Banner
金沙00后大学生自制火箭成功发射 一步步攻克难
- 2020-08-26 21:23-

  “未来可期!”“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哔哩哔哩视频网站(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,目前阅读量超过百万,弹幕留言超6000条,而在抖音中同时发布的视频,已收获800余万的播放量。

  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,飞行190米后下落,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。

  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,其中涉及的专业知识之多,令网友们大呼“线个视频,一步步攻克难关

  这枚火箭高约96cm,直径9.5cm,重3.1kg,不同部件用到了光固化树脂、金沙!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制作的。

  早在去年10月,刘上已经有了这样的设想。“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,有很多知识点没有理解”。

  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制作过程。

  刘上介绍,最初只打算做成简单的火箭模型,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,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。”

  在半年多里,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。B站账号上的37个视频,则记录了刘上一步一个脚印的研制过程。

  “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。火箭使用了刘上自制的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,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。

  对刘上而言,为火箭安装姿态控制系统同样是全新的尝试。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。火箭还在空中完成了推力矢量和鸭翼控制的切换,全程无需遥控。

  在研制中,矢量发动机的部分是耗时最久的。近4个月的尝试,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,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。

  “另一个是燃料问题,我对于燃料方面的了解不够深入。”刘上说。研制过程需要大量实验验证改进,火箭燃料的安全问题更是重中之重,不容许一点失误。“虽然有危险,但都是可控的。试验的时候会找无人的地方,提前找好掩体,备好灭火器,遥控点火”。

  6月的发动机测试接连两次失败,刘上损失了上千元,也对他造成了不小的打击。经过一番调整,他和伙伴中的燃料高手不断讨论,最后通过调整配方、冷冻燃料表面等方法解决了问题。

  南航航天学院2019级航天中乌班学生白澔烔是刘上的好友。去年刘上提出制作火箭的设想后,白澔烔一直与刘上保持着交流。

  去年航天学院运动会,白澔烔发现刘上在操场上自学单片机相关知识,“他快速突破一个个知识点,尤其是疫情期间,研究进程突飞猛进”。白澔烔说,刘上的个人能力毋庸置疑,但有控火箭涉及方面很多,不可能每一点都兼顾,“爱好者之间相互帮助交流是很重要的环节”。

  刘上表示,同乡兼网友刘奕兵是给予自己最大帮助的人。从最初的发动机加工一直到视频后期制作,刘奕兵几乎在现场参与了每一次测试和火箭最后的发射。

  刘上也经常在爱好者组建的交流群中分享自己的研制进度和难点,与成员们相互交流。由于常常埋头研究到凌晨两三点或者更晚,第二天早上照常上课,群友们都称他为“肝帝”。

  “这枚火箭还没有达到最高的性能。”刘上表示,通过安装在火箭上的传感器和定位模块,他采集到了本次飞行的各类数据,将继续改进程序算法。“我的最终目标是用火箭送快递。”刘上介绍。为此,他确定了三步走的研发策略:“姿态控制、飞行轨迹控制、定点软着陆。”

  早在初中时,刘上就已发射过自制火箭,并用自制的无人机航拍。“摄影、视频制作、航模、穿越机花飞、火箭、外骨骼,他什么都玩。”白澔烔说。

  得益于父母的大力支持,刘上能将更多的精力投入到兴趣上。平日里,刘上阅读的书籍全是自己搜集来的专业书,房间内也摆满了各类制作模型的设备和工具,刘上自己都觉得“有点走火入魔的感觉”。

  在刘上的房间里,贴着一张SpaceX的海报,SpaceX的创始人马斯克是刘上的偶像。初中时,刘上了解到SpaceX公司的可回收垂直起降的火箭,瞬间被吸引,加上对各类科幻电影的喜爱,都影响了他的研究方向。

  “我就是想搞点好玩炫酷、对社会有价值的东西出来。”在刘上看来,视频的爆红有因可循,“以前大家都觉得只有国外网友能玩火箭,所以在国内看到会觉得还蛮惊喜的。如果我能继续成功,应该还是挺鼓舞人的。”

  在视频发布后,“BPS.space”也注意到了刘上的成果,并评价:“不可思议,这是非凡的作品!”

  “与其他大一新生的微信朋友圈画风不同,刘上的朋友圈记录了他在航天道路上的每一步成长。”刘上的本科生导师、航天学院副院长朱旭东说。了解到刘上在航天科创方面的热情后,学院联系了相关领域的教授对他进行专门的指导。据了解,本科生导师制是航天学院为学生选任专门指导老师的培养制度,在本科生入学时为每个寝室4名学生配备1名专业指导老师。

  大一期间,刘上加入了学校的航模队。航模队老师史明双指导刘上用自制火箭申报了航空特色科技创新基地创新项目,获得了学校的经费支持。

  2014年,还在上初中的刘上曾在QQ空间里写下:“我觉得最吸引我的东西是航模、火箭、化学。”7年里,他一直坚持着自己的热爱,“我的追求一直没停,今后希望将热爱变成事业”。(通讯员 张紫略 倪子涵 中青报中青网记者 李润文)

  中国演出行业协会网络表演(直播)分会8月9日发布:根据《互联网文化管理暂行规定》《网络表演经营活动管理办法》《互联网直播...

