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弹劾阴霾下,美众院议长邀特朗普明年2月发表国情咨文

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先锋00后大学生自制火箭成功发射并回收

未来想用火箭送快递

“未来可期!”“大一就把毕设(she)做完了!”近日,一条学生自制固体火箭成功发射的(de)视(shi)频(pin)在哔哩哔哩视(shi)频(pin)网站(wangzhan)(B站)上火了。不到一天的(de)时间(shijian)里,该视(shi)频(pin)播放量就达到41.6万,目前阅读量超过百万,弹幕留言超6000条,而在抖音中同时发布的(de)视(shi)频(pin),已收获800余万的(de)播放量。

视(shi)频(pin)中,一枚拥有透明箭体、外形炫酷的(de)火箭矗立在一片空地上等待发射。倒计时开始,发动机点火,火箭拖着尾烟升空,飞行190米后下落,降落伞成功打开,火箭顺利着陆并被回收。随后,视(shi)频(pin)完整展现了一枚火箭从自主设(she)计,到流体仿真、制造、测试、控制,并最终发射和回收的(de)全过程。

这则视(shi)频(pin)的(de)作者、火箭的(de)设(she)计者名叫刘上,就读于南京航空航天大学航天学院航空航天工程专业,刚结束大一的(de)所有课程。视(shi)频(pin)中所有步骤都由他(ta)自主完成,其中涉及的(de)专业知识之多,令网友们(men)大呼“真是(shi)专业大神”!

37个视(shi)频(pin),一步步攻克难关

这枚火箭高约96cm,直径9.5cm,重3.1kg,不同部件用到了光固化树脂、电木、尼龙、PC塑料、碳纤维、不锈钢等材料,是(shi)刘上疫情期间在家中上网课之余制作的(de)。

早在去年10月,刘上已经有了这样的(de)设(she)想。“当时看到国外知名的(de)爱好(hao)者‘BPS.space’制作的(de)姿态控制火箭,激发了灵感。不过最初的(de)想法非常粗糙,有很多知识点没有理解”。

2019年10月19日,刘上通过自己的(de)B站账号发布了第一个相关视(shi)频(pin)“小型矢量喷管姿态自稳固体火箭”,展示(zhanshi)了作为固体火箭雏形的(de)模型火箭制作过程。

刘上介绍,最初只打算做成简单的(de)火箭模型,在设(she)计时并未考虑各种现实性因素,不过随着模型渐渐完成,便有了使用固体火箭发动机使这个模型飞起来的(de)想法。

在视(shi)频(pin)的(de)评论区中,刘上写道:“这个项目我(wo)会持续地做下去,这是(shi)一个充满着困难与挑战的(de)过程,同时也是(shi)一个长久的(de)过程,需要我(wo)不断地去学习、不断地去探索、不断地去尝试,但只要我(wo)一直坚持下去,说不定哪天就成功了。”

在半年多里,通过自学和与爱好(hao)者们(men)交流,刘上点亮了机械设(she)计、3D建(jian)模、发动机、燃料、编程、飞控算法、3D打印的(de)“技能树”,才最终实现火箭的(de)成功发射。B站账号上的(de)37个视(shi)频(pin),则记录了刘上一步一个脚印的(de)研制过程。

“推力矢量控制(TVC)”“姿态控制”“模块化设(she)计”“可重复使用”……这些都是(shi)这枚火箭的(de)“牛”处所在。火箭使用了刘上自制的(de)TVC发动机。发动机的(de)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(shi)刘上此次最满意的(de)设(she)计之一,在民间火箭爱好(hao)者的(de)圈子里也是(shi)一个不小的(de)突破。此外,发动机使用“C型”燃料内孔,推力平稳;自带起落架,无需发射架辅助便能起飞。

对(dui)刘上而言,为火箭安装姿态控制系统同样是(shi)全新的(de)尝试。有了它(ta),升空后的(de)火箭会根据传感器收到的(de)数据,在空中自动调整姿态。火箭还在空中完成了推力矢量和鸭翼控制的(de)切换,全程无需遥控。

10个月试验,在一次次失败中找到答案

在研制中,矢量发动机的(de)部分是(shi)耗时最久的(de)。近4个月的(de)尝试,刘上经历了数次失败。

第一大难题便是(shi)发动机矢量喷口的(de)设(she)计,对(dui)这方面知识储备不足的(de)刘上参考了很多图书,设(she)计完成后,和朋友一同完成了推力矢量的(de)流体仿真,最终的(de)仿真结果与实验高度吻合。

“另一个是(shi)燃料问题,我(wo)对(dui)于燃料方面的(de)了解不够深入。”刘上说。研制过程需要大量实验验证改进,火箭燃料的(de)安全问题更是(shi)重中之重,不容许一点失误。“虽然有危险,但都是(shi)可控的(de)。试验的(de)时候会找无人(ren)的(de)地方,提前找好(hao)掩体,备好(hao)灭火器,遥控点火”。

