发射一枚40mm微型固体火箭
薛定谔_KNSU2021/12/06原创 喷气推进 IP:天津
关键词
固体火箭硝糖火箭自制火箭模型火箭可回收火箭

从20年末入坑那阵到今天已经一年多了,也没有正经发过什么文章,那就拿之前发射的微型火箭糊弄一下吧。当时基本没什么基础,望多多包涵,也希望指点出问题。

该作品从21年春节开始设计,于21年四月份发射,总历时三个月,期间也学习到了许多有关知识。图纸将另想办法发在本站,并希望能得到诸位火箭大佬们的指点。

1,设计

火箭整体采用pla打印和管材结合,内部有部分硬质纸板构件(当时水平较低),发动机采用可循环固体发动机,燃料为二茂铁(后换为氧化铁)催化的knsb燃料,采用555短路计时器,控制硝化纸开伞。发射架采用可调式设计,便于发射不同口径微型火箭

整体图:

IMG_2958.JPG

2,建造&加工

火箭的openrocket模拟数据由于时间久远已经找不到了,只记得预计飞行高度100m左右,稳定性在3左右。头锥形面采用抛物线,尾翼并未考虑飞行速度,采用了梯形尾翼。

箭体设计

IMG_3091(20210415-225752).JPG

45DC6EA1-DD95-4343-88B7-73DAB38933FA.PNG 68C8E991-EFB5-437F-94C4-492F9FF81552.PNG 5C957BF2-9BB9-4843-A3FA-5873653FD9CF.PNG 5C9DE85F-FE38-4053-B434-05C4262FA0E1(20210316-224.JPG

(很多照片都消失不见了请原谅)

3d打印件成品图:

IMG_2395(20210320-114031).JPG

ps:切记留足公差,打磨箭体真的很费劲

箭体为外径40mmpvc水管,侧面开了摄像机窗

IMG_2442(20210321-131259).JPG

内部使用纸板搭建了航电以及发动机固定支架

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发动机固定顶端使用铜板作为加固

IMG_2569.JPG IMG_2572(20210326-013242).JPG


虽然看起来很不靠谱,不过实测强度足够。

发动机设计

发动机采用6061铝合金作为壳体,堵头,喷口为304不锈钢,壳体壁厚2.5mm

srm模拟数据如下:

attachment icon 20mm.xls 1.48MB XLS 124次下载

IMG_3810.JPG

IMG_3087(20210415-225748).JPG IMG_3092(20210415-225753).JPG IMG_4388.PNG IMG_4392.JPG IMG_4455(20210617-194252).JPG

发动机使用氧化铁催化knsb试车视频:

IMG_2420(20210320-212352).JPG


77160B6AD200ADA2448C86900752B5E5.mp4 点击下载


IMG_2429(1).mp4 点击下载

二茂铁催化knsb试车视频:

IMG_2434(20210320-225933).JPG


FinalVideo_1617461847.207147.mp4 点击下载


FinalVideo_1616253225.345068.mp4 点击下载

也进行了一次很危险的动态试车(即便是将操场完全清空,但也是严重错误,请勿模仿,且接受批评教育)

发动机测试达标

001_WC-EditVideo_1(2).mp4 点击下载

航电制作

航电采用的是555计时器搭配电位器,通过电容充电时间控制开伞,启动前由一根与发动机喷口相连的短路线控制,一旦发动机启动,将会熔断短路线,计时器将会倒计时5秒并触发开伞系统。以防万一,还搭载了一块微型遥控接收板,作为双备份开伞

摄像机由于经费紧张,随意购买了一个,画质很堪忧,不过可以大致看到图像

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0C0C782D-1921-4B4D-90D7-2F13E5073F98.JPG 23790C7C-2393-44C5-B8EE-F30858A986C7(20210315-232.JPG

计时器测试视频:


001_WC-EditVideo_1(1).mp4 点击下载

装载降落伞后开伞视频:

剪断的即为短路丝

IMG_2856.mp4 点击下载

内置支架与发动机组合照

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发射架制作

发射架整体是由我的同学加工的,皆为工地废料,具体过程我不是很清楚,直接发图 IMG_2518.JPG IMG_2527(20210323-223031).JPG IMG_2520.JPG

喷漆,效果还是很不错的

IMG_2563.JPG

装配后整体就如图所示

IMG_2958.JPG

3,发射

发射场地选择了学校的操场,并报备了相关空域,并尽量清空了操场上所有存在风险的物品和人。发射视角为地面3,天空1,箭载1,最终由于回收失败,仅保留下来4个视角

近距离慢动作视角:


IMG_2941.mp4 点击下载


RPReplay_Final1638792688.mp4 点击下载

地面1:

26.mp4 点击下载

地面2:

1543.mp4 点击下载

天空:


FinalVideo_1617885118.389137.mp4 点击下载

最终由于开伞过晚,火箭飘离较远,并未成功回收,不过获得了许多经验,也在其中遇到了很多志同道合的朋友们。

希望接下来在空余的时间里,能够发布更多自己的原创作品,望各位多多指点,谢谢支持

最近也在帮松田和wk一起制作毒发,有兴趣的同学可以去围观提建议哦


来自:航空航天 / 喷气推进动手实践:实验报导
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~~空空如也
薛定谔_KNSU 作者
2年4个月前 IP:天津
899110
引用虎哥发表于1楼的内容
不错,并且这种图文视频混排的报导,逻辑清晰、娓娓道来,看起来爽。请问详细点火方案,似乎初始面喉比偏小...

好的好的,有时间的话会将上述信息重新调整至文章中,并详细分析离架后偏转问题原因,谢谢虎哥支持

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薛定谔_KNSU作者
2年3个月前 IP:天津
899615

补:朋友们指出火箭发射刚离架时,火箭出现了较为明显的转弯现象。发射后分析如下:

  1. 火箭部分结构并未按照设计好的图纸实施,尤其是头锥部分的配重,由于开伞系统力气过小,无法弹开包含配重的头锥,于是将头锥换成了实心打印件并取消了配重块,使得原本openrocket模拟数据不精准。

  2. 药柱在制作时,由于将熔融态knsb加入pvc隔热时温度过高,导致隔热层略微融化并无法塞入发动机,由于临近发射,只得将燃料回炉,并混合了少量的旧燃料,最终燃料的质量有所下降,或许是发动机室压建立速度变慢的原因之一。

  3. 当天天气情况变化较快,且与预计的发射时间不同,发射时风力略大。

后期如果时间空余,也会重新制作一份or模拟以及全箭建模放在此文章内,供大家参考取用


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