本發明涉及載人飛行器，具體涉及一種以微型渦輪噴氣發動機為動力的低空單人飛行器。

背景技術：

1、微型渦輪噴氣發動機驅動的低空單人飛行器，以其體積小巧和動力強勁的特點，為單人快速出行提供了新的可能性。這類飛行器不僅具備高速度上限和靈活性，還能在特殊場景下發揮重要作用，例如高山救援和海上救援。救援人員穿戴飛行器后，能夠迅速定位和救助被困人員，提供緊急救援服務。此外，低空單人飛行器在軍事領域也有著廣泛的應用。以英國某公司的單人飛行器為例，它已被英國海軍用于多次實驗，證明其在海上戰艦之間的快速轉移和搶灘登陸戰斗中的優越性能。

2、現以渦噴發動機為動力的單人飛行器為例。在以渦噴發動機為動力的單人飛行器的研究歷史上，最經典的三個產品分別為噴氣式飛機服、美國噴氣飛行背包、飛行滑板，三種單人飛行器的設計理念完全不同，但都是通過試圖在人身的某個部位放置微型渦噴發動機來提供推力。噴氣式飛機服是其中操作性能最優的飛行器，同時它使用人體骨骼為支架來減少外部機械結構。

3、但目前的噴氣式飛機服，主要是通過噴氣式引擎的驅動下實現飛行，但由于現有噴氣式飛機服為了保證飛行員的安全，采用了多種防護措施，例如：防護服等(剛制背包框架)，因此，其存在自身重量大，穿戴不便的弊端，而且由于飛行員是在渦噴發動機工作狀態下進行位姿操作的，操作過程中會存在振動和推力(駕駛員同時獨立操作多個發動機難以完全把握整個飛行器姿態的控制，很容易產生失誤)，導致操作過程易失控，如果操作不當，渦噴發動機噴射出的流體還會對飛行員造成燒傷等意外傷害。

4、綜上所述，現有的噴氣式飛機服存在自身重量鉸大、位姿調整不便和易對飛行員造成傷害的問題。

技術實現思路

1、本發明的目的是是為了解決現有的噴氣式飛機服存在自身重量鉸大、位姿調整不便和易對飛行員造成傷害的問題。進而提供一種以微型渦輪噴氣發動機為動力的低空單人飛行器。

2、本發明的技術方案是：

3、一種以微型渦輪噴氣發動機為動力的低空單人飛行器，它包括飛行背包和兩個手臂推進裝置；

4、飛行背包包括：安全帶、殼體、供油系統、電氣系統和背包微型渦輪發動機，供油系統安裝在殼體內部，電氣系統安裝在殼體的上端面上，背包微型渦輪發動機安裝在殼體的下部；

5、殼體包括背板和飛行背覆蓋件，背板為板體，其中，背板的上部開設有多個減重孔，且背板采用鋁合金制成，背板的四周開設有穿接孔，安全帶的中部通過螺栓和鷹嘴鉤固定安裝在背板的中部，安全帶的背帶穿過穿接孔之后與飛行員的身體連接，飛行背覆蓋件為殼體罩，飛行背覆蓋件蓋裝在背板上，飛行背覆蓋件的下部設有絲狀網；

6、其中，兩個手臂推進裝置分別安裝在飛行背包的殼體的左右兩側；

7、每個手臂推進裝置均包括發動機支架、兩個發動機、握把、扳機、手臂支架、擋板條和兩組連桿組件，兩組連桿組件的一端分別安裝在手臂支架的左右兩側，兩組連桿組件的另一端分別與一個發動機支架連接，每個發動機支架上安裝有一個發動機，握把水平安裝在手臂支架內，扳機安裝在手臂支架上。

8、進一步地，殼體還包括織物層，織物層固定安裝在背板上，且位于遠離飛行背覆蓋件一側的背板上。

9、更進一步地，殼體還包括eva板，eva板包裹在織物層上。

10、進一步地，供油系統包括油箱、空氣管路、加油管路、過濾器、油泵和球閥，空氣管路和加油管路安裝在油箱上，過濾器、油泵和球閥通過管路依次連接，過濾器的一端通過管路與油箱的內部連接，球閥的另一端通過管路與背包微型渦輪發動機連接，為背包微型渦輪發動機供油。