6月的(de)发动机测试接连两次失败,刘上损失了上千元,也对(dui)他(ta)造成了不小的(de)打击。经过一番调整,他(ta)和伙伴中的(de)燃料高手不断讨论,最后通过调整配方、冷冻燃料表面等方法解决了问题。

南航航天学院2019级航天中乌班学生白澔烔是(shi)刘上的(de)好(hao)友。去年刘上提出制作火箭的(de)设(she)想后,白澔烔一直与刘上保持着交流。

去年航天学院运动会,白澔烔发现刘上在操场上自学单片机相关知识,“他(ta)快速突破一个个知识点,尤其是(shi)疫情期间,研究进程突飞猛进”。白澔烔说,刘上的(de)个人(ren)能力毋庸置疑,但有控火箭涉及方面很多,不可能每一点都兼顾,“爱好(hao)者之间相互帮助交流是(shi)很重要的(de)环节”。

刘上表示,同乡兼网友刘奕兵是(shi)给予自己最大帮助的(de)人(ren)。从最初的(de)发动机加工一直到视(shi)频(pin)后期制作,刘奕兵几乎在现场参与了每一次测试和火箭最后的(de)发射。

刘上也经常在爱好(hao)者组建(jian)的(de)交流群中分享自己的(de)研制进度和难点,与成员们(men)相互交流。由于常常埋头研究到凌晨两三点或者更晚,第二天早上照常上课,群友们(men)都称他(ta)为“肝帝”。

“这枚火箭还没有达到最高的(de)性能。”刘上表示,通过安装在火箭上的(de)传感器和定位模块,他(ta)采集到了本次飞行的(de)各类数据,将继续改进程序算法。“我(wo)的(de)最终目标是(shi)用火箭送快递。”刘上介绍。为此,他(ta)确定了三步走的(de)研发策略:“姿态控制、飞行轨迹控制、定点软着陆。”

7年热爱,追求无止境

早在初中时,刘上就已发射过自制火箭,并用自制的(de)无人(ren)机航拍。“摄影、视(shi)频(pin)制作、航模、穿越机花飞、火箭、外骨骼,他(ta)什么都玩。”白澔烔说。

得益于父母的(de)大力支持,刘上能将更多的(de)精力投入到兴趣上。平日里,刘上阅读的(de)书籍全是(shi)自己搜集来的(de)专业书,房间内也摆满了各类制作模型的(de)设(she)备和工具,刘上自己都觉得“有点走火入魔的(de)感觉”。

在刘上的(de)房间里,贴着一张SpaceX的(de)海报,SpaceX的(de)创始人(ren)马斯克是(shi)刘上的(de)偶像。初中时,刘上了解到SpaceX公司(gongsi)(gongsi)的(de)可回收垂直起降的(de)火箭,瞬间被吸引,加上对(dui)各类科幻电影的(de)喜爱,都影响了他(ta)的(de)研究方向。

“我(wo)就是(shi)想搞点好(hao)玩炫酷、对(dui)社会有价值的(de)东西出来。”在刘上看来,视(shi)频(pin)的(de)爆红有因可循,“以前大家都觉得只有国外网友能玩火箭,所以在国内看到会觉得还蛮惊喜的(de)。如果我(wo)能继续成功,应该还是(shi)挺鼓舞人(ren)的(de)。”

在视(shi)频(pin)发布后,“BPS.space”也注意到了刘上的(de)成果,并评价:“不可思议,这是(shi)非凡的(de)作品!”

“与其他(ta)大一新生的(de)微信朋友圈‘画风’不同,刘上的(de)朋友圈记录了他(ta)在航天道路上的(de)每一步成长。”刘上的(de)本科生导师、航天学院副院长朱旭东说。了解到刘上在航天科创方面的(de)热情后,学院联系了相关领域的(de)教授对(dui)他(ta)进行专门的(de)指导。据了解,本科生导师制是(shi)航天学院为学生选任专门指导老师的(de)培养制度,在本科生入学时为每个寝室4名学生配备1名专业指导老师。

大一期间,刘上加入了学校的(de)航模队(dui)。航模队(dui)老师史明双指导刘上用自制火箭申报了航空特色科技(keji)创新基地创新项目,获得了学校的(de)经费支持。

2014年,还在上初中的(de)刘上曾在QQ空间里写下:“我(wo)觉得最吸引我(wo)的(de)东西是(shi)航模、火箭、化学。”7年里,他(ta)一直坚持着自己的(de)热爱,“我(wo)的(de)追求一直没停,今后希望将热爱变成事业”。

通讯员 张紫略 倪子涵 中青报·中青网记者 李润文 来源:中国青年报

(责任编辑:王炬鹏)

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