麦斯科技 · 2023年02月19日 · 四川

【树莓派】自制火箭

https://www.raspberrypi.com/news/homemade-rockets/

作者:Ashley Whittaker 2023年2月10日

我们仍在休斯顿航天中心SEEC会议的“太空城”,与宇航员的近距离接触几乎没有时间写博客。因此,我们从最新一期的《黑客空间》(https://hackspace.raspberrypi.com/issues/63)杂志上借来了这个太空主题的项目,他们向我们展示了一些很酷的自制火箭。

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Unity火箭

作为一家热衷于利用推力矢量控制(TVC)的火箭制造商,Cole Purtzer领导了Delta航天系统公司。一米高的Unity是由碳纤维制成的,改进了他以前的Frontier火箭。它通过使用伺服驱动TVC支架(由滚珠轴承上的机加工带肩螺钉制成,其范围为±12°)在飞行中保持稳定。

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视频链接:

B站:https://www.bilibili.com/video/BV1P84y1J7EW/

Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=Kt9fRv-ksGs

为了确保平稳返回地球,降落伞由伺服驱动的机械弹射系统自动展开——这也可以在发射前在地面上进行测试。

此外,Unity还配备了一个新的航空电子设备,该设备包括高分辨率陀螺仪和加速计组件,以及一个BMP280气压计,用于确定车辆状态。4K相机可以安装在PCB的背面,用于飞行中的拍摄。

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Pico赋能!

在几次成功的试飞之后,Cole 已经转向更大的G25火箭发动机,以达到更高的高度——他现在的目标是250米。

Scout F火箭

当Joe Barnard着手制造一种可以安全降落回陆地的火箭(SpaceX风格)时,他几乎不知道这需要他七年的时间。“如果我知道这需要这么长时间,我就不会去做了,”他承认,“但我很高兴我还是做了。对一个令人畏惧的项目保持天真有一个奇怪的好处,因为当事情不起作用时,一想到你“快到了”,你就会有动力。”

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视频链接:

B站:https://www.bilibili.com/video/BV1xM41127xA

Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=SH3lR2GLgT0&t=2s

Scout F是围绕推力矢量控制(TVC)的概念建造的,它避开了许多模型火箭上的尾翼。“火箭着陆需要某种形式的低速姿态控制,只有当火箭快速移动时,鳍才能起作用。就在火箭即将着陆时,你需要一种保持其直立的方法,因此推力矢量控制似乎是解决这个问题的一种直接方法。”

为此,Joe用机械加工的铝制造了一个推力矢量安装架,安装在火箭发动机周围,由伺服系统旋转以控制推力方向。他还设计了一个定制的飞行控制器板,Signal R2(可从他的BPS.Space网站https://bps.space/获得 )。

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虽然这个项目涉及到很多元素,但Joe告诉我们,最具挑战性的部分是软件。“确定火箭在地面和飞行中的方向是一个棘手的问题,准确知道火箭的高度和速度比仅仅有好的传感器要复杂得多,所有与发动机何时需要点火、如何节流(使用一对陶瓷钳子)以及如何在不同的飞行阶段移动相关的逻辑都非常复杂。”

仰望星空

在最终降落火箭后,Joe的下一个大目标是要比Scout F的30米高度高出很多:他打算在未来几年内制造一枚“太空发射”火箭。“超过100 公里是许多业余火箭爱好者的目标,因为它会让你超越Kármán线,这是国际公认的太空边界。这有点像业余火箭的终极目标。这是一个巨大的挑战,原因很多,但其中一些大问题是火箭生存所需的速度,以及拥有足够强大的火箭发动机来让你到达那里。对于使用带有尾翼的固体发动机进行稳定的火箭来说,如果不达到至少4马赫(有时更接近5马赫)的速度,很难做到这一点,这会给飞行器带来巨大的压力。

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Scout F推进

“至于发动机,取决于火箭的重量,没有太多的商业选择,这意味着你必须自己制造一个可控的爆炸,而不是,你知道……在这个过程中引爆自己。”

首次降落

自从Joe小时候和父亲一起发射火箭模型以来,他已经走了很长的路,这种兴奋感从未消退。“看到你建造的东西飞起来,你会有一种很酷的感觉。即使它不完美,也会很有收获。”

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对于火箭初学者,他建议从Estes火箭套件(https://estesrockets.com/)的装备开始。“火箭很贵,但你可以从业余爱好商店买一个小工具包,里面有你需要的一切,只要不到50美元。你可以在小范围内进行大量的实验和学习,而无需花费数百或数千美元,而且在大多数公共公园里发射这些火箭很容易。我做了很多小项目,以这种方式开始,这将比尝试立即建立一个巨大的项目更有趣和更有价值。

建造