《空天工程導(dǎo)論》課 程 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告

“綠箭”水火箭助推滑翔機(jī)項(xiàng)目

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)述

水火箭項(xiàng)目，旨在通過(guò)親手制作水火箭，讓同學(xué)們深入了解制作水火箭的過(guò)程，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，同時(shí)提升同學(xué)們的實(shí)踐意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。水火箭，又稱(chēng)水推進(jìn)火箭，主要使用廢棄的飲料瓶制成，分為動(dòng)力艙、箭體、箭頭、尾翼等部分。發(fā)射水火箭時(shí)，在動(dòng)力艙中灌入三分之一的水，向動(dòng)力艙中打氣到一定壓力后，釋放水火箭，動(dòng)力艙中的壓縮空氣將水從尾部的噴嘴中高速?lài)姵觯梅醋饔昧Γ鸺蛏巷w出。在此次水火箭項(xiàng)目中，我們利用廢棄飲料瓶、塑膠尾翼板、頭錐、空心螺管螺母等制成水火箭，利用傘布制作降落傘并且在水火箭上配置滑翔機(jī)。最終實(shí)現(xiàn)了水火箭的發(fā)射升空及開(kāi)傘回收，水火箭和滑翔機(jī)的分離，及分離后使用遙控器控制姿態(tài)的滑翔機(jī)的滑翔。

二、小組成員情況

三、研制情況

3.1設(shè)計(jì)方案

3.1.1材料的選擇

3.1.1.1箭體

在選擇水火箭箭體材料時(shí)，我們組主要從瓶子的外形、強(qiáng)度兩方面進(jìn)行考慮。

由于水火箭箭體使用的是塑料瓶，所以其質(zhì)量較小，極易受空氣阻力產(chǎn)生較大的擾動(dòng)。因此要選用氣動(dòng)外形優(yōu)異的塑料瓶，即瓶身形狀細(xì)長(zhǎng)且呈流線(xiàn)型，以盡量減輕空氣阻力帶來(lái)的影響。七喜瓶頭部有圓球形鼓包，且瓶身較軟，易發(fā)生變形；雪碧瓶瓶身較為筆直，強(qiáng)度也更大，在體積相同的情況下后者氣動(dòng)外形更好。并且經(jīng)過(guò)測(cè)試，雪碧瓶最抗摔，更適合多次進(jìn)行飛行試驗(yàn)。

由于三級(jí)水火箭的箭體需要承受6-8個(gè)大氣壓，所以必須選擇耐高壓的碳酸飲料瓶，例如可樂(lè)、雪碧等。一般的礦泉水瓶、果汁瓶因?yàn)椴荒艹惺苓^(guò)高氣壓，不予考慮。

最終我們選擇2L的雪碧瓶。

3.1.1.2頭錐

在選擇水火箭頭錐時(shí)，我們組主要從質(zhì)量，外形和材質(zhì)三方面考慮。

由于頭錐位于水火箭頭部，如果質(zhì)量過(guò)大，會(huì)造成“頭重腳輕”，水火箭發(fā)射后呈“低頭”狀態(tài)。所以應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的情況下，盡量減輕彈頭質(zhì)量。首先我們?cè)囼?yàn)了下發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料中的橡膠頭錐，發(fā)現(xiàn)雪碧瓶上端收口較快，而下發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料中的橡膠頭錐底面半徑太小，故而無(wú)法跟雪碧瓶相匹配，所以我們?cè)囼?yàn)了乒乓球頭錐。發(fā)現(xiàn)乒乓球頭錐不僅質(zhì)量輕，而且與雪碧瓶配合使得氣動(dòng)外形較為流暢。

