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90后大学生自筹经费造火箭 大学城择地发射升空
2011年11月11日     浙江在线·教育频道  http://edu.zjol.com.cn

  大学生在组装探空火箭。

  升空发射时间:12日下午

  地点:(广东)番禺大学城中大与华师之间一空置地块

  流线型的箭体直指长空,黝黑的空心锥发动机喷嘴,飘逸的尾翼,除了比著名的长征火箭小几号,与真的几乎一模一样,这枚基本组装完成的火箭惊艳了所有见到它的人。

  四个“90后”大学生,平均年龄只有19岁,所学专业也五花八门不完全对口,但他们在没有老师的指导下,自筹资金,历时3个多月,经历无数次失败造出这枚“真”火箭,并定于12日下午发射。

  “这算是一种探空火箭,比探空气球飞得高、比低轨道运行的人造地球卫星飞得低。探空火箭所获取的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究,为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。”

  “万户-I号”可以说是真火箭

  “在某种意义上可以说就是真火箭,因为每一个细节,包括小小的螺丝钉,箭体材料上头发丝大的小缝我们都要经过严格数据测试,它的细微的运行轨道变化都能监测到,可以一二级分离,有回收装置,也有视频监控。”这或许是中国科技含量最高的业余火箭,此次实验可能是国内第一次由在校本科大学生自行研发完成的探空项目,项目涉及物理、化学、机械、电子等专业,初次设计的飞行高度是640米。四个“90后”的大学生,平均年龄只有19岁,所学专业也五花八门,但他们在没有老师的指导下,自筹资金,历时3个多月,经历无数次失败造出真火箭。“我们给它取名万户一号,一旦加注好燃料组装完成,就能发射升空。”

  三个月自筹经费造火箭

  昨日在中山大学的一间实验室里,记者见到这枚火箭的四位“研制者”。记者对他们的第一印象:四个“小毛孩”。不过他们却是相当牛的人:负责组织管理及箭体设计的胡振宇是一个狂热的化学迷,曾获得全国化学奥赛的三等奖。负责航电部分的罗澍曾经获得全国发明展金奖,为此还废寝忘食狂啃捷联惯导的理论和算法。负责发动机设计的张子林,常与国外业余火箭爱好者讨论技术改进,而黄德恩则负责场地的管理及制作。

  “我们三个月前开始试制火箭,8000元经费完全是自己筹集。”胡振宇告诉记者,“这项实验是一次探索两级固体火箭技术的尝试,同时是一项科技爱好活动。为了纪念我国‘航天’的先驱万户,故火箭取名为万户-Ⅰ号。”他告诉记者:“这算是一种探空火箭,比探空气球飞得高、比低轨道运行的人造地球卫星飞得低。探空火箭所获取的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究,为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。”

  自豪:业余领域研究方法国内最好

  胡振宇告诉记者,此次实验可能是国内第一次由在校大学生自行研发完成的探空项目,而且是跨学科、跨校合作,他们所用的方法是业余领域研究方法国内最好的,某些技术能媲美当今民用航空技术。

  整个火箭的制作,在缺少资金的情况下大家尽量自己动手,比如称重的称重仪,几个人自制芯片,将普通的电子秤改装成一台高灵敏度的测重仪。罗澍告诉记者:“就算现在民用航空领域,我们一些研究方法和技术都算是先进的。”成果还不只这些,为了跟踪降落的箭体,他们还设计两个简易的天线,如果要买,一个至少要上千元,但他们通过数据分析,只几十元就解决问题。“如果材料能更好一点的话,我们的航电监控技术或许比得上现在民用飞机上的技术。”

  火箭发射是否要备案?

  记者了解到,我国空域一直是严格管理的范围,直到现在并没有开放,目前我们对空间领域的法规所针对的只是有人驾驶的飞机。而对类似的航空模型,火箭之类的航空器,暂时没有明确规定。据悉,目前,国家已经在沈阳、广州试点对1000米以下的空域开放。

  如何保证降落时安全?

