技术特征：

1.一种穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，包括动力系统、航电系统(4)、人机交互系统(5)、安全救生系统(6)、穿戴式机身(7)；

2.根据权利要求1所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，左右两侧涵道下方各安装两副由舵机(8)驱动的气动舵面(13)，后侧涵道内无气动舵面，通过调整各涵道内的旋翼转速和气动舵面偏转角度，平衡后侧涵道旋翼的反扭距和航向控制。

3.根据权利要求2所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，所述三个动力单元中，动力单元a、动力单元b分别位于穿戴式机身左右两侧，呈对称分布，均包含涵道(10)、桨叶(11)、尾锥(12)、气动舵面(13)、电调(14)、电机(15)，涵道(10)和桨叶(11)提供飞行所需的推力，桨叶(11)位于涵道(10)中，通过气动舵面(13)连接，尾椎(12)位于桨叶(11)下部，用于承载电调(14)、电机(15)、舵机(8)和机载全向天线(20)，电调(14)用于调节电机转速，电机(15)用于驱动桨叶，舵机(8)用于驱动舵面，气动舵面(13)提供机动飞行时所需航向操控力。

4.根据权利要求3所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，所述三个动力单元中，动力单元c(3)位于穿戴式机身后部，包含涵道(10)、桨叶(11)、尾锥(12)、电调(14)、电机(15)、gps定位天线(19)，桨叶(11)位于涵道(10)中，提供飞行所需的推力，尾椎(12)位于桨叶(13)下部，用于承载电调(14)、电机(15)和gps定位天线(19)。

5.根据权利要求1～4任一所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，后侧涵道单元安装高度高于前侧涵道单元0.5m。

6.根据权利要求4所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，所述航电系统包括锂离子电池包(16)、飞控模块(17)、导航及数据链路模块(18)、gps定位天线(19)和机载全向天线(20)，锂离子电池包(16)为各分系统供电，位于机身后部，通过穿戴式机身承载；飞控模块(17)用以稳定控制单人飞行器飞行，导航及数据链路模块(18)用于为飞控模块(17)提供飞行状态信息及传输信息至地面站，位于穿戴式机身顶部；机载全向天线(20)用于与地面控制站进行通信，位于左右涵道尾椎内。

7.根据权利要求6所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，三颗gps定位天线(19)布置在后涵道三等分处，互为备份，用以差分定位。

8.根据权利要求1所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，所述人机交互系统(5)包含载具端(21)和地面端(22)，其中载具端(21)包括内置语音设备的头盔显示器(23)以及飞行操纵摇杆(24)，用于飞行器乘坐人员实时监视飞行任务状态，与地面人员和空中其他飞行器乘坐人员进行语音通信，并随时将飞行器切换至人工驾驶模式，手动操控飞行器；地面端(22)即为手持便携式飞行器地面控制站，用于飞行器起飞前各项参数配置检查，飞行任务规划，以及飞行过程中对飞行、任务状态的全程监控，并与飞行器乘坐人员进行语音通信。

9.根据权利要求1所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，所述安全救生系统(6)包括射伞火箭(25)、群伞组件(26)、人机分离装置(27)和开伞控制组件(28)；人机分离装置(27)安装在机体结构与人体背部结合处，该装置通过卡扣连接穿戴式绑缚系统(30)与飞机机体结构，紧急情况下拔出卡扣，穿戴式绑缚系统与机体结构分离，开伞控制组件(28)安装在机体结构顶部，用于控制降落伞开伞，射伞火箭(25)和群伞组件(26)安装于电池舱上方端面，当需要安全救生系统启动工作时，首先由控制器发出回收指令进入回收程序，随之伞舱盖爆炸螺栓并抛掉伞舱盖，随之射伞火箭(25)发射，绑带与机身解锁实现人机分离，射伞火箭(25)拔出固定主伞捆绑带的插销，将群伞拉出伞舱，群伞组件(26)拉直后，通过撕裂带撕裂的方式将火箭与主伞分离，主伞进入气流充气后张满，带着乘员稳降直至着陆。

10.根据权利要求1所述的穿戴式三涵道动力单人飞行器，其特征在于，所述穿戴式机身(7)主要由主体骨架(29)、穿戴式绑缚系统(30)、机体起落架(31)组成，主体骨架(29)通过插销结构实现涵道动力单元快速拆装，同时承载动力电池、射伞火箭、伞舱，穿戴式绑缚系统(30)包括肩部背带、腰部固定绑带、腿部固定绑带和可拆卸背板，人体通过背带及绑带固定在可拆卸背板上，可拆卸背板通过分离机构与主体骨架(29)相连接，机体起落架(31)位于机体后方用以在地面停靠时为飞行器提供稳定支撑。

技术总结
本发明公开了一种穿戴式三涵道动力单人飞行器，包括动力系统、航电系统、人机交互系统、安全救生系统、穿戴式机身；所述动力系统采用三涵道气动布局，呈品字型布置，其中前侧两涵道单元位于同一高度分列穿戴式机体两侧，后侧涵道单元安装高度高于前侧涵道单元；人机交互系统位于穿戴式机身左侧和人体头部，用于手动控制飞行及监视飞行状态；安全救生系统位于穿戴式机身上部，用于紧急情况下保障人员安全。该飞行器结构紧凑，具备稳定性高、操纵简便、安全性好等特点。

技术研发人员：何龙,田聪玲,苏红飞,李卓远,毛喜旺,张清,包令聪,贺肖忍,柯晨旭,李成
受保护的技术使用者：杭州智元研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28