最終我們選擇了質(zhì)量輕且氣動(dòng)外形較好的乒乓球頭錐。

3.1.1.3尾翼

在選擇水火箭尾翼時(shí)，我們組主要從其形狀，對(duì)稱(chēng)性，位置三方面考慮。

由于尾翼對(duì)于水火箭的氣動(dòng)力中心的位置以及飛行穩(wěn)定性能影響很大，所以尾翼的大小、形狀、位置每個(gè)因素都要認(rèn)真考慮。下發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料中有三種不同大小的梯形尾翼，但是面積都比較小，我們嘗試了自己動(dòng)手裁剪尾翼加大面積，但是不能保證形狀完全相同。由于箭體較大穩(wěn)定性能差，所以需要面積較大且對(duì)稱(chēng)性高的尾翼進(jìn)行姿態(tài)控制。注意粘貼尾翼時(shí)位置位個(gè)箭體的后部，并且要對(duì)稱(chēng)粘貼，保證箭體受力對(duì)稱(chēng)。

最終我們選擇了下發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料中的的面積最大的塑料梯形尾翼。

3.1.1.4降落傘

在選擇降落傘時(shí)，我們組主要從其傘面材質(zhì)、大小，傘繩三方面考慮。

下發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料中的的降落傘材質(zhì)為塑料布，面積太小，且濕水不易打開(kāi)，我們又在實(shí)驗(yàn)室尋找傘布自己剪裁制作傘面。在選擇傘布材料時(shí)，我們總共找到了兩種布料，一種是厚實(shí)且絲滑的彩色傘布，一種是輕薄但塑性形較好的灰色布料，由于我們的開(kāi)傘方案需要保證小體積疊傘，所以我們選擇了輕薄和塑性形好的灰色布料以便于折疊。實(shí)驗(yàn)證明，傘布比塑料布的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和確定傘面大小的靈活性更大。由于我們的三級(jí)火箭質(zhì)量較重，所以我們應(yīng)選擇直徑較大的降落傘。由于材料限制，我們能夠制作的降落傘最大直徑為90cm。考慮到在開(kāi)傘的一瞬間沖量較大，容易拉斷傘繩，所以我們選擇使用八股傘繩，使得每股傘繩上的平均受力較小，并且使用不容易拉斷的風(fēng)箏線(xiàn)作為傘繩。并且在保證降落傘能夠穩(wěn)定張開(kāi)的前提下，應(yīng)使傘面張開(kāi)面積盡量大，所以我們最終選擇傘繩的長(zhǎng)度為50cm。

3.1.2水火箭的總體設(shè)計(jì)

3.1.2水火箭的總體設(shè)計(jì)

圖1水火箭設(shè)計(jì)圖

水火箭箭體的總體設(shè)計(jì)：如圖所示，箭體分為頭部和動(dòng)力艙兩部分。其中頭部主要承擔(dān)頭錐和傘艙的任務(wù)，由一個(gè)鋸掉瓶底的雪碧瓶構(gòu)成；動(dòng)力艙由三個(gè)雪碧瓶順次頭尾連接，連接處由?空心螺管連接，以保證各級(jí)之間的氣密性。并且每級(jí)動(dòng)力艙之間由?蒙皮加固，保證各級(jí)之間不出現(xiàn)歪斜的情況，而且能形成一個(gè)較好的氣動(dòng)外形。

尾翼位置的設(shè)計(jì)：為使水火箭重心始終保持在壓心之前，我們選擇將?尾翼粘在水火箭尾部，也就是第一級(jí)動(dòng)力艙上。

傘艙即開(kāi)傘裝置的設(shè)計(jì)：如圖所示，②~⑩構(gòu)成了傘艙及開(kāi)傘裝置。在頭部中內(nèi)置一個(gè)傘艙，使用⑥X型橡皮筋為降落傘提供一個(gè)彈力，便于降落傘直接從傘艙中彈出，而不是依靠慣性滑出（滑出會(huì)導(dǎo)致降落傘傘繩纏在尾翼上而無(wú)法開(kāi)傘）。開(kāi)傘定時(shí)裝置是由②發(fā)條和橡皮筋③⑦構(gòu)成，當(dāng)發(fā)條轉(zhuǎn)到一定角度后，橡皮筋⑦從發(fā)條上脫離，橡皮筋③提供拉力將傘艙門(mén)打開(kāi)，降落傘從傘艙中彈出。