  记者了解到,一级火箭体脱离的高度约100米,按照多次测试及数据分析,不会飞离场地。

  二级箭体主要依靠降落伞保证降落,为了确保降落伞能打开,控制器专门设置了两重保护,确保打开。

  此外,四人小组还对火箭的降落安全进行特别设置,打开降落伞的控制器都是双重控制,以防不测。

  如何保证发射安全?

  发射当天选择的空地,在发射之前会做一些清场工作,保证场内没有人。万一发动机发生爆炸也没有关系,发动机爆炸的范围已经经过数据及实验测试控制在一定范围内,点火是用电子点火方式,有足够的安全距离。

  如何回收?

  会组织搜索队搜索降落箭体,搜索的仪器由灵敏度高的德国监测仪,以及两台自制的天线组成,能定位到几米的距离。

  艰辛的制作过程

  每颗螺丝钉都经测试

  虽然是业余,但按罗澍的话来说,他们是按照现在最先进的研究方法来设计的,技术上没有一点马虎。

  记者采访时,罗澍正埋头制作火箭最关键的航电监控芯片,他说:“火箭的每一个组成部分,用什么材料,长度重量大小都经过严格的数据测试,再通过软件进行不断测试,才得出最后的数据。”正在组装尾翼的胡振宇举了一个例子,固定尾翼的螺丝就不是乱选的,首先要计算它的承受力,如果螺丝的承受力不够,尾翼就会松动脱落,发射就可能失败。这些大量的数据可不是一天两天就能得来的。“经常做通宵的实验,困了就在行军床上睡会儿,有时做出成品,凌晨5时都会去做试验。”

  头发丝般的缝致爆炸

  因为资金不够,四个小伙子尽量找价格最便宜但又合乎数据要求的制造火箭的材料。在实验台上,记者见过好几个已经爆炸开裂的发动机。“这是因为隔热层有一个头发丝大小的缝隙,当固体燃料瞬间燃烧时,产生非常大的破坏力,将铝合金的发动机撕开一条缝,最后发动机就报销了。”随后他们经反复试验,终于找到正确的密封方法。

  20万元监测仪监控

  为了追求最大限度的仿真,“万户-I号”设计了复杂的航电技术和回收装置。制造过程中所应用的技术,部分是通过采集文献,借鉴国内外爱好者实验数据所获得,其余均由参与成员通过多年的实践经验积累,再通过知识整合,加以创造性思维自我创新。

  为了跟踪火箭的运行轨迹,并掌握火箭的飞行姿态,四位研制者运用了复杂的航天技术。负责航电技术的罗澍告诉记者,火箭总共有两个控制监测芯片,还安装有视频摄像头。此外,“一位科普专家专门提供一台尖端仪器,价值近20万元,通过火箭上的传感装置,能灵敏感受火箭的每一个细微动作,比如说降落伞不能打开,监测仪就能敏感感受飞行轨道的变化,我们就要启动第二重的保护装置。”

  “万户-Ⅰ号”两级火箭都设有降落回收装置,降落是通过降落伞来实现的,但别看它不起眼,它却“报废”了实验小组10余枚试验火箭。(文/记者李立志图/记者黎旭阳)

  华南理工大二学生胡振宇,18岁,管理专业;

  中山大学大一学生罗澍,信息科技专业,不到19岁;

  华南师范大学大二学生张子林,物理专业,20岁;

  广州中医学院的黄德恩,有机化学专业,大二,20岁。

  “万户-Ⅰ”相关数据

  箭体总长:247cm

  一级长度:103cm

  二级长度:100cm

  头锥长度:40cm

  连接部分长度:4cm

  总重:11.793kg

  外壳材质:HD-PVC

  发动机壳体材质:6061-Al(铝合金)

  发动机喷口材质:45#钢

  燃料:改性KNDX(一种固体燃料)

  一级推力:288.4N;总冲:622.4N/s

  二级推力:188.6N;总冲:409.4N/s

  降落伞材质:尼龙-66

  仿真软件:MATLAB,Simulink,SRM,SpaceCAD,OpenRecket。

  设计射高:640M

  最大速度:100.4M/s

  最大加速度:3.32G


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来源: 广州日报   作者:   编辑: 俞雯祺

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