“腾格里之翼”I型探空火箭设计与制造构思

Design and manufacturing concept of "Tengger Wings" I sounding rocket

QSSC喷气推进·内蒙古 秦飒 2025年4月13日星期日

中文摘要

“腾格里之翼”I型探空火箭设计与制造，各项仿真数据。     

Abstract：

Design and manufacturing of the Type I Tengger Wing sounding rocket, along with all simulation data.

一、项目概要

全自主研发设计并用于气象探空、航空航天类相关知识科普的中小型可回收单级探空火箭。

二、项目创新点

 利用SRM、UGNX、Solidworkes、VOFA+上位机等软件进行计算、建模、基于VOFA+上位机进行数据采集

①模块化，同属于QX系类发动机均使用同一箭体。

②多功能，通过改变发动机型号提高载荷量满足不同种任务需求。

③低成本，使用同一箭体（选择不同种发动机时改变其箭体质心，重心位置）

④酒精开伞方式

三、项目实用性

本项目的低成本模块化多功能单极探空火箭可用于航空航天科普、学校等机构的科普教育，并用于气象探空等多种途径。

四、项目背景

鉴于各大盟市对航空航天类缺少相关报道科普并在模型火箭方面有所缺陷，未能激发更多同龄青少年对航空航天的热爱与关注，此火箭方案可以很好的应用于学校，给中小学生一个很好的科普教育机会，培养航天人才、科技创新人才。学校方面在为学生讲解火箭相关知识时，可以不再局限于课本，而是让学生们深切感受火箭相关结构，让学生们亲眼观看模型火箭发射，以火箭的上升、开伞、回收，激发学生们强烈兴趣和共鸣， 填补各大盟市对业余火箭相关方面的空白。

五、总体设计方案

1.1   设计目的：

   ①全自主研发设计并用于气象探空、航空航天类相关知识科普的中小型可回收单级探空火箭。

  ②为后续试飞任务进行准备。

1.2  设计指标：

   ①箭体长度≥1000mm

  ②起飞重量≤4.5kg

③飞行高度≥100m

④能兼容多种发动机（QX系列发动机）

1.3  总体设计安排：

箭体分为3段动力舱、航电舱与回收舱

①动力舱设计要求：

动力舱要求能兼容QX系列所有发动机（会在后续报告中细说研制路线与发动机定义）

图1-1 发动机总研制路线图

②动力舱为适配QX系列发动机，同时带有尾翼提供，本次任务选择QX-001重型发动机

图1-2动力舱线图

动力舱包括尾翼、动力舱外壳、以及对应QX系列发动机的固定配件。由于发动机工作时壳体温度随工作时间升高，喷口处的高温燃气会对固定件造成一定热损伤所以固定件采用耐高温且质轻的电木酚醛，鉴于QX系列发动机平均工作时长为2s~3.5s 在燃气未泄漏的条件下，壳体热量传递到固定件的过程中，由于各种因素导致能量损失，对固定配件造成的损伤微乎其微。

2.2  航电舱与载荷

电舱的控制系统与载荷部分相结合，航电舱包括、航电舱外壳、结构架、以及航电设备。航电设备包含开伞系统，雾化器，飞前自检，GPS/GNSS定位系统，载荷包括气压计，舰载相机航，酒精壶。

图2-1 航电舱线图

航电舱直接承受发动机推力与火箭气动力，航电舱外壳用于加强结构。电池安装于级间段内，控制系统放于最上层，载荷放于中间。

2.3回收

回收舱开伞方式采用化学燃开式，将浓度为95％酒精通过雾化器汽化，再通过点火系统点燃酒精气体（因结构复杂需考虑酒精爆炸极限，燃气泄露问题，系统冗余，会单开一篇报告来详细阐述酒精开伞系统）

图2-2 回收舱线图（白色部分为环氧树脂管，作用为燃烧室，棕色部分为电木酚醛，防止燃气损伤到降落伞）

图2-3 回收舱线图

 2 整体结构设计

结构上采用PLA材料3D打印制造，级间段与各舱外壳采用无头螺栓连接。

火箭总长度1067mm，直径65mm，含发动机质量3310g

 图3-1 “腾格里之翼”I型探空火箭在openrocket设计图

图3-2 “腾格里之翼”I型探空火箭模型侧视图

“腾格里之翼”I型探空火箭在openrocket的飞行仿真，飞行最高点162m

最大速度298m/s（马赫0.874）最大加速度：1598m/s2

本文章大体概括“腾格里之翼”I型探空火箭设计与制造构思，未对开伞系统上的创新点进行详细阐述，也未对研制路线进行解释，我工作室会单开几篇文章来详细阐述，敬请期待！请提出您的宝贵意见！

QSSC喷气推进工作室 秦飒 朝格力格

2025年5月5日星期一

相关内容尚不完整，会在后续文章中持续更新，请您留意！