滑翔機(jī)彈射裝置的設(shè)計(jì)：滑翔機(jī)彈射與開(kāi)傘裝置原理類(lèi)似。當(dāng)發(fā)條轉(zhuǎn)到一定角度后，固定滑翔機(jī)的橡皮筋從發(fā)條上脫離，利用內(nèi)側(cè)的X型橡皮筋將滑翔機(jī)彈出，實(shí)現(xiàn)滑翔機(jī)與水火箭的分離。

降落傘的設(shè)計(jì)：我們采用八股傘繩的布傘作為降落傘，在⑨傘線(xiàn)尾部外加一段⑩降落傘的固定線(xiàn)，將降落傘綁在箭體上。

滑翔機(jī)與降落傘時(shí)序控制的設(shè)計(jì)：通過(guò)控制兩個(gè)橡皮筋在發(fā)條上旋轉(zhuǎn)的角度（小角度先脫離），從而控制飛機(jī)的脫離，降落傘的開(kāi)傘，及兩者的時(shí)間差，達(dá)到先脫離后開(kāi)傘。

3.1.3水火箭原理理論分析

水火箭全過(guò)程為灌入三分之一的水，利用打氣筒充入空氣到達(dá)一定的壓力后發(fā)射。是利用水和空氣的質(zhì)量之比（水的密度是空氣的771倍），壓縮空氣把水從火箭尾部的噴嘴向下高速?lài)姵觯诜醋饔孟拢鸺焖偕仙铀俣取T性滑翔在空中飛行，最后達(dá)到一定高度,在空中打開(kāi)降落傘徐徐降落的火箭模型。

3.1.3.1噴水過(guò)程

加速度、慣性滑翔在空中飛行，最后達(dá)到一定高度,在空中打開(kāi)降落傘徐徐降落的火箭模型。

伯努利定理：

3.1.4.1降落傘側(cè)向開(kāi)傘

3.1.4.1降落傘側(cè)向開(kāi)傘

3.1.4.1降落傘側(cè)向開(kāi)傘

圖4傘艙正面圖（改進(jìn)前）圖5傘艙正面圖（改進(jìn)后）

如圖所示，我們采用側(cè)向開(kāi)傘方案。

相比于彈射開(kāi)傘和降落傘直接綁在箭體外的開(kāi)傘方案，這種側(cè)向開(kāi)傘方案對(duì)氣動(dòng)外形的影響最小。

降落傘彈射是使用X型橡皮筋的彈力將疊好的降落傘彈出，而不是依靠慣性從傘艙中滑出。這樣降落傘彈出后與箭體距離較遠(yuǎn)，不會(huì)導(dǎo)致降落傘纏在箭體的其他裝置上而不能開(kāi)傘。

由于X型橡皮筋拉力較大，直接連在箭體的外殼上會(huì)使頭部的外殼發(fā)生嚴(yán)重形變，導(dǎo)致箭體傾斜和飛行軌跡不穩(wěn)定，所以我們?cè)陬^部的箭體里面內(nèi)置了一個(gè)傘艙。傘艙使用材質(zhì)較硬的1555ml怡寶礦泉水瓶。

傘艙門(mén)的打開(kāi)通過(guò)發(fā)條加橡皮筋控制，當(dāng)發(fā)條轉(zhuǎn)到一定角度后，右側(cè)粗的黃色橡皮筋從發(fā)條上脫離，左側(cè)細(xì)的紅色橡皮筋提供拉力將傘艙門(mén)拉開(kāi)，降落傘從傘艙中彈出。

在我們的試飛過(guò)程中，出現(xiàn)了降落傘卡在傘艙中的情況。是由于上升過(guò)程中過(guò)載較大，使得降落傘下移卡在了傘艙中，所以我們給降落傘加了一個(gè)滑道，保證降落傘能夠在彈出的同時(shí)也能順利滑出，實(shí)現(xiàn)了100%開(kāi)傘。

3.1.4.3滑翔機(jī)彈射裝置

3.1.4.3滑翔機(jī)彈射裝置

滑翔機(jī)彈射裝置與開(kāi)傘原理類(lèi)似，也是在發(fā)條轉(zhuǎn)到一定角度后，外側(cè)橡皮筋打開(kāi)，內(nèi)側(cè)X型橡皮筋將滑翔機(jī)彈出。

3.1.4.4滑翔機(jī)捆綁方案的改進(jìn)