11、優選地，油箱包括方形箱體和油量傳感器，油量傳感器豎直并密封插裝在方形箱體內部。

12、優選地，方形箱體包括箱體、多個橫向穩流防波板、多個縱向穩流防波板和多個前后穩流防波板，多個橫向穩流防波板水平等間距布置、縱向穩流防波板豎直安裝在多個橫向穩流防波板上，前后穩流防波板縱向安裝并與縱向穩流防波板垂直布置，多個橫向穩流防波板、縱向穩流防波板和前后穩流防波板組成防波板組件，多個防波板組件順次安裝在箱體內。

13、進一步地，多個橫向穩流防波板、多個縱向穩流防波板和多個前后穩流防波板上均沿垂直于板體的方向開設有通油孔。

14、優選地，通油孔的形狀為圓形孔、矩形孔、錐形孔或長條形孔。

15、進一步地，電氣系統包括動力電池、第一電子控制單元、第二電子控制單元、飛行姿態控制器、電源管理單元和電氣系統托盤，電氣系統托盤與背板連接，動力電池和飛行姿態控制器前后安裝電氣系統托盤上，第一電子控制單元和第二電子控制單元分別安裝在飛行姿態控制器的左右兩側，電源管理單元安裝在飛行姿態控制器下部的電氣系統托盤上。

16、更進一步地，飛行姿態控制器上設有上位機界面。

17、本發明與現有技術相比具有以下效果：

18、1、本發明提供的是一種以微型渦輪噴氣發動機為動力的低空單人飛行器，該背包相對于現有技術來講，通過在背板上開設有減重孔、并采用輕質材料進行3d打印而成，整體性好，大大降低了背板的重量，在其他構件的重量不能再減輕時，在保證背板的強度前提下，減輕了整個背包的重量。

19、2、本發明通過安全帶牢靠的綁定在飛行員身上，由于安全帶上帶有快拆裝置，當遇到危險或者特殊情況時，能夠快速的與飛行背包進行分離，進而避免在飛行過程中對飛行員造成的傷害。

20、3、本發明采用了電氣系統來實現對飛行過程中的位姿和控制，集成度高。操作簡單，而且控制精度高。飛行背包裝載大容量油箱、完整油路、電氣系統及動力系統，可以為單人飛行器提供最大80kg的推力，維持額定續航時間10分鐘，同時帶有使用深度強化學習控制器的飛行姿態控制器，能夠輔助駕駛員飛行。

21、4、本發明中主油箱容積非常大，且內置了縱橫交錯的防波板。防波板的形狀、大小、開孔尺寸由動態仿真過程確定，能夠有效減少在飛行過程中燃油的晃動，提高了飛行器整體的穩定性和可控性。

22、5、低空單人飛行器使用了六個兩種型號的微型渦輪噴氣發動機作為動力系統，每個發動機對于研究人員來講都是一個黑箱。微型渦輪噴氣發動機的ecu只能使用轉速控制，這對于整體的控制十分不便，因而需要想辦法實現整體的推力控制。首先對每個微型渦輪噴氣發動機進行不同幅度的階躍信號實驗，得到控制信號與轉速的控制模型，再得到轉速與推力之間的控制模型，最終便可以實現單個發動機的推力控制曲線進而實現推力控制。低空單人飛行器的動力系統整體上分為三個部分兩個手臂推進裝置、飛行背包推進裝置。如果單個推進裝置中的兩個發動機不能實現同步，則會在推進裝置軸線上產生彎扭，這對于駕駛員和飛行器的穩定控制都是有害的，因而需要使用底層控制來完成每個推進裝置的同步。本發明中的飛行背包利用系統辨識和底層控制技術實現了每組動力裝置的同步，使得整體動力輸出更加穩定可控，動力變化更加平滑。

23、6、完成低空單人飛行器的結構設計和算法設計后，設計并搭建可將駕駛員和裝備吊起的試驗平臺，吊起高度應可調節。在該試驗平臺上完成常規飛行測試和高機動飛行測試。利用上位機實時采集飛行數據，建立數據集，并用新的數據集強化深度學習模型，得到更優秀的控制器，如此反復直到達到我們想要的控制效果。在完成地面試驗和算法優化后，在更復雜的環境中，如高山、湖泊，進行測試實驗，最終得到低空單人飛行器的性能參數。本發明中的單人飛行器飛行高度設定為3-5m，可以保證駕駛員在低空域暢通無阻；飛行速度最高達120km/h,允許高速飛行；優化后的控制器保證了懸停穩定和機動型飛行。