南京大一學生自製火箭成功發射+回收，竟然花了這麼多錢

轉自公眾號：直觀學機械（ID：Easy-machine）

火了

隨著無數人的微觀

這枚火箭成功騰空

昨天北京的大暴雨都沒有澆滅

大家對這枚自製固體火箭

成功發射的視頻的驚嘆

一輪圓月下

一片野地中

「倒計時開始

3

2

1

發射！」

火箭拖著尾煙驟然升空

多個攝像機位呈現了發射瞬間的氣勢

彈幕不斷地滾動驚嘆：

「這個項目，我王多魚投了！」

一支穿雲箭，千軍萬馬來相見！

隨後火箭下落

降落傘成功打開

火箭順利著陸並被回收

視頻完整展現了一枚火箭從自主設計，到流體仿真、製造、測試、控制，並最終發射和回收的全過程。

8月6日，這條名為《疫情在家耗時半年自製一枚矢量噴管TVC姿態控制傘降回收固體火箭 （成功發射-回收）》的視頻在嗶哩嗶哩視頻網站（B站）上火了，目前播放量已超百萬，彈幕6000多條。

從標題就能看出

這人是利用疫情在家的時間研究出來的

在座的多少人

這段時間在家只顧著長肉了…

這則視頻的作者，同時也是火箭的設計者，名叫劉上，就讀於南京航空航天大學航天學院航空航天工程專業，剛結束大一的所有課程，視頻中所有步驟都由他自主完成。

當網友諮詢玩這個的經費哪裡來時，劉上說，其實整個製作下來總共就花了大幾千塊，並沒有大家想像的那麼多。

從他的視頻簡介中還能看到，他初中階段的作品：無控火箭發射……（不知道為什麼，我一巴掌拍向身邊只會打手遊，還半天上不了分的初中表弟）

下面進入看神仙時間

疫情期間上網課之餘製作火箭

37個視頻記錄全過程

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、不鏽鋼等材料，是劉上疫情期間在家中上網課之餘製作的。

火箭示意圖

但早在去年10月，劉上已經有了這樣的設想。

「當時看到國外知名的愛好者『BPS.space』製作的姿態控制火箭，激發了靈感。不過最初的想法非常粗糙，有很多空白的知識點沒有去了解。」

2019年10月19日，劉上通過自己的B站帳號發布了第一個相關視頻《小型矢量噴管姿態自穩固體火箭》，展示了作為固體火箭雛形的模型火箭的製作過程。

劉上介紹，這枚火箭他最初只打算做成簡單的模型，所以在設計時並未考慮各種現實性因素，不過隨著模型漸漸完成，便有了使用固體火箭發動機使這個模型飛起來的想法。

在視頻的評論區中，劉上寫道：

保持著這樣的決心，在半年多的時間裡，通過自學和與愛好者們交流，劉上點亮了機械設計、3D建模、發動機、燃料、編程、飛控算法、3D列印的「技能樹」，才最終實現火箭的成功發射。

火箭研發過程展示

《模型小火箭發射》《小型火箭TVC推力矢量控制器》《固體火箭發動機地面試車失敗》《自製碳纖維固體火箭發動機第七次測試取得圓滿成功》……37個視頻，記錄了劉上一步一腳印的研製過程。

劉上B站的部分視頻頁面截圖

「用半年的時間一步步做出來，看到火箭發射成功還是很有成就感的，但想的更多的還是如何改進。」劉上說，自己喜歡用相機把過程拍攝下來，記錄下自己一步步攻克難關的不易。

最終成功的火箭牛在哪裡？

「推力矢量控制（TVC）」「姿態控制」「模塊化設計」「可重複使用」…這些都是這枚火箭的「牛」處所在。

火箭搭載了劉上自製的TVC發動機。發動機的噴口可以向不同方向偏轉，只要稍稍改變方向，就可以保證火箭筆直升空。

這枚TVC發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裡也是一個不小的突破。此外，發動機使用「c型」燃料內孔，推力平穩；自帶起落架，無需發射架輔助便能起飛。

火箭各模塊

為火箭安裝姿態控制系統，對劉上而言同樣是全新的嘗試。有了它，升空後的火箭會根據傳感器收到的數據，在空中自動調整姿態。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。

傳感器記錄的數據

成功的路上得眾多好友相助

目標是用火箭送快遞

在研製中

矢量發動機的部分是耗時最久的

近四個月嘗試

劉上經歷了數次失敗

發動機測試

第一大難題便是發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，設計完成後，和朋友一同完成了推力矢量的流體仿真，最終的仿真結果與實驗高度吻合。

矢量發動機噴口的實物如下

「另一個是燃料問題，我對於燃料方面的了解不夠深入。」劉上說。研製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。「雖然有危險，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。」

發動機測試

在6月份的發動機測試中，劉上接連發生兩次失敗。測試時，矢量控制系統已經成型，發動機上安裝有矢量噴口、高速舵機等部件，成本很高。兩次失敗讓劉上損失了上千元，也對他造成了不小的打擊。經過一番調整，他和夥伴中燃料方面的高手不斷討論，最後通過調整配方、冷凍燃料表面等方法解決了問題。

「這枚火箭還沒有達到最高的性能。」劉上表示，通過安裝在火箭上的傳感器和定位模塊，他採集到了本次飛行的各類數據，將繼續改進程序算法。「我的最終目標是用火箭送快遞，」劉上介紹，裝載著貨物的火箭「快遞員」會精準地射向目的地，並在到達後通過減速發動機安全軟著陸。

其他的還包括像「開傘測試」這樣的準備工作。

直接從家裡投擲進行「開傘測試」。

再例如「火箭鴨翼滾轉控制測試」：

為此，劉上確定了三步走的研發策略：「姿態控制、飛行軌跡控制、定點軟著陸。」

用火箭送快遞

真有你的！

初中時已經發射過自製火箭

自己都覺得有點「走火入魔」

早在初中時，劉上就已發射過自製火箭，並用自製的無人機航拍。

劉上的攝影作品

「他涉及方面很多，攝影、視頻製作、航模、穿越機花飛、火箭、外骨骼，什麼都玩。」白澔烔這樣形容劉上。平日在朋友眼中「不太愛說話」的他，總能對自己的作品侃侃而談。

劉上的部分書單

得益於父母的大力支持，劉上能將更多的精力投入到興趣上。平日裡，劉上閱讀的書籍全是自己搜集來的專業書，他的房間內也擺滿了各類製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」。

劉上的房間

在劉上的房間裡，貼著一張SpaceX的海報，SpaceX的創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，都影響了劉上的研究方向。

劉上房間牆上的海報

「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友能玩火箭，所以在國內看到會覺得還蠻驚喜的。如果我能繼續做成功，應該還是挺有鼓舞性的。」

而在視頻發布後，「BPS.space」也注意到了劉上的成果，「不可思議，這是非凡的作品！」對於這句評價，劉上感到自己的作品獲得了認可。

最後用一句彈幕裡的評論來總結吧：

這樣的人才

已經不能用「前浪」、「後浪」來區分了

這是海嘯啊！

來源：江蘇新聞