3.1.4.4滑翔機(jī)捆綁方案的改進(jìn)

圖8彈射裝置加飛機(jī)側(cè)面圖

如圖所示，由于我們的橡皮筋捆在滑翔機(jī)頭部，從側(cè)面看，滑翔機(jī)與火箭軸線(xiàn)夾角為負(fù)。理想情況下，火箭速度沿軸線(xiàn)方向，這樣滑翔機(jī)攻角小于零，氣動(dòng)力給滑翔機(jī)一個(gè)指向箭體的壓力，將滑翔機(jī)壓在箭體上，使滑翔機(jī)更加穩(wěn)定。并且對(duì)比于其他滑翔機(jī)與火箭軸線(xiàn)平行放置的方案，攻角為負(fù)不提供升力，不會(huì)把滑翔機(jī)折斷。

3.1.4.5 Z字形疊傘方式

圖9 Z字形疊傘

我們的疊傘方式選用了Z字形疊傘，這樣降落傘本身相當(dāng)于一個(gè)彈簧，有一定彈性，能更好地保證降落傘彈出。且能保證傘的體積較小，不會(huì)卡在傘艙中。

3.2制作過(guò)程

3.2.1三級(jí)火箭主體的制作

將瓶表面的標(biāo)簽清除干凈，并用電烙鐵在一級(jí)動(dòng)力艙底部、二級(jí)動(dòng)力艙瓶口及底部、三級(jí)動(dòng)力艙瓶口中心處燙出一個(gè)大小合適的圓孔，最大可能地保證孔的位置在瓶身軸線(xiàn)處。并用空心螺栓，螺母，墊片進(jìn)行連接和密封，再用熱熔膠進(jìn)行加固，以保證各級(jí)之間不晃動(dòng)。在一級(jí)動(dòng)力艙大約中間位置對(duì)稱(chēng)地粘上四個(gè)尾翼，并用電工膠帶加固。

3.2.2火箭頭部與傘艙制作

3.2.2.1側(cè)向開(kāi)傘方案與傘艙制作

3.2.2.1側(cè)向開(kāi)傘方案與傘艙制作

3.2.2.1側(cè)向開(kāi)傘方案與傘艙制作

圖11怡寶傘艙圖 圖12總體彈傘機(jī)構(gòu)

傘艙制作：我們通過(guò)在頭部?jī)?nèi)置傘艙的方式保證頭部的氣動(dòng)外形不受影響。先將1555ml的怡寶礦泉水平剪去頭部，在側(cè)面剪一個(gè)合適大小的矩形窗，利用電烙鐵在矩形窗的四個(gè)角燙四個(gè)小圓孔，用來(lái)固定X型橡皮筋，冷卻后將兩條橡皮筋交叉連接在傘艙上。內(nèi)置傘艙制作完成后，用502將其連接在第三級(jí)動(dòng)力艙底部，并用熱熔膠加固。

開(kāi)傘裝置制作：首先在頭部的雪碧瓶上對(duì)應(yīng)內(nèi)部傘艙的矩形窗剪出一個(gè)相同大小的矩形門(mén)，作為傘艙門(mén)，在傘艙門(mén)合適位置用電烙鐵燙一個(gè)小孔。再將控制時(shí)序的的橡皮筋和輔助開(kāi)傘艙門(mén)的橡皮筋穿過(guò)，并用透明膠帶固定。在傘艙右側(cè)合適位置用雙面膠固定發(fā)條，并用電工膠帶加固。在傘艙左側(cè)合適位置粘貼輔助開(kāi)傘橡皮筋的掛鉤，保證輔助橡皮筋能夠?qū)闩撻T(mén)拉開(kāi)。

滑道制作：為保證降落傘不會(huì)卡在傘艙下的空隙中，我們用蒙皮材料為降落傘制作了一個(gè)滑道。首先用蒙皮剪一個(gè)合適大小的矩形，并將其一端剪成曲率半徑與雪碧瓶半徑相對(duì)應(yīng)的圓弧，如圖所示固定在傘艙中。

