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“00后”本科生 自制火箭成功发射并回收
发布时间:2020-08-14   来源:湖南日报·新湖南客户端  作者:李杰 凌鑫

湖南日报·新湖南客户端记者 李杰 见习记者 凌鑫

“你咋不上天呢?”这句网络戏言,近日被常德“00后”青年刘上潇洒地变为现实。8月2日,刘上自主设计的一枚火箭,成功发射和回收。记录火箭制造过程的37个视频,在Bilibili视频网站获得百万网友围观点赞。

8月13日,记者登门拜访刘上。刘上一头短发、高大壮实、阳光善谈。交流中,记者发现,刘上敢于不走寻常路的底气,源于其内心的热爱。

课余时间完成火箭制作

在刘上家客厅里,各类工具、电子元件随处可见,一个火箭模型摆在客厅一角。

“这就是成功发射后,又成功回收的火箭。”刘上的父亲刘正华介绍,这枚火箭高约96cm,直径9.5cm,重3.1kg,不同部件用到光固化树脂、电木、尼龙、PC塑料、碳纤维、不锈钢等材料。

去年高考,刘上被南京航空航天大学航空航天工程专业录取,他一直梦想,有一天自己设计制作的火箭能飞上天。今年疫情期间,在家上网课之余,刘上开始着手制作火箭。

“最初只打算做成简单的模型,随着模型完成,我希望火箭能飞上天。”在制作过程中,各种困难接踵而至,但刘上从没想过放弃。“这是一个充满困难与挑战的过程,需要不断地去学习、探索。”

秉持这样的决心,半年来,通过自学和与航天爱好者的交流,刘上逐一完成火箭的机械设计、3D建模、发动机设计、燃料调配、编程、飞控算法等。《模型小火箭发射》《小型火箭TVC推力矢量控制器》《固体火箭发动机地面试车失败》《自制碳纤维固体火箭发动机第七次测试取得圆满成功》……Bilibili视频网站上的37个视频,记录了刘上整个研制过程。

“跟真实火箭发射一样的流程。”火箭制作成功后,刘上邀请5位航空爱好者协助发射。记者通过拍摄视频看到,一枚拥有透明箭体的火箭矗立在一片空地上,随着倒计时,发动机点火,火箭拖着尾烟升空,成为点缀在晚霞与圆月构成的背景板上一处明丽的光亮。随后火箭下落,降落伞成功打开,火箭顺利着陆并被回收。

希望用火箭“送快递”

“看到火箭发射成功很有成就感。”刘上告诉记者,火箭搭载自制的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。但在制作过程中,发动机研制耗时最久,历经4个月尝试,经历数次失败。

“两次攻关,发动机矢量喷口设计、燃料调配,印象深刻。”刘上告诉记者,除了参考书籍,他进行了大量试验,不断验证、改进。“尤其是火箭燃料的安全性,不容许一点失误。”尽管有危险,每次试验的时,刘上都会找无人的地方,提前找好掩体,备好灭火器,遥控点火。

凭借自己的执着,除了发动机难题解决外,火箭的多项设计,让刘上十分满意。如:发动机使用“c型”燃料内孔,推力平稳;自带起落架,无须发射架辅助便能起飞等。

“火箭虽然成功发射,但火箭还没有达到最高的性能。我的最终目标是用火箭送快递。”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,将装载着货物的火箭精准地射向目的地,并在到达后通过减速发动机安全软着陆。为此,刘上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。

总结自己的科创之路,刘上坦言,最吸引他的东西是航模、火箭、化学。“我的兴趣好像没有起源,但追求一直没断,今后希望将热爱变成事业。”

初三时自制无人机飞跃常德“天空之城”

“兴趣是最好的老师。”刘正华对于刘上的爱好给予极大的支持和帮助。在客厅里的一角,4架飞机模型格外引人注意。刘正华介绍,刘上从小喜欢科技制作,小学时做出水火箭,初一开始研制航模,初三时还自制无人机航拍常德美景。

2015年下学期时,刘上在网上看到网友自制无人机航拍器,便萌生了用自制无人机航拍家乡常德的想法。他网购组装无人机需要的载机、摄像头、遥控器等零件,仅用10天,便成功制作一架翼展1.9米的无人机。

2016年上学期,刘上改良无人机,并命名“猎鹰”。“猎鹰”具备定点、定向、定高、自动返航飞行等功能,拍出的画面效果十分震撼。随后的3个月里,刘上利用周末,航拍了常德桃花源大桥、柳叶湖、桃花岛等常德美景和标志性建筑,并自学软件对视频进行后期制作配乐,在网络上上传了“以鸟的视角看常德”的航拍视频,吸引近数千人观看。

同年,刘上在网上认识了一群航空爱好者,萌发研制火箭的想法。他坚持上网查资料和自学,改进发动机、用PVC水管制作箭体、买来3D打印机打印出火箭头锥,无数次制作,最后都以失败告终,但他一直保持乐观。

“只要有梦想,只要肯坚持,总有一天会成功的。”回首刘上的成长之路,刘正华表示,刘上从小就明确自身兴趣的倾向,恰恰是最值得被点赞和尊重的。


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