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简单的火箭全箭体制作办法
王 孜
2025/07/27
原创
IP:山西
摘要:简单的火箭全箭体制作办法。

前言:

本文旨在为火箭箭体制造提供一个简单的办法,欢迎广大爱好者阅读本文学习或指正。喷管设计教程在上期,欢迎点击头像查看。


一、壳体材料的选取和3D打印的优势。


爱好者们对于制作火箭箭体的材料五花八门,从牛皮纸到碳纤维应有尽有。然而我个人认为3D打印是性价比最高的。常用的3D打印材料主要是(),具有轻盈,牢固(相对于手搓),便宜的优点。非常适合用作火箭箭体的制作。注意本文并不是只适用于3D打印箭体,纸壳手搓同样适用。


另外(全是废话,不感兴趣可以跳过),很多人一看到3D打印就认为建模肯定很难,恰恰相反,3D打印建模真的很简单。学校有3D打印课,上了两节我就学会进行基础建模了(还是在上课基本不听的情况下)。毫不夸张的说,只要肯学,一个多小时就能学会3D打印建模。这里顺带一提,我用的建模软件是3Done家庭版(注意家庭版前期版本是免费的),切片软件是flashprint。建模后切片将文件导出为stl.格式发给淘宝商家打印即可,价格非常便宜(似乎20块以内就能包邮到家)。

(一不小心扯多了,话不多说接下来我们进入正题。)


二、箭体大框架数据。

根据资料,火箭箭体长度约为发动机外径长度的14倍,头锥长度约为发动机外径长的3倍,尾翼长为发动机外径的2倍。(资料数据来源于文号t14760的文章,作者usercim)火箭箭体总长度(箭体长+头锥长+尾翼突出部分等)与其直径之比约为10。


除此以外,我们还需要知道两个重要的“心”即重心和压心。


1.重心的确定非常简单,将总箭体用一根轻绳吊起,火箭保持水平平衡的位置截面中心可看作重心。

2.那么压心(可看作等效阻力中心)如何大致确定呢?我找到了St_Maxwell老师的回复,文号758009:压心的测定是在厚纸板上裁剪出箭体侧面的投影,然后用测定重心方法找出纸板的重心,其对应在箭体上的位置即为压心。


三、头锥的选取。


不同型面的头锥阻力系数如图。

image.png


可以看到,从左往右数(下同)第一种方案的头锥性能最好。3D打印也非常容易加工出这样的形状(不过请注意头锥请尽量光滑,因此对3D打印机的选择也有要求,比如大部分光固化3D打印机都可以做到这点。顺带提一嘴:2013年4月1日 科创化学自动化局蒋程宇、刘彦君等试制成功国内第一台个人光固化3D打印机。kc加油!)。另外,第四种方案制作非常简单的同时,性能也较为优异,受到了爱好者的广为使用,这里也推荐给大家。


四、箭体。


资料表明,当箭体长度与直径的比值为5(略小于)时,箭体受到的阻力最小。

五、箭尾。(当然,追求简易可以不做)

如果火箭想要更高的效率,那么应当在箭体下做一个上外径等于箭体外径,下外径略大于发动机外径的圆台形收缩。圆台两底面间距离约为2~3倍箭体直径。然后再在圆台小面下衔接一个圆柱,圆柱高度能够包裹并固定发动机即可。


六、尾翼。


1.后掠形尾翼效率最高,尾翼迎风端边缘应该用圆弧过度,背风端无特别形状要求(尖的就行)。尾翼片数应在保持火箭飞行稳定的情况下尽可能减少,尾翼片数适当增多能提高飞行稳定性,但也会牺牲速度减小高度。

2.尾翼面积增大压心位置会适当后移。对于我们设计的火箭,压心在重心之后2倍箭体直径为妙。

3.材料,可以一体化3D打印。如果不用3D打印我觉得PVC雪弗发泡板(雪弗板)性能优异,价格便宜,重量轻,可以优先考虑。


十分感谢大家的阅读,评论区欢迎讨论。

王孜 2025年七月底




提问环节:

还有个小疑惑,压心还能够如何确定?是否需要事先做个壳子测。

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1年3个月前IP:广东
945962
7楼
引用三水合番发表于3楼的内容
顶楼的图里,为何会有负的阻力系数?这个负数的物理意义是啥?

我做了10分钟的赛博考古,这个图的最早出处是1958年出版的Fluid Dynamic Drag (Pg.3-12)教材,原始数据来自1948年Cavitation Pressure Distribution of Head Forms试验报告,作为势流理论的介绍又写进了1974年的Topics in Advanced Model Rocketry (Pg.380)这本模型火箭书里面。

这个阻力系数原本有个下标,不知道为什么到了楼主最后这个中文版就没有了,它的意义是把头锥装到同样直径的圆柱上放到水洞里吹,仅通过测量头锥部分表面的压力沿面积分出头锥在不可压层流下“前半表面”“单独”的压差阻力。作为古代实用气动估算方法,如此查表算出火箭各个部分表面的各种阻力相加就是整个箭体的阻力了。

希望楼主以后不要不懂就现场瞎编,现在新一点的AI都知道不懂就自己上网搜索。

13
1年3个月前IP:河北
945873
2楼

哪里有那么费事,直接用OR模拟一下就是了,而且他能导出stl格式的文件,建模的步骤都省了

10
1年3个月前IP:山东
945920
5楼

楼主既然对自己文章的定义是严肃内容,但实际写的内容是不是太不妥当了?