3.2.2.2乒乓球頭錐的制作

首先將制作頭部的雪碧瓶瓶口處鋸掉，直到能夠剛好放進(jìn)一個(gè)乒乓球，先用502固定，再用熱熔膠加固。

3.2.3降落傘的制作

將事先選擇好的傘布裁剪成直徑大約為90cm的圓形降落傘面，傘布的邊緣用電烙鐵燙出對(duì)稱(chēng)的8個(gè)可供傘繩穿過(guò)的小洞。剪出8根比降落傘半徑稍長(zhǎng)的風(fēng)箏線(xiàn)作為傘繩，將傘繩用漁網(wǎng)扣的方法系在降落傘上后，用透明膠帶封好接口。

圖13降落傘實(shí)物圖 圖14降落傘與箭體連接

3.2.4滑翔機(jī)彈射裝置的制作

利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的材料，我們決定改裝兩塊梯形尾翼作為滑翔機(jī)支架。首先將兩塊尾翼材料剪短，以適合滑翔機(jī)高度。在一塊尾翼材料的四個(gè)角利用電烙鐵燙死個(gè)小孔，另一塊尾翼材料在內(nèi)側(cè)燙兩個(gè)小孔。兩塊材料內(nèi)側(cè)的四個(gè)小孔用于固定X型橡皮筋，左側(cè)支架的外側(cè)小孔用于連接定時(shí)裝置的橡皮筋。在支架右側(cè)的合適位置用雙面膠固定發(fā)條，并用電工膠帶加固。

3.2.5滑翔機(jī)的加固

將電工膠帶對(duì)稱(chēng)貼在機(jī)翼上緣，以固定機(jī)翼、防止機(jī)翼因過(guò)度向上變形而損壞。再將透明膠帶貼在兩側(cè)機(jī)翼的下緣，以起到支撐作用。因頭部在落地時(shí)易受到?jīng)_擊，故用透明膠帶纏繞頭部的方法對(duì)其進(jìn)行加固。對(duì)損壞較大的機(jī)翼，用熱熔膠涂覆在斷口處進(jìn)行粘合，效果甚佳。

圖15用電工膠帶進(jìn)行上緣加固 圖16用透明膠帶進(jìn)行下緣支撐

圖17頭部加固 圖18熱熔膠粘合斷裂機(jī)翼

3.3水火箭性能的預(yù)期分析

我們?cè)O(shè)計(jì)的水火箭性能方面有優(yōu)勢(shì)和保障。第一，在制作時(shí)首先保證了氣密性，確保水火箭不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的漏氣問(wèn)題而導(dǎo)致發(fā)射失敗。第二，我們?cè)谶M(jìn)行時(shí)序控制時(shí)，使得滑翔機(jī)先脫離而降落傘后打開(kāi)，這樣可以保證不會(huì)出現(xiàn)降落傘繩纏在滑翔機(jī)上而出現(xiàn)既無(wú)法開(kāi)傘滑翔機(jī)也無(wú)法脫離的情況。第三，降落傘的八根傘繩能夠讓它在空中更好的展開(kāi)，而較大的傘面則可以確保水火箭落地的速度足夠小，不會(huì)損傷水火箭。

但也存在著一些問(wèn)題：第一，傘繩過(guò)多過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致降落傘被傘繩纏繞或者傘繩纏繞在尾翼上導(dǎo)致降落傘無(wú)法打開(kāi)。第二，由于理論計(jì)算存在偏差在進(jìn)行時(shí)序控制時(shí)無(wú)法保證在最高點(diǎn)開(kāi)傘，而且由于每次試驗(yàn)存在偶然性，也無(wú)法通過(guò)試驗(yàn)得到最優(yōu)的開(kāi)傘時(shí)間。最終導(dǎo)致提前開(kāi)傘或滯后開(kāi)傘，對(duì)飛行時(shí)間和飛行姿態(tài)有一定影響。第三，由于實(shí)驗(yàn)室可以利用的材料有限，我們的降落傘相對(duì)于三級(jí)水火箭來(lái)說(shuō)仍然較小，下落速度太快，對(duì)飛行時(shí)間有一定影響。

