解放日报:民间火箭实验记

2019-11-19 作者:国际学校   |   浏览(110)

图片 1胡振宇向记者展示火箭发动机的固体燃料。

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图片 3罗澍正在准备火箭发动机的地面测试。

火箭小组展示之前试验失败的固体火箭发动机

    解放日报6月18日讯几位广州的大学生,正在造火箭,暂定7月份将正式发射。   他们研制的火箭,还是“真正意义”的“系统化设计”火箭,重约50公斤,高约3米,能携带气象、传感、无线电侦测等电子设备,发射到约5000米的高空,并用降落伞整体回收,堪称国内业余爱好者研制的最大、最先进火箭。   “神九”发射成功后,且听民间火箭的故事。

和现在新研制的固体火箭发动机。   记者黎旭阳 摄

四位“技术宅男”的“火箭F4”

  广州日报6月8日AII4版讯半年前,靠着自筹资金,广州4位90后大学生研制出国内民间第一枚火箭,然而受资金以及试验条件的限制,4位大学生首次真正意义上的火箭发射实验失败。大家或许还记得这几名大学生实验失败后的失望神情。不过昨日,他们又兴奋地告诉记者,时隔半年,他们已经制造出目前国内民间最大也是最先进的火箭,它能将1公斤重的小卫星或仪器送入2万米的高空,其航电设备能灵敏感应10cm的细微位移。

  胡振宇负责火箭的发动机、箭体设计及燃料,他高中偏科化学,凭着体育特长进了华南理工大学学管理,但心中念念不忘的,总是化学实验和燃料、炸药。这个造火箭的团队成员大多如此,自认是“技术宅男”,聚在一起谈论的话题,全是旁人听不懂的科技术语。   罗澍负责航空电子设备和数据采集,他在高中时便是湛江一中有名的“小发明家”,曾获全国发明展览会金奖,被中山大学自主招生录取。负责备用方案设计的张子林,“玩火箭”好几年,所有朋友都津津乐道于他家的“阳台实验室”,一团糟。还有自由职业者陈诗会,空闲时设计制造了火箭的无线点火器。   他们,大多大一大二,十七八岁。

企业捐10万元助力造箭

全国业余火箭爱好者不过几十人

  昨天,火箭小组的核心人员胡振宇告诉记者,去年年底火箭发射失败之后,他们曾一度因资金困难想打退堂鼓。“但没过多久,竟有一家家电企业主动联系上我们,表示愿意提供赞助。”本已打算各奔东西的胡振宇、罗澍一下子又来了精神。最后,这家企业赞助了他们10万元,而且还提供精密数控车床加工,甚至代买部分实验器材。   有了资金支持的火箭少年,干劲一下上来了。在华工附近,他们专门租用一间实验室。“除了上课,我们就整天待在实验室里做实验。”   胡振宇负责火箭发动机的燃料设计。上次发射失败后,他们发现问题出在燃料上。找出失败的原因之后,小胡一头扎进了一堆化学原料当中。在实验室的桌上,摆满大大小小的玻璃瓶,都是火箭发动机燃料的所要用到的各种材料。小胡的任务就是在不同的材料之中反复配方,反复试验,然后找到最佳配方的燃料。   功夫不负有心人,小胡最后终于研制出了满意的燃料。“每一次我们都要用X光机进行密度测试,最后的成品可以说已经达到理论值了,也就是燃料内部找不出任何气泡或缝隙,密度已经达到最高值。”

  造火箭,是出于爱好。   罗澍说,他给火箭做航电设备,是为追求技术的提高。他喜欢挑战高难度,在高速高空高摩擦的火箭中,想要保证电子设备稳定工作,即使是罗澍这种出色的电子信息专业学生,也面临大量难题。   最初,胡振宇曾喜欢偷偷造一些实验炸药,追求“瞬间冲击波响彻云霄”的快感;罗澍和张子林高中时就自制火箭,一个追求精确控制,一个追求火箭“一飞冲天”的快感……   真正让“游戏火箭”的几个人聚在一起,正儿八经地造火箭,是因为一个叫“科创”的科技爱好者论坛,论坛甚至还牵头成立了“科创航天局”,召集全国相关方面的爱好者互帮互助造火箭,还设定了具体的火箭研制时间表。   “这个圈子很小,全国的业余火箭爱好者,不过几十人。”胡振宇说。每一年,这些火箭迷们会从各地赴年会相聚,交流经验,到无人山区射几颗小火箭以庆祝。这些火箭迷,成了大学生们的外援,帮忙做一些零件,讨论指正每一次测试中的数据和问题……这次造火箭,追求的远不仅是快感,而是技术的收获和思考。