  一起专业资质认定引发的事业单位招考风波尽管笔试、面试都是第一,可江西省九江市武宁籍考生瞿江桓,却因为人社局对其专业资...

  ▲北大考古女孩钟芳蓉。 受访者供图盛夏,高考落幕,意气风发的年轻人们互道珍重,知识与理想成为大众津津乐道的线...

  失控的小龙虾,逼近的稻田危机这是一组耐人寻味的数字:截至2018年,我国小龙虾养殖总面积1680万亩,其中稻田养虾面积1261万...

  虚假借贷、虚假仲裁,与套路贷、涉黑犯罪交织新领域、新类型的虚假诉讼为检察监督带来新课题。解难题,补短板,虚假诉讼...

  Sovy:全球首发!IET Blockchain亮相世界人工智能大会云端峰会

  随着区块链技术与应用在全球范围内的迅速普及,学术界和工业界亟需一本国际权威的高水平学术期刊进行交流探讨,以推动基础研...

  骆驼奶对于许多人来说较为陌生,但在许多国家它已被视为一种不可替代的营养品。在非洲,人们经常建议身体虚弱的人饮用骆驼奶,以...

  在浙江诸暨市,当地市场监管部门从价格监管、质量监管、消费者权益保障等方面着手,护航学前亲子消费。图为在诸暨某商场...

  饮食习惯不佳,是高血脂的主要原因。而通过调整饮食,可以达到科学控制血脂的目的。动脉硬化性心血管疾病,如冠状动脉粥样硬...

  瀛通通讯(002861)7月5日晚披露可转债网上中签结果,中签号码共有59999个,每个中签号码只能认购10张(1000元)瀛通转债。

  【提问】提起照片美颜、视频美颜等,大家早已见怪不怪。请问,日常购买的食物也会偷偷美颜吗?【案例】市民:卤肉上桌后就失色...

  爱奇艺自制综艺《潮流合伙人》 收官 围绕一个IP成功打造多元化消费场景

  2月21日,由爱奇艺自制的原创潮流经营体验节目《潮流合伙人》正式迎来收官。截止收官当日,《潮流合伙人》在爱奇艺站内内容热...

  隔离病毒,但不隔离爱,中华儿女的心始终紧紧地联系在一起。自新冠肺炎疫情爆发以来,引起了社会的高度重视和关注。许多企业...

  【文艺观潮】受疫情影响,今年以来的人们日常文化消费结构与往年呈现巨大差异。较长时间的居家抗疫,家庭大屏在其中发挥了抚...

  电视剧《三十而已》剧照。当顾佳带着儿子许子言来到茶厂所在的大山深处暂居,当钟晓芹和陈屿一起送陈旭去创业,当王漫妮满怀...

  电影《花木兰》也加入了流媒体与传统院线的争夺中:近日,迪士尼向外界宣布,刘亦菲、巩俐、李连杰等主演的电影《花木兰》将...

  科普达人宁原正在录制短视频。曲 新摄从美食美妆到科学教育,中国短视频内容正从泛娱乐休闲类向知识分享等专业化、...

  受近期强降雨影响,淮河干流王家坝站水位超过保证水位。图为7月20日,洪水通过王家坝闸涌入蒙洼蓄洪区。新华社记者 黄博涵摄...

  上海启动智能网联汽车规模化示范应用,首批智能网联汽车在滴滴出行APP上开放服务,可预约体验滴滴自动驾驶。图为主驾驶座...

  政府趸租村民闲置房为企业提供宿舍大兴村庄公寓迎来首批租户大兴区北臧村镇村庄公寓大臧之家,刚入住的职工正在房间内收拾个...

  当前,各地老旧小区改造工程正陆续开展,成为居民改善居住环境、城市更新面貌、政府提升治理能力的重要切口。由于缺乏明确的...

  对于大部分中小企业来说,在复工延迟又没有营收的情况下,租金是一笔很大的开销。近日来,全国多地出台新政,支持中小企业渡...

  7月14日,宝马集团面向全球市场发布创新纯电动BMWiX3。作为首款搭载最新第五代BMWeDrive电力驱动技术的车型,新车为全球宝马...

  7月14日,东风悦达起亚凯酷(ALLNEWK5)国产版外观、内饰终于曝光,且更时尚、更年轻、更运动!全新的虎啸式前脸、强烈的四门轿...

  上汽荣威于近日发布全新RX5 4G互联百万款,其手动与自动车两款型。新车在配置方面进行了多处升级,内饰以柔软材料为主,意在...