霹雳少女|大神!,大一学生自制火箭成功发射+回收

未来可期”“太强了 , 这才是后浪”“大一就把毕设做完了!”近日一条学生自制固体火箭成功发射的视频在B站上火了不到一天的时间里该视频播放量就达到41.6万目前阅读量已超百万弹幕留言超过6000条同时该视频也在抖音
收获800余万次播放
疫情在家耗时半年自制一枚矢量喷管TVC姿态控制伞降回收固体火箭(成功发射-回收)
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视频中 , 一枚拥有透明箭体、外形炫酷的火箭矗立在一片空地上等待发射 。 倒计时开始 , 发动机点火 , 火箭拖着尾烟升空 , 成为点缀在晚霞与圆月构成的背景板上一处明丽的光亮 。 随后火箭下落 , 降落伞成功打开 , 火箭顺利着陆并被回收 。 随后 , 视频完整展现了一枚火箭从自主设计 , 到流体仿真、制造、测试、控制 , 并最终发射和回收的全过程 。 霹雳少女|大神!,大一学生自制火箭成功发射+回收
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这则视频的作者、火箭的设计者名叫刘上 , 就读于南京航空航天大学航天学院航空航天工程专业 , 刚结束大一的所有课程 。 视频中所有步骤都由他自主完成 , 其中涉及诸多专业知识 , 令网友们大呼“真是专业大神!”
37个视频记录一步步攻克难关的不易
“推力矢量控制(TVC)”“姿态控制”“模块化设计”“可重复使用”……这些都是这枚火箭的“牛”处所在 。 火箭搭载了刘上自制的TVC发动机 。 发动机的喷口可以向不同方向偏转 , 只要稍稍改变方向 , 就可以保证火箭笔直升空 。 这枚TVC发动机是刘上此次最满意的设计之一 , 这在民间火箭爱好者的圈子里也是一个不小的突破 。 此外 , 发动机使用“c型”燃料内孔 , 推力平稳;自带起落架 , 无需发射架辅助便能起飞 。
为火箭安装姿态控制系统对刘上而言同样是一次全新的尝试 。 有了它 , 升空后的火箭会根据传感器收到的数据 , 在空中自动调整姿态 。 火箭还能在空中完成推力矢量和鸭翼控制的切换 , 全程无需遥控 。
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火箭示意图
这枚火箭高约96cm , 直径9.5cm , 重3.1kg , 用到了光固化树脂、电木、尼龙、PC塑料、碳纤维、不锈钢等材料 , 是刘上疫情期间在家中上网课之余做的 。 不过 , 去年10月 , 他就有了这样的设想 。 “当时看到国外知名的爱好者‘BPS.space’制作的姿态控制火箭 , 激发了灵感 。 不过最初的想法非常粗糙 , 有很多空白的知识点没有去了解 。 ”
2019年10月19日 , 刘上通过自己的B站账号发布了第一个相关视频《小型矢量喷管姿态自稳固体火箭》 , 展示了作为固体火箭雏形的模型火箭的制作过程 。
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在评论区中 , 刘上写道:“这枚火箭我最初只打算做成简单的模型 , 所以在设计时并未考虑各种现实性因素 , 不过随着模型渐渐完成 , 我便有了使用固体火箭发动机使这个模型飞起来的想法 。 ”在视频的评论区中 , 刘上写道:“这个项目我会持续地做下去 , 这是一个充满着困难与挑战的过程 , 同时也是一个长久的过程 , 需要我不断地去学习、不断地去探索、不断地去尝试 , 但只要我一直坚持下去 , 说不定哪天就成功了 。 ”霹雳少女|大神!,大一学生自制火箭成功发射+回收
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火箭的模块
保持着这样的决心 , 在半年多的时间里 , 通过自学和与爱好者们交流 , 刘上点亮了机械设计、3D建模、发动机、燃料、编程、飞控算法、3D打印的“技能树” , 才最终实现火箭的成功发射 。
《模型小火箭发射》《小型火箭TVC推力矢量控制器》《固体火箭发动机地面试车失败》《自制碳纤维固体火箭发动机第七次测试取得圆满成功》……B站账号上的37个视频 , 记录了刘上一步一脚印的研制过程 。
“用半年的时间一步步做出来 , 看到火箭发射成功还是很有成就感的 , 但想的更多的还是如何改进 。 ”刘上说自己喜欢用相机把过程拍摄下来 , 记录下自己一步步攻克难关的不易 。
10个月
个人努力为帆 , 团队合作为桨
在研制中 , 矢量发动机的部分是耗时最久的 。 近四个月尝试 , 刘上经历了数次失败 。
第一大难题便是发动机矢量喷口的设计 , 对这方面知识储备不足的刘上参考了很多图书 , 设计完成后 , 他还和朋友一同完成了推力矢量的流体仿真 , 最终的仿真结果与实验高度吻合 。
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