新火箭所有系统双备份

“万户Ⅱ号”以发动机爆炸而收场

  罗澍是火箭小组的另一位核心成员,主要负责火箭的航电系统与监控系统的设计。最让他感到自豪的是新火箭先进的航电与监控系统。“在国内业余火箭探空项目,绝对是最先进的。”罗澍告诉记者,新火箭所有的系统都是双备份的,双备份意味着万无一失。“即使电源线在发射过程中发生了短路,也可以通过备份线路转过弯进行操作。”“新火箭配备了航天级的CPU,它可以精确操作火箭在飞行当中的航向姿态参考,GPS惯性组合定位……”罗澍一口气说出一大串专业词汇,见记者有点不明白,他打了一个比方,“简单说就是系统能精确监测火箭的任何一个细微动作,火箭只要位移了10cm,我们都可以监控到。”

  他们失败过。   从去年9月起,胡振宇、罗澍等人的“火箭项目”正式开始。他们勤工俭学、省吃俭用,凑钱制造名为“万户”的火箭。   没有经验,没有资金,他们利用尽可能方便的资源,拿PVC管材做箭体,借学校的实验室和小工厂的车床做电子芯片和发动机,基本全靠自己动手。“造火箭很烧钱,就这样也花了至少1.8万元。”胡振宇说。但“万户”火箭像模像样,流线型箭体,黝黑的空心锥发动机喷嘴,看起来就像是微缩版的长征火箭,初次设计的飞行高度是640米。   但发射并不顺利,去年11月,“万户Ⅰ号”被空管部门叫停,改为在广州大学城进行地面模拟测试;12月,大学生们终于争取到空管部门的支持,在规避航道的偏远建筑空地试射“万户Ⅱ号”,却以发动机爆炸、发射失败收场。   正要放弃,他们意外地得到了华南理工大学一位校友的资助,有了10万元的项目资金,为他们租了实验室。更重要的是,资助者正是一家家电企业老板,工厂里有精密数控车床可借用。从此,他们除了上课,就往工厂和实验室跑。

手机成数据控制台

爆炸可能因隔热层一个发丝般缝隙

  另外一个让火箭小组满意是的他们自己设计的“试车数据采集系统”。通过两个手指大小的采集芯片,就能将火箭内部的压力、外壳的温度,全部采集到通过蓝牙连接的手机上,所有数据都会在手机上显示出来。“真正的火箭控制台仪器一个大房子都装不下,我们往口袋里一塞就能立即实施发谢了。”不过,小胡也告诉记者,他们这个控制台只能控制10公里范围内的数据,而真火箭的控制范围是几万公里。   至今为止,小胡他们已经做了4次发动机测试,试验数据令人满意。按照他们的计划,月底将会进行一次发射测试,如果一切顺利,真正的发射实验就会进行。

  火箭爆炸,主要因为准备仓促,燃料、发动机没有经过足够充分的测试。   有了钱、有了失败经验,这次他们造火箭谨慎了很多。   但凭几个“毛孩”,造火箭岂是易事?哪怕是造一台业余火箭,其中涉及到的跨学科问题,千头万绪。火箭头锥的曲线,箭体如何与发动机连接,喷射口的角度,乃至每一枚螺丝钉的选材和尺寸,都需要经过严格测试,再通过软件进行不断验证,才得出最后数据。比如,火箭尾翼上的一颗螺丝,首先要计算它的承受力,若数据偏差,发射时可能尾翼脱落;记者在实验室看见好几个发动机“残骸”,爆炸的原因,可能仅仅是隔热层有一个发丝般的缝隙……许多因素,都会导致火箭发射功亏一篑。   而要得到各个部件的可靠数据,需要长时间大量的重复测试,胡振宇和罗澍等人,为此常常通宵做实验。每个人的电脑中,都存满了能搜罗到的所有国内外火箭制造的论文、视频及数据资料。

  火箭五人组分工:   胡振宇   负责燃料及测试装置设计,箭体设计。   罗澍   负责航电设计制造及数据采集工作。   黄湛钧   负责通信链路架构及数据传输。   张子林   负责备用方案设计。   陈诗会   负责无线电点火器的设计制造。

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