先鋒00后大學生自制火箭成功發(fā)射并回收

　　未來想用火箭送快遞

　　“未來可期,！”“大一就把畢設做完了！”近日,，一條學生自制固體火箭成功發(fā)射的視頻在嗶哩嗶哩視頻網(wǎng)站(B站)上火了,。不到一天的時間里，該視頻播放量就達到41.6萬,，目前閱讀量超過百萬，彈幕留言超6000條,，而在抖音中同時發(fā)布的視頻,，已收獲800余萬的播放量。

　　視頻中,，一枚擁有透明箭體,、外形炫酷的火箭矗立在一片空地上等待發(fā)射。倒計時開始,，發(fā)動機點火,，火箭拖著尾煙升空，飛行190米后下落,，降落傘成功打開,，火箭順利著陸并被回收。隨后,，視頻完整展現(xiàn)了一枚火箭從自主設計,，到流體仿真、制造,、測試,、控制，并最終發(fā)射和回收的全過程,。

　　這則視頻的作者,、火箭的設計者名叫劉上，就讀于南京航空航天大學航天學院航空航天工程專業(yè),，剛結(jié)束大一的所有課程,。視頻中所有步驟都由他自主完成,，其中涉及的專業(yè)知識之多，令網(wǎng)友們大呼“真是專業(yè)大神”,！

　　37個視頻,，一步步攻克難關(guān)

　　這枚火箭高約96cm，直徑9.5cm,，重3.1kg,，不同部件用到了光固化樹脂、電木,、尼龍,、PC塑料、碳纖維,、不銹鋼等材料,，是劉上疫情期間在家中上網(wǎng)課之余制作的。

　　早在去年10月,，劉上已經(jīng)有了這樣的設想,。“當時看到國外知名的愛好者‘BPS.space’制作的姿態(tài)控制火箭,，激發(fā)了靈感,。不過最初的想法非常粗糙，有很多知識點沒有理解”,。

　　2019年10月19日,，劉上通過自己的B站賬號發(fā)布了第一個相關(guān)視頻“小型矢量噴管姿態(tài)自穩(wěn)固體火箭”，展示了作為固體火箭雛形的模型火箭制作過程,。

　　劉上介紹,，最初只打算做成簡單的火箭模型，在設計時并未考慮各種現(xiàn)實性因素,，不過隨著模型漸漸完成,，便有了使用固體火箭發(fā)動機使這個模型飛起來的想法。

　　在視頻的評論區(qū)中,，劉上寫道：“這個項目我會持續(xù)地做下去,，這是一個充滿著困難與挑戰(zhàn)的過程，同時也是一個長久的過程,，需要我不斷地去學習,、不斷地去探索、不斷地去嘗試,，但只要我一直堅持下去,，說不定哪天就成功了?！?/p>

　　在半年多里,，通過自學和與愛好者們交流,，劉上點亮了機械設計、3D建模,、發(fā)動機,、燃料、編程,、飛控算法,、3D打印的“技能樹”，才最終實現(xiàn)火箭的成功發(fā)射,。B站賬號上的37個視頻,，則記錄了劉上一步一個腳印的研制過程。

　　“推力矢量控制(TVC)”“姿態(tài)控制”“模塊化設計”“可重復使用”……這些都是這枚火箭的“?！碧幩?。火箭使用了劉上自制的TVC發(fā)動機,。發(fā)動機的噴口可以向不同方向偏轉(zhuǎn),，只要稍稍改變方向，就可以保證火箭筆直升空,。這枚TVC發(fā)動機是劉上此次最滿意的設計之一,，在民間火箭愛好者的圈子里也是一個不小的突破。此外,，發(fā)動機使用“C型”燃料內(nèi)孔，推力平穩(wěn),；自帶起落架,，無需發(fā)射架輔助便能起飛。

　　對劉上而言,，為火箭安裝姿態(tài)控制系統(tǒng)同樣是全新的嘗試,。有了它，升空后的火箭會根據(jù)傳感器收到的數(shù)據(jù),，在空中自動調(diào)整姿態(tài),。火箭還在空中完成了推力矢量和鴨翼控制的切換,，全程無需遙控,。

　　10個月試驗，在一次次失敗中找到答案

　　在研制中,，矢量發(fā)動機的部分是耗時最久的,。近4個月的嘗試，劉上經(jīng)歷了數(shù)次失敗,。

　　第一大難題便是發(fā)動機矢量噴口的設計,，對這方面知識儲備不足的劉上參考了很多圖書,，設計完成后，和朋友一同完成了推力矢量的流體仿真,，最終的仿真結(jié)果與實驗高度吻合,。

