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PZ-01B 49mm单级业余探空火箭设计及发射
2026/03/03
IP:江苏

  箭体利用Fusion360进行建模设计,采用模块化设计,并通过3D打印成型并调试,使得改装拓展、用途变换更加灵活。在耗材选择方面选用PETG,但这依旧不足以抵抗发动机的温度,故预留了隔热层的位置。首先是火箭的动力舱段。上一段提到发动机工作时箭体加速度非常大,施加的力也很大,故在受力点添加了许多支撑(其余舱段也添加有少量支撑),附带 4片固定尾翼

伞舱可由普通中间舱段延长并在底部开孔得到。整流罩则设计为全封闭式的,防止开伞时开伞药产生的高压气体将伞推入整流罩导致卡伞甚至无法正常开伞。在伞舱下部开孔,利用伞绳结(扎带固定,防止绳结散开)来卡住伞,便于插入点火头,和拆卸。从底部往上依次填充0.5克NC、三张阻燃剂处理的餐巾纸团(作为隔层防止烧伞)以及主伞,当然这也导致绳不可避免地要和燃烧的NC接触,不过也好处理,只需在接触部分以及延长一段的地方裹上“金手指”胶带,多次测试均完美保护了伞绳,并开伞,三次测试后仅有不超过四处有轻微烧痕,对强度毫无影响虽说这么设计十分简陋,但为了塞下伞也属无奈qwq

VID_20260225_203412.mp4 点击下载

image.jpg 舱段之间的固定则使用植入式M3热熔螺母和M3螺丝,效果如下:

image.jpg



发动机壳体采用140mm长,内径32mm,厚度3mm的7075铝合金管,并在两端各均匀打6个孔,使用12.9级M5机米螺丝固定喷口、堵头。这种铝合金管有着非常强的耐压能力,经计算,采用这种铝管的发动机,安全系数5的情况下,耐压极限可以达到17MPa,足以适用各种燃料。然后是喷口设计,材料采用316镀铬不锈钢,虽在重量上存在弊端,但在抗磨损抗腐蚀以及复用性方面较好。设计有两个氟胶密封圈槽和6个M5螺孔,内部尺寸为收敛段长5mm,缩喉直径6mm,缩喉长度3mm,扩张段长度25mm,出口直径18mm。

 

 

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image.jpg 燃料柱外壳使用硬纸筒兼隔热层,经实测,这样可以大大降低发动机外壳的温度,控制在120℃以内,确保箭体不会熔化,保险起见,发动机还是包裹“金手指”和泡沫隔热

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试车大家看多了,这里我就列举其中一个,燃料使用KNSU(我听说KNSU在kc上是禁用的,原因大概是因为其制作的危险性,这里之所以使用这种主要是本人对于该燃料的制备经验相较KNSB等更多,而且二十余次制作均未发生自燃,成品质地脆硬,燃烧无残留,制备方法比较邪修,后续有机会会单独出一期进行讨论)

VID_20260217_093948.mp4 点击下载


开伞则是使用延时开伞,取消了A型的发射和开伞的一体式电路,这次则是拆分为两个接收器进行控制,电路测试如下:

 

VID_20260215_192238.mp4 点击下载

 

  发射架主要就是铝型材的拼接和适配,只是高度有些不够,后面会进行加长

 

 

image.jpg


压心重心则利用OpenRocket模拟,结果如下:

image.jpg

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 最后是发射,因为要赶在开学前完成,被迫在阴雨天发射

lv_0_20260302225559.mp4 点击下载

VID_20260302_133007.mp4 点击下载

 

从结果来看个人认为并不成功吧


分析:

1.开伞失败:这是最主要的一个问题,拆解后发现NC已点燃,再结合残骸来看很明显是伞过大导致 卡死,燃气未能把伞推出,只是将头锥顶出了,并且底部的缝隙又导致了燃气的泄漏