表2 發(fā)射試驗(yàn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)及評(píng)分

四、試驗(yàn)情況

4.1試飛情況

4.1.1第一次試飛

主要目的：初測(cè)三級(jí)水火箭氣密性、穩(wěn)定性等性能，以便更好了解本組設(shè)計(jì)火箭的特點(diǎn)。測(cè)試最初代傘艙的可靠性。

試飛結(jié)果：水火箭飛行高度達(dá)到預(yù)期，但未成功開(kāi)傘導(dǎo)致部分損壞。具體表現(xiàn)為：傘艙門(mén)不能可靠地彈開(kāi)，或者即使艙門(mén)按照預(yù)期彈開(kāi)，降落傘也會(huì)出現(xiàn)卡在艙內(nèi)的情況。

經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：第一代傘艙由于使用了未經(jīng)改造過(guò)的發(fā)條開(kāi)傘機(jī)構(gòu)，不能夠保證艙門(mén)穩(wěn)定地彈開(kāi)因而影響正常開(kāi)傘，于是在后來(lái)的改進(jìn)中我們選擇了鋸斷發(fā)條來(lái)彈開(kāi)艙門(mén)。另一方面，為了防止降落傘卡住，我們特地更改了疊傘方式，采用Z字疊傘。

圖19第一次試飛

圖20高空未成功開(kāi)傘

圖21未開(kāi)傘導(dǎo)致箭體部分損壞 圖22嚴(yán)重?fù)p壞的第一代傘艙

4.1.2第二至四次試飛

主要目的：尋找最優(yōu)的開(kāi)傘方式。練習(xí)滑翔機(jī)分離與遙控過(guò)程。不斷熟悉發(fā)射流程。

試飛結(jié)果：由于箭體結(jié)構(gòu)采用了瓶底在上的方式進(jìn)行連接，導(dǎo)致以頂部開(kāi)傘為思路的第二代傘艙未能夠正常安裝在箭體上，最終這種思路被我組放棄。由于材料短缺，第三代傘艙以七喜瓶為材料制作，在初代傘艙的基礎(chǔ)上鋸短發(fā)條機(jī)構(gòu)。其初期效果較好，后期發(fā)生較大變形，最終導(dǎo)致未成功開(kāi)傘而墜落損壞。滑翔機(jī)分離比較穩(wěn)定。

經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：僅靠開(kāi)傘機(jī)構(gòu)的改良不能保證穩(wěn)定開(kāi)傘，還需要傘艙本身具有一定強(qiáng)度剛度，為此我們首先選擇再次使用同箭體配套的較硬的雪碧瓶子，另外還在之后的第四代中使用怡寶瓶制作了一個(gè)內(nèi)置小傘艙，這樣可以進(jìn)一步防止多次試驗(yàn)后傘艙變形影響開(kāi)傘成功率；

圖23彈射開(kāi)傘方案 圖24第三代傘艙

圖25第二次試飛

圖26第三代傘艙起初表現(xiàn)良好

圖27第三次試飛

圖28第三次試飛時(shí)出現(xiàn)開(kāi)傘異常

圖30第四次試飛 圖31第三代傘艙仍不能穩(wěn)定開(kāi)傘

4.1.3第五至第七次試飛

主要目的：優(yōu)化開(kāi)傘傘艙最終方案；完善整個(gè)發(fā)射流程

試飛結(jié)果：第四代傘艙可靠性明顯提高。整個(gè)發(fā)射過(guò)程愈發(fā)流暢。但中途仍有降落傘卡在傘艙內(nèi)的情況出現(xiàn)

經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：在第四代傘艙的基礎(chǔ)上，我們需要降落傘能夠非常穩(wěn)定的彈出而不出現(xiàn)卡住的情況，為此我們又用蒙皮材料為制作了一個(gè)滑道。至此，開(kāi)傘的問(wèn)題基本解決。

圖32第五次試飛 圖33火箭回收與滑翔機(jī)分離成功達(dá)到預(yù)期

圖36第七次試飛 圖37試飛成功

4.2正式飛行情況

圖38第一次現(xiàn)場(chǎng)試飛箭體飛行偏斜嚴(yán)重 圖39第二次現(xiàn)場(chǎng)試飛開(kāi)傘失敗

圖40第三次現(xiàn)場(chǎng)試飛滑翔機(jī)分離效果不佳 圖41正式考核

圖42成功完成分離滑翔任務(wù) 圖43成功完成開(kāi)傘回收任務(wù)

