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多級火箭直上雲霄,這枚“ 乘客”返回後毫髮無損

來源:國防科大作者:彭科 白錫斌 宋昕 包志遠 蔣勇睿 雷清雲責任編輯:李佳琦
2021-01-15 19:30

“嗖嗖”

隨着發令員一聲令下

多枚火箭掙脱大地呼嘯而起

直指蒼穹

成功實現級間分離

空中點火與一二級傘降回收

這是第二屆空天科技文化節多級模型火箭發射與載荷回收競賽的現場。這些騰飛的火箭上,有着一名特殊的“乘客”:1枚重量不小於50克的雞蛋。參賽隊要做到火箭保證飛行高度最大化的前提下,一二級成功開傘,二級火箭落地不破損,有效載荷——雞蛋完好無損。

此次競賽規則與中國國際飛行器設計挑戰賽對應項目基本一致,火箭需完成一級點火起飛、一二級分離、一級傘降回收、二級空中點火、二級傘降回收、二級落地自動解除降落傘等關鍵動作,既要讓火箭飛得更高,又要保證這位特殊的“乘客”安全返航。

火箭安全着陸

雞蛋易碎,因此在火箭飛行過程中要保持絕對平穩。要讓“雞蛋飛得高”,最大的困難在於確保飛行姿態穩定的前提下,二級火箭空中點火併保持豎直的狀態繼續向上飛行;而確保“雞蛋落得穩”,就要在空中可靠地開傘,一旦出現“翻蓋式”開傘機構異常或失效,降落傘的摺疊方式錯誤等問題,火箭將一頭栽下,功虧一簣。精準可靠,是確保這趟“航天旅程”順利的法寶。“航天沒有99分,對於極致可靠性的追求是流淌在航天人血液裏的基因。”

由於參賽隊員大多數是沒有火箭設計裝配與發射經驗的“新手”,在方案的探索初期,各支隊伍都是“摸着石頭過河”。二級傘經常打不開,雞蛋全都落地摔成糊。指導老師彭科、白錫斌帶領參賽隊員冒着雨雪,進行了多次地面和空中的開傘試驗,將開傘不成功的問題定位到一二級分離後箭體姿態擾動、傘繩與碳杆或尾翼纏繞等現象。

研究火箭結構

參賽隊員們現場交流取經,找問題癥結,指導老師與教練組針對問題逐一討論,終於通過尾翼尖拉線、改進疊傘方式等,探索出了高可靠的分離與開傘技術,併成功應用於本次校賽的開傘方案指導,改進方案的載荷回收率高達90%以上。參賽隊伍中飛得最高的火箭直衝上了139米的高空,這枚小小的雞蛋進行了一次驚險的“飛天旅行”後,安然無恙地返回地面。

比賽所依託的智慧火箭俱樂部構建了基於低成本模塊化可重複使用模型火箭平台的科教融合軟硬件體系,指導學員開展火箭領域自主創新、自主設計與自主實踐,研究驗證空天領域總體、氣動、結構、飛控等方面先進設計方法與技術,探索“智能+”火箭技術,未來的“智能+”火箭將像人類這樣的智能體一樣具有會聽、會看、會學習、“越飛越聰明”的特點。迄今為止,智慧火箭俱樂部吸引了150餘名本科生、研究生深度參與,取得了60餘次模型火箭飛行試驗任務的圓滿成功。

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