2.姿态异常:我觉得可以排除发射架问题,虽然发射架较短,离架速度低,但从视频来看离架后姿态 仍然稳定,我觉得问题主要出现在发动机和环境上

(1)发动机加工有问题,这一点在试车时发现,开孔与螺孔严重偏移,扩孔后可以勉强 固定住,并且喷口内壁因加工失误出现凹坑,后续拆解也后对喷口扩张段到壳体内 壁的距离进行测量,发现喷口朝向歪斜,很可能导致推力方向离轴

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(2)发射地环境:发射时风力大,天气预报显示最大达到五级,并且现场风向和倾斜方 向的反方向相吻合

3.动力段后期箭体摆动:燃料消耗并且速度提高,重心上移,稳定性也应该提高,从这摇摆可以看出 尾翼已经在尽力稳定姿态了,这应该是好的一点 。我觉得如果天气适宜, 解决发动机加工问题,飞行姿态应该还是很稳定的




最后欢迎和感谢各位大佬批评指正,我看到后会第一时间进行回复,后续也会对此进行改进

 

 

 

 

 

  

 

 

                

  

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


7个月28天前IP:海南
949161
1楼

足够详细的记录,再接再厉!!

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7个月28天前IP:重庆
949163
2楼

不错,优秀的新人!项目管理做得很好,文章有条理,制图很标准,善于发现并分析问题。就是部分细节有待完善,比如内弹道仿真设计部分和发动机热试车数据可以提供出来,将控制开伞电路图加以呈现就更棒了。时序控制开伞毕竟属于前馈控制,不确定性可能比较高,建议之后楼主可以尝试一下气压开伞的方案。

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7个月28天前IP:广东
949164
3楼

好活,顶一个!文章有条理,制图很标准

说实话我认为发动机采用的3㎜7075有点浪费了,这会使得安全系数过大,死重过高,感觉2㎜的6061完全够用,并且7075还挺贵的(至少对我来说)。作者的发动机地面试车还可以,但上箭的话死重就太高了,减一点壁厚,喷堵换酚醛至少可以少100克。

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7个月28天前IP:江苏
949165
4楼
引用ki帛发表于2楼的内容
不错,优秀的新人!项目管理做得很好,文章有条理,制图很标准,善于发现并分析问题。就是部分细节有待完善,比如内弹道仿真设计部分和发动机热试车数据可以提供出来,将控制开伞电路图加以呈现就更棒了。时序控制开...


好的,后面会补充,新的开伞方案也还在搞

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7个月28天前IP:江苏
949166
5楼
引用S浣熊哥发表于3楼的内容
好活,顶一个!文章有条理,制图很标准说实话我认为发动机采用的3㎜7075有点浪费了,这会使得安全系数过大,死重过高,感觉2㎜的6061完全够用,并且7075还挺贵的(至少对我来说)。作者的发动机地面试...

7075直接买管材还是挺便宜的,尺寸稍有偏差但无伤大雅。发动机设计这么厚的壳体初衷本身并非上箭而是为了安全反复测数据,因为预算非常紧张,炸机的损失和影响太大,就选择牺牲重量换过度冗余的安全性(最起码成功防爆一次吧,当时爆炸声真给我吓一身汗)Screenshot_20250531_191826_com.lemon.lv_edit_53979578269366.jpg到上箭时候同样也是这些原因,就基于这台发动机的设计去适配,并且首飞目的主要是去验证一下可行性,积累下经验,所以就没有去过多要求性能。不过后面肯定会去全面优化性能的


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7个月27天前IP:广东
949168
6楼

作者也可以考虑一下,把隔热层换成PVC管,买来的PVC款一般有公差,稍微加热一下就能塞进去,PVC管的隔热能力比纸壳好不少,基本工作完后壳体温度不会上60

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7个月27天前IP:江苏
949171
7楼
引用S浣熊哥发表于6楼的内容
作者也可以考虑一下,把隔热层换成PVC管,买来的PVC款一般有公差,稍微加热一下就能塞进去,PVC管的隔热能力比纸壳好不少,基本工作完后壳体温度不会上60

OK,后面我尝试下

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我也是有底线的