五、總結(jié)

5.1主要成績(jī)和收獲

我們成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)水火箭整體的回收以及滑翔機(jī)的分離過(guò)程，并且成功堅(jiān)持了自己的創(chuàng)新思路。盡管由于思路的獨(dú)特性，我們鮮有其他組的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以供參考，但是通過(guò)投入大量時(shí)間進(jìn)行改進(jìn)與測(cè)試，我們最終讓自己的方案得以圓滿(mǎn)。通過(guò)多次測(cè)試與比較我們最終確定了比較滿(mǎn)意的傘艙與開(kāi)傘方法；通過(guò)設(shè)計(jì)獨(dú)特的滑翔機(jī)分離機(jī)構(gòu)與操作，我們幾乎沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)滑翔機(jī)因分離異常而損壞的情況，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中滑翔機(jī)部分也沒(méi)有太多困難；在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有些小組不能通過(guò)三級(jí)水火箭來(lái)取得滿(mǎn)意的成績(jī)，最終放棄了這條道路。而我們組通過(guò)對(duì)箭體結(jié)構(gòu)外形的不斷改良測(cè)試，最終成功使用三級(jí)水火箭通過(guò)了考核并取得優(yōu)異成績(jī)。通過(guò)多次試驗(yàn)時(shí)間，在一次次發(fā)射失敗中不斷摸索，最終確定了相比之下最為流暢合理的發(fā)射流程。面對(duì)自己不能輕易解決的問(wèn)題，我們也虛心向其他小組請(qǐng)教，互相學(xué)習(xí)幫助。同時(shí)也積極向教員請(qǐng)教問(wèn)題，我們的成功也離不開(kāi)較遠(yuǎn)的耐心指導(dǎo)。總之，盡管水火箭發(fā)射并非一個(gè)十分困難的問(wèn)題，但是我們?nèi)匀挥X(jué)得這個(gè)過(guò)程給予我們教育和啟發(fā)，讓我們懂得團(tuán)隊(duì)合作與堅(jiān)持不懈的重要性，對(duì)我們的成長(zhǎng)有深遠(yuǎn)意義。

5.2個(gè)人總結(jié)與感想

5.2.1 趙夢(mèng)個(gè)人總結(jié)

這次水火箭的制作，我們組完全是從零開(kāi)始。一開(kāi)始，我們不知如何組裝箭體，不知如何開(kāi)傘，不知如何彈射滑翔機(jī)，但還是一步一步“摸著石頭過(guò)河”，參照學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐去年的模型，再加上自己天馬行空的想象，逐漸掃除盲區(qū)，組裝并完善好整個(gè)箭體。在試飛過(guò)程中，我們組經(jīng)歷了許多次發(fā)射失敗，一次次的開(kāi)傘失敗，一次次的反工頭錐，讓我們懊惱不已。但這些失敗的經(jīng)歷也讓我明白了不能總到實(shí)驗(yàn)中去試錯(cuò)，這樣代價(jià)太大，而是要在制作過(guò)程中做到精益求精，不能湊合湊合就過(guò)去；同時(shí)要全面周到的考慮，不能忽略一點(diǎn)點(diǎn)微小的問(wèn)題。通過(guò)這次制作，我們積累了很多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也涌現(xiàn)出了很多富有創(chuàng)意的點(diǎn)子，最終水火箭的成功發(fā)射，也極大的鼓舞了我們。希望我們能夠帶著這次的經(jīng)驗(yàn)，在今年的CADC比賽中大放異彩。

5.2.2 訾心怡個(gè)人總結(jié)

這次水火箭的制作，我們幾乎可以說(shuō)是白手起家、從零開(kāi)始。從剛開(kāi)始根本不知道水火箭為何物，到最終完整的進(jìn)行了一次飛行試驗(yàn)，期間經(jīng)歷了太多次失敗。但是在這個(gè)過(guò)程中，我們也有許多新奇的想法，通過(guò)自主創(chuàng)新，解決了之前方案中的問(wèn)題，享受到了創(chuàng)新的樂(lè)趣。這些創(chuàng)新點(diǎn)是讓我感觸最深的，雖然過(guò)程比較曲折，既沒(méi)有學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐們的指導(dǎo)，也沒(méi)有直接參照他人成熟的方案，但是我們一步一步摸著石頭過(guò)河，不斷改進(jìn)，積極創(chuàng)新，積極思考，勇于突破，這樣的實(shí)踐才有意義。

5.2.3 劉子豪個(gè)人總結(jié)

我們這次發(fā)射過(guò)程中可謂是經(jīng)歷了風(fēng)風(fēng)雨雨，在不斷改良和創(chuàng)新的過(guò)程中，我們多次更改設(shè)計(jì)，曾經(jīng)四易其稿，大家都付出了很多，甚至自掏腰包購(gòu)買(mǎi)原材料，這體現(xiàn)出大家高度的奉獻(xiàn)精神和熱情。

5.2.4 王靖林個(gè)人總結(jié)

從之前對(duì)于水火箭一無(wú)所知，到通過(guò)合作完成自己第一支水火箭的制作，再到親自參與它的發(fā)射升空過(guò)程，我體驗(yàn)了很多，更學(xué)會(huì)了很多。小組在時(shí)間與材料雙重均比較有限的情況下能夠完成最后的考核目標(biāo)，讓我見(jiàn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)力量的強(qiáng)大。盡管臨近期末，來(lái)自其他科目的學(xué)業(yè)壓力著實(shí)較大，同伴們還是擠出寶貴的時(shí)間，用心地完成了這個(gè)任務(wù)。雖然不分晝夜地實(shí)驗(yàn)試飛有時(shí)會(huì)讓我感到心力交瘁，但當(dāng)我看到降落傘成功開(kāi)啟，火箭緩緩落下，滑翔機(jī)翱翔天際的場(chǎng)面，我便深知這一切都是值得的。希望在個(gè)過(guò)程中我所獲得的知識(shí)技能以及永不言棄的意志品質(zhì)對(duì)我未來(lái)的發(fā)展有所裨益。

5.3建議及設(shè)想

?

建議：

①

在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置工具箱，包括剪刀、電工膠帶、熱熔膠、移動(dòng)電源等可能用到的材料，便于各小組對(duì)發(fā)射失敗的火箭進(jìn)行維修。

?

設(shè)想：

①

根據(jù)教員建議，將傘倉(cāng)開(kāi)口開(kāi)到瓶底，防止降落傘卡在傘倉(cāng)中，與加滑道的方案相比達(dá)到減重的效果。

②

可以利用仿真軟件對(duì)水火箭的氣動(dòng)外形及航道進(jìn)行分析，較為精確地得到火箭的飛行高度及到達(dá)最高點(diǎn)所用的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)精確的最高點(diǎn)開(kāi)傘。

③

可以用精度更高的飛控器件加磁鐵進(jìn)行時(shí)序控制。

④

探索多級(jí)水火箭的空中分離方案、并聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空中分離與回收。

⑤

可以探索如水火箭載物與回收、條幅水火箭等功能性、趣味性更高的水火箭方案改進(jìn)。

⑥

可以探索噴口截面積與飛行高度的關(guān)系，通過(guò)增加活塞來(lái)減小噴口截面積，取得更高的飛行高度。

5.4其他情況說(shuō)明

火箭發(fā)射架不甚穩(wěn)定，易晃動(dòng)，會(huì)影響火箭發(fā)射時(shí)的姿態(tài)。且發(fā)射把手易與發(fā)射傳動(dòng)機(jī)構(gòu)脫離，維修困難。

附錄：評(píng)分表

《空天工程導(dǎo)論》課程

實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分表

根據(jù)《空天工程導(dǎo)論》課程大綱和培養(yǎng)目標(biāo)，為了加強(qiáng)課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，同步提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要從設(shè)計(jì)方案描述、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以及創(chuàng)新性三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，各部分的內(nèi)容與分值如下表：