虽然分享教学内容是好事。但是否是大量的不严谨迷惑教学内容。只有一些不知道哪来的经验大概就行,而且也没有说明白具体背后的原理为什么要这么干?在没有严格计算与总结的情况下就随便下定义。例如长径比是多少阻力最小。像这种是否应该去通过一些数学方法,以及相关一些基本公式做一个仿真程序去得出结论呢?希望楼主还是多看书吧。论坛上的内容也充斥着大量的错误相关经验不是圣书错误比正确内容多得多。而且书上对这些内容讲的也很简单,也很形象也更准确

4
1年3个月前IP:陕西
945870
1楼

使用Open Rocket软件可以快速的解决火箭的空气动力问题,包括预设计,重/压心位置以及稳定性,软件科创上也有,可以去搜

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评论
4
1年3个月前IP:河北
945873
2楼

哪里有那么费事,直接用OR模拟一下就是了,而且他能导出stl格式的文件,建模的步骤都省了

引用
评论(1)
10
1年3个月前修改于 1年3个月前IP:四川
945875
3楼

顶楼的图里,为何会有负的阻力系数?这个负数的物理意义是啥?

引用
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3
燧人氏作者
1年3个月前IP:山西
945891
4楼
引用三水合番发表于3楼的内容
顶楼的图里,为何会有负的阻力系数?这个负数的物理意义是啥?

代表那个型面下的空气阻力比起其它几种是最小的。但是取负我认为是在太理想的条件下甚至是计算机模拟得出的。毕竟无论再好的设计也难以把阻力变成动力。这个阻力系数取0要优于取负。

您的看法是什么?

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1
1年3个月前IP:山东
945920
5楼

楼主既然对自己文章的定义是严肃内容,但实际写的内容是不是太不妥当了?

虽然分享教学内容是好事。但是否是大量的不严谨迷惑教学内容。只有一些不知道哪来的经验大概就行,而且也没有说明白具体背后的原理为什么要这么干?在没有严格计算与总结的情况下就随便下定义。例如长径比是多少阻力最小。像这种是否应该去通过一些数学方法,以及相关一些基本公式做一个仿真程序去得出结论呢?希望楼主还是多看书吧。论坛上的内容也充斥着大量的错误相关经验不是圣书错误比正确内容多得多。而且书上对这些内容讲的也很简单,也很形象也更准确

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4
燧人氏作者
1年3个月前IP:甘肃
945948
6楼
引用LSEQY发表于5楼的内容
楼主既然对自己文章的定义是严肃内容,但实际写的内容是不是太不妥当了?虽然分享教学内容是好事。但是否是大量的不严谨迷惑教学内容。只有一些不知道哪来的经验大概就行,而且也没有说明白具体背后的原理为什么要这...

感谢您的批评,让我及时意识到了自己身上存在的诸多问题。我一定一定好好学习,完善自己的知识水平,创作优秀的文章!😃

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2
1年3个月前IP:广东
945962
7楼
引用三水合番发表于3楼的内容
顶楼的图里,为何会有负的阻力系数?这个负数的物理意义是啥?

我做了10分钟的赛博考古,这个图的最早出处是1958年出版的Fluid Dynamic Drag (Pg.3-12)教材,原始数据来自1948年Cavitation Pressure Distribution of Head Forms试验报告,作为势流理论的介绍又写进了1974年的Topics in Advanced Model Rocketry (Pg.380)这本模型火箭书里面。

这个阻力系数原本有个下标,不知道为什么到了楼主最后这个中文版就没有了,它的意义是把头锥装到同样直径的圆柱上放到水洞里吹,仅通过测量头锥部分表面的压力沿面积分出头锥在不可压层流下“前半表面”“单独”的压差阻力。作为古代实用气动估算方法,如此查表算出火箭各个部分表面的各种阻力相加就是整个箭体的阻力了。

希望楼主以后不要不懂就现场瞎编,现在新一点的AI都知道不懂就自己上网搜索。

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评论(2)
13
燧人氏作者
1年2个月前IP:甘肃
946762
8楼

大家的留言我都认真看了,我作出了以下总结:

1.文章分区错误,本文属于是对搜集到资料的汇总,很大一部分没有经过可靠验证,不应该标为严肃内容。

2.文章内容方面有错误,我没有做好对内容的审核工作,因此更不应该贸然发表教学内容。

3.严谨性差,部分内容缺乏理论支撑,归根结底是我没有彻底搞清楚。

同时声明一下,文章不存在瞎编内容,文中不严谨的部分大多来自于我从各个平台中搜集到的其它火箭参数的汇总,但确实没有考虑到实际性能如何,我诚心向大家道歉。在这里感谢大家对我的批评指正,希望大家共同进步,真心感谢大家!

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我也是有底线的