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北航“北航4号”飞行器成功发射 大学生当“总师”造火箭

按下“点火”按钮那一瞬间，北京航空航天大学博士生高科屏住呼吸，发射掩体里安静得仿佛只听得到自己“怦怦”的心跳声 。约1秒钟后，300余米外传来了助推级固体火箭发动机发出的隆隆轰鸣，地面的“震颤”由脚底传导至心脏，此刻的高科只觉“震撼”“热血奔涌”，他知道，“北航4号”临近空间火箭动力飞行器已起航 。


5月27日11时01分，一身橘红色涂装的“北航4号”在中国西北某地冲天而起，眨眼工夫便扎进了云层 。这个全长8.7米、重约1300公斤的家伙，按计划在飞行400多秒钟后降落预定位置——听到这个消息，高科顿觉松了口气，之前的紧张更多变为了激动、兴奋 。
为了这400秒钟，“北航4号”这一学生大型综合项目已筹备多年，先后有21位博士生、49位硕士生以及16位本科生参与设计、研制和飞行试验等，可以说是由学生当“主角”、做“总师”来造“火箭” 。对于学生来说，这是怎样的一种体验？
【北航“北航4号”飞行器成功发射 大学生当“总师”造火箭】用高科的话来说，很煎熬，也很奇妙 。
“北航4号”飞行器
2014年刚加入这一项目组时，高科还是探测制导与控制技术专业大四在读本科生 。在确定毕业后将在本校读研究生时，他在班主任、未来的研究生导师宋佳的推荐下加入了项目组，并从师兄手中接手了飞控和测发控相关任务，毕竟“来北航的，谁还没个航空航天梦” 。
一年后，刘德元在通过北航的研究生考试后也参与了进来，“那时刚结束传统的课堂学习模式，一听老师说这是个造火箭的大型工程实践项目，我就很想参加，以前从电视上看火箭升空，就很向往” 。
“从科研角度来讲，‘北航4号’是用来验证一些新技术的实际飞行性能的 。”作为“北航4号”项目组指导老师，宋佳告诉采访人员，“与此同时，‘北航4号’这一学生大型综合项目是在‘北航1号’固体动力探空火箭、‘北航2号’和‘北航3号’固液动力探空火箭项目的基础上发展而来，也是践行教学科研相结合、进一步深化和加强以综合项目为载体的人才培养模式的一次新的尝试 。”
但那时初来乍到，刘德元还真没想到，“我们学生自己搞的火箭真能成功发射？！”
当在戈壁走了200多公里搜到“北航4号”顺利降落后留下的残骸时，刘德元和其他老师同学们“像找到失散多年的孩子一样”飞奔了过去 。运送残骸回去的路上，一轮明月正从天地相交处慢慢爬升，月光洒在茫茫戈壁，刘德元感觉，“月亮都在为我们的成功点赞，相信未来的路会越来越好” 。
他们这次成功了 。据了解，“北航4号”由固体动力助推器和固液动力巡航主级组成 。其中，固体助推火箭发动机推力约150千牛，工作时间8.2秒；固液巡航火箭发动机最大推力约3千牛，推力调节能力3∶1，工作时间大于200秒 。飞控采用GPS/北斗双模卫星导航+光纤惯组的组合导航模式，实现了有控巡航飞行，且此次飞行完成了有动力临近空间飞行的演示验证，平飞高度24公里，平飞速度3马赫，飞行距离近200公里 。
“‘北航4号’固液混合火箭发动机超200秒的工作时长，是固体火箭发动机很难达到的，并且由于仅有一路氧化剂供给系统，结构简单，相比于液体火箭发动机更易进行推力调节和控制，这能使飞行器适应一些特殊的工作条件，比如长时间的定速巡航飞行 。”高科说，发动机一如飞行器的心脏，若它的工作时间短，可以进行定高飞行，但速度的变化会比较大，能够实现长时间变推力工作的固液混合火箭发动机助力了“北航4号”的巡航飞行 。此外，“北航4号”固液火箭发动机采用98%H2O2/丁羟基推进剂组合，无毒无污染，环保性好，贮存和运输十分安全方便 。
总体而言，此次“北航4号”成功验证了长时间变推力固液火箭发动机技术和大空域、宽速域火箭动力飞行器总体设计、导航制导与飞行控制技术，可应用于临近空间大气参数测量、对地观测和空中数据快速传输，未来可发展成为低成本/快速响应小型运载火箭等新型火箭动力飞行器 。


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