先鋒00后大學(xué)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(shè)做完了,！”近日，一條學(xué)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(shí)間里,，該視頻播放量就達(dá)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(shí)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(jì)時(shí)開始,，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)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(shè)計(jì),，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(shè)計(jì)者名叫劉上，就讀于南京航空航天大學(xué)航天學(xué)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(shí)之多,，令網(wǎng)友們大呼“真是專業(yè)大神”,！

　　37個(gè)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(shè)想,。“當(dāng)時(shí)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(shí)點(diǎn)沒有理解”,。

　　2019年10月19日,，劉上通過自己的B站賬號(hào)發(fā)布了第一個(gè)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(shè)計(jì)時(shí)并未考慮各種現(xiàn)實(shí)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(dòng)機(jī)使這個(gè)模型飛起來的想法。

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

　　在半年多里,，通過自學(xué)和與愛好者們交流，劉上點(diǎn)亮了機(jī)械設(shè)計(jì),、3D建模,、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料,、編程,、飛控算法、3D打印的“技能樹”,，才最終實(shí)現(xiàn)火箭的成功發(fā)射,。B站賬號(hào)上的37個(gè)視頻，則記錄了劉上一步一個(gè)腳印的研制過程,。

　　“推力矢量控制(TVC)”“姿態(tài)控制”“模塊化設(shè)計(jì)”“可重復(fù)使用”……這些都是這枚火箭的“?！碧幩凇,；鸺褂昧藙⑸献灾频腡VC發(fā)動(dòng)機(jī),。發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)是劉上此次最滿意的設(shè)計(jì)之一，在民間火箭愛好者的圈子里也是一個(gè)不小的突破,。此外,，發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)根據(jù)傳感器收到的數(shù)據(jù),，在空中自動(dòng)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(gè)月試驗(yàn)，在一次次失敗中找到答案

　　在研制中,，矢量發(fā)動(dòng)機(jī)的部分是耗時(shí)最久的,。近4個(gè)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(dòng)機(jī)矢量噴口的設(shè)計(jì),，對這方面知識(shí)儲(chǔ)備不足的劉上參考了很多圖書，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)高度吻合。

　　“另一個(gè)是燃料問題,，我對于燃料方面的了解不夠深入,。”劉上說,。研制過程需要大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn),，火箭燃料的安全問題更是重中之重，不容許一點(diǎn)失誤,?！半m然有危險(xiǎn)，但都是可控的。試驗(yàn)的時(shí)候會(huì)找無人的地方,，提前找好掩體,，備好滅火器，遙控點(diǎn)火”,。

　　6月的發(fā)動(dòng)機(jī)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(xué)院2019級(jí)航天中烏班學(xué)生白澔烔是劉上的好友。去年劉上提出制作火箭的設(shè)想后,，白澔烔一直與劉上保持著交流,。

　　去年航天學(xué)院運(yùn)動(dòng)會(huì)，白澔烔發(fā)現(xiàn)劉上在操場上自學(xué)單片機(jī)相關(guān)知識(shí),，“他快速突破一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn),，尤其是疫情期間，研究進(jìn)程突飛猛進(jìn)”,。白澔烔說,，劉上的個(gè)人能力毋庸置疑，但有控火箭涉及方面很多,，不可能每一點(diǎn)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(dòng)機(jī)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(jìn)度和難點(diǎn),，與成員們相互交流。由于常常埋頭研究到凌晨兩三點(diǎn)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(dá)到最高的性能,?！眲⑸媳硎荆ㄟ^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(jìn)程序算法,。“我的最終目標(biāo)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(diǎn)軟著陸,。”

　　7年熱愛,，追求無止境

　　早在初中時(shí),，劉上就已發(fā)射過自制火箭，并用自制的無人機(jī)航拍,?！皵z影、視頻制作,、航模,、穿越機(jī)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(shè)備和工具,，劉上自己都覺得“有點(diǎn)走火入魔的感覺”,。

　　在劉上的房間里，貼著一張SpaceX的海報(bào),，SpaceX的創(chuàng)始人馬斯克是劉上的偶像,。初中時(shí)，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(diǎn)好玩炫酷,、對社會(huì)有價(jià)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(huì)覺得還蠻驚喜的,。如果我能繼續(xù)成功,，應(yīng)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(jià)：“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(fēng)’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?dǎo)師、航天學(xué)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(xué)院聯(lián)系了相關(guān)領(lǐng)域的教授對他進(jìn)行專門的指導(dǎo)。據(jù)了解,，本科生導(dǎo)師制是航天學(xué)院為學(xué)生選任專門指導(dǎo)老師的培養(yǎng)制度,，在本科生入學(xué)時(shí)為每個(gè)寢室4名學(xué)生配備1名專業(yè)指導(dǎo)老師。

　　大一期間,，劉上加入了學(xué)校的航模隊(duì),。航模隊(duì)老師史明雙指導(dǎo)劉上用自制火箭申報(bào)了航空特色科技創(chuàng)新基地創(chuàng)新項(xiàng)目，獲得了學(xué)校的經(jīng)費(fèi)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(xué),。”7年里,，他一直堅(jiān)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）

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責(zé)任編輯： 薛濤