　　“另一個是燃料問題，我對于燃料方面的了解不夠深入,?！眲⑸险f。研制過程需要大量實驗驗證改進,，火箭燃料的安全問題更是重中之重,，不容許一點失誤?！半m然有危險,，但都是可控的。試驗的時候會找無人的地方,，提前找好掩體,，備好滅火器，遙控點火”,。

　　6月的發(fā)動機測試接連兩次失敗,，劉上損失了上千元，也對他造成了不小的打擊,。經(jīng)過一番調(diào)整,，他和伙伴中的燃料高手不斷討論，最后通過調(diào)整配方,、冷凍燃料表面等方法解決了問題,。

　　南航航天學院2019級航天中烏班學生白澔烔是劉上的好友。去年劉上提出制作火箭的設想后,，白澔烔一直與劉上保持著交流,。

　　去年航天學院運動會，白澔烔發(fā)現(xiàn)劉上在操場上自學單片機相關(guān)知識,，“他快速突破一個個知識點,，尤其是疫情期間，研究進程突飛猛進”,。白澔烔說,，劉上的個人能力毋庸置疑，但有控火箭涉及方面很多,，不可能每一點都兼顧,，“愛好者之間相互幫助交流是很重要的環(huán)節(jié)”。

　　劉上表示,，同鄉(xiāng)兼網(wǎng)友劉奕兵是給予自己最大幫助的人,。從最初的發(fā)動機加工一直到視頻后期制作,，劉奕兵幾乎在現(xiàn)場參與了每一次測試和火箭最后的發(fā)射。

　　劉上也經(jīng)常在愛好者組建的交流群中分享自己的研制進度和難點,，與成員們相互交流,。由于常常埋頭研究到凌晨兩三點或者更晚，第二天早上照常上課,，群友們都稱他為“肝帝”,。

　　“這枚火箭還沒有達到最高的性能?！眲⑸媳硎?，通過安裝在火箭上的傳感器和定位模塊，他采集到了本次飛行的各類數(shù)據(jù),，將繼續(xù)改進程序算法,。“我的最終目標是用火箭送快遞,?！眲⑸辖榻B。為此,，他確定了三步走的研發(fā)策略：“姿態(tài)控制,、飛行軌跡控制、定點軟著陸,?！?/p>

　　7年熱愛，追求無止境

　　早在初中時,，劉上就已發(fā)射過自制火箭,，并用自制的無人機航拍?！皵z影,、視頻制作,、航模,、穿越機花飛、火箭,、外骨骼,，他什么都玩?！卑诐粸f,。

　　得益于父母的大力支持，劉上能將更多的精力投入到興趣上,。平日里,，劉上閱讀的書籍全是自己搜集來的專業(yè)書,，房間內(nèi)也擺滿了各類制作模型的設備和工具，劉上自己都覺得“有點走火入魔的感覺”,。

　　在劉上的房間里,，貼著一張SpaceX的海報，SpaceX的創(chuàng)始人馬斯克是劉上的偶像,。初中時,，劉上了解到SpaceX公司的可回收垂直起降的火箭，瞬間被吸引,，加上對各類科幻電影的喜愛,，都影響了他的研究方向。

　　“我就是想搞點好玩炫酷,、對社會有價值的東西出來,。”在劉上看來,，視頻的爆紅有因可循,，“以前大家都覺得只有國外網(wǎng)友能玩火箭，所以在國內(nèi)看到會覺得還蠻驚喜的,。如果我能繼續(xù)成功,，應該還是挺鼓舞人的?！?/p>

　　在視頻發(fā)布后,，“BPS.space”也注意到了劉上的成果，并評價：“不可思議,，這是非凡的作品,！”

　　“與其他大一新生的微信朋友圈‘畫風’不同，劉上的朋友圈記錄了他在航天道路上的每一步成長,?！眲⑸系谋究粕鷮煛⒑教鞂W院副院長朱旭東說,。了解到劉上在航天科創(chuàng)方面的熱情后,，學院聯(lián)系了相關(guān)領(lǐng)域的教授對他進行專門的指導。據(jù)了解,，本科生導師制是航天學院為學生選任專門指導老師的培養(yǎng)制度,，在本科生入學時為每個寢室4名學生配備1名專業(yè)指導老師。

　　大一期間,，劉上加入了學校的航模隊,。航模隊老師史明雙指導劉上用自制火箭申報了航空特色科技創(chuàng)新基地創(chuàng)新項目，獲得了學校的經(jīng)費支持。

　　2014年,，還在上初中的劉上曾在QQ空間里寫下：“我覺得最吸引我的東西是航模,、火箭、化學,?！?年里，他一直堅持著自己的熱愛,，“我的追求一直沒停,，今后希望將熱愛變成事業(yè)”。（記者 李潤文）

【糾錯】

責任編輯： 薛濤