• 噴氣背包

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    噴氣背包

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    噴氣背包是佩戴在其使用氣體液體的射流通過空氣推進穿用者背面的裝置。這個概念已經存在于科幻小說中近一個世紀,并在1960年代得到廣泛傳播。實際的噴氣背包使用多種機制開發,但由于地球大氣層、重力、可利用燃料的能量密度低以及人體不適合人類的挑戰,因此其用途比虛構的噴氣背包更為有限。飛行,它們主要用于特技表演。由于明顯的失重和在軌道上缺乏產生摩擦的氣氛,噴氣背包的實際用途是在宇航員的艙外活動中。

    概述

    用最一般的術語來說,噴氣背包是一種可穿戴設備,它允許用戶通過提供推力來飛行。除了在微重力環境中使用外,該推力必須向上以克服重力,并且必須足以克服使用者,噴氣背包本身及其燃料的重量。這必然要求射流組件在向下的方向上連續推動物質。

    盡管某些設計的動力和/或質量來自外部的地面來源,但不受束縛的飛行需要將所有飛行燃料都攜帶在機組內部。這導致了與總質量比有關的問題,該問題將xxx飛行時間限制為數十秒,而不是科幻小說中設想的持續飛行。

    液體燃料火箭背包

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    安德烈耶夫:氧氣和甲烷、有翅膀

    俄羅斯發明家亞歷山大·安德烈耶夫(Alexander F. Andreev)于1919年開發了xxx種包裝設計。該項目得到了尼古拉·雷寧(Nikolai Rynin)和技術歷史學家Yu的高度評價。V. Biryukov和SV Golotyuk。后來它獲得了專利,但顯然沒有制造或測試。它是由氧氣和甲烷驅動的(很可能是火箭),機翼長約1 m(3英尺)。

    雙氧水動力火箭彈

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    過氧化氫?-Powered引擎是基于過氧化的分解反應。使用了近乎純凈的(在貝爾火箭帶中為90%)過氧化氫。純過氧化氫相對穩定,但與催化劑(例如銀)接觸時,在不到1/10?毫秒的時間內分解為過熱蒸汽和氧氣的混合物,體積增加5,000倍:2 H?2?O?2?→2 H?2?O + O?2。反應是放熱的即伴隨著大量熱量的釋放(大約2,500 kJ / kg [5,800 BTU / lb]),在這種情況下,會在740°C [1,360°F]的溫度下形成蒸汽-氣體混合物。該熱氣體僅用作反應物料,并直接供入一個或多個噴嘴。

    噴氣背包

    xxx的缺點是操作時間有限。蒸汽和氧氣的射流可從相當輕的火箭提供很大的推力,但該射流的排氣速度相對較低,因此比沖性較差。當前,這樣的火箭帶只能飛行約30秒(由于用戶可以無助地攜帶有限數量的燃料)。

    更常規的雙推進劑可以使比沖量增加一倍以上。但是,盡管來自過氧化物發動機的廢氣非常熱,但它們仍比替代推進劑產生的廢氣要涼得多。使用基于過氧化物的推進劑可xxx降低著火/爆炸的風險,這可能會對操作人員造成嚴重傷害。

    例如,與主要排出大氣中的空氣以產生推力的渦輪噴氣發動機相反,與使用渦輪噴氣發動機的設備相比,火箭組件的制造要簡單得多。溫德爾·摩爾(Wendell Moore)的經典火箭組裝結構可以在車間條件下進行,需要經過良好的工程培訓和高水平的工具制造工藝。

    這種火箭背包的主要缺點是:

    • 飛行時間短(最長約30秒)。
    • 過氧化物推進劑的高成本。
    • 在最低降落傘高度以下飛行的固有危險,因此在發生事故或故障時,沒有任何安全設備可以保護操作員。
    • 鑒于沒有雙控制培訓版本,因此可以安全地學習如何飛行。
    • 手動飛行這種設備的xxx困難。

    這些情況將火箭包的應用范圍限制在非常壯觀的公共演示飛行,即特技表演;例如,在1984年美國洛杉磯夏季奧運會開幕式上安排了一次飛行。

    渦輪噴氣背包

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    帶有渦輪噴氣發動機的組件以傳統的基于煤油的噴氣燃料為燃料。它們具有更高的效率,更大的高度和數分鐘的飛行時間,但是它們結構復雜且非常昂貴。這個背包只有一個工作模型。它在1960年代進行了飛行測試,目前不再飛行。如果噴氣背包和火箭背包的機翼像飛機的機翼,則飛行時間長得多。

    貝爾噴氣飛行腰帶:無翼

    1965年,貝爾航空系統公司與美國國防高級研究計劃局(DARPA)簽訂了一項新合同,以開發帶有渦輪噴氣發動機的噴氣式發動機組件。該項目被稱為“噴氣飛行帶”,或簡稱為“噴氣帶”。Wendell Moore和燃氣渦輪機專家John K. Hulbert?致力于設計新的渦輪噴氣發動機組件。位于密歇根州沃德湖的威廉姆斯研究公司(現為威廉姆斯國際公司)于1969年設計并制造了符合貝爾規格的新型渦輪噴氣發動機。它被稱為WR19,額定推力為1,900牛頓(430磅力),重31千克(68磅)磅)。噴射帶于1969年4月7日在尼亞加拉瀑布市立機場首次免費飛行。羅伯特·考特(Robert Courter)飛行員以7 m(23 ft)的高度繞圈飛行約100 m(330 ft),時速達45 km / h(28 mph)。以下飛行時間更長,最多5分鐘。從理論上講,這種新背包可以以高達135 km / h(84 mph)的速度飛行25分鐘。

    水力噴射背包

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    21世紀看到了一種將水用作高密度推進液的噴氣背包的新方法。這需要非常大量的流體,這使得自給式噴氣背包不可行。取而代之的是,這種方法使用長的撓性軟管將水和飛行員的飛行設備中的引擎、燃料和流體分開,以將水輸送到與飛行員的身體相連的噴嘴組件。這些發明被稱為“水力噴射背包”,成功的設計已經將水上摩托艇技術用作在水體(海洋、湖泊或水池)中運行的動力裝置,以提供所需的推進力。幾種水力噴射背包方法已經成功測試并投入生產。流量可以由水上摩托車的節流閥操作員控制,也可以由飛行員使用遠程執行器控制。

    水力噴射背包的另一個重要區別是,它們既可以在水面以下也可以在水面以上操作。截至2013年,世界各地都有許多水力噴射背包租賃業務在運營。

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    詞條目錄
    1. 噴氣背包
    2. 概述
    3. 液體燃料火箭背包
    4. 安德烈耶夫:氧氣和甲烷、有翅膀
    5. 雙氧水動力火箭彈
    6. 渦輪噴氣背包
    7. 貝爾噴氣飛行腰帶:無翼
    8. 水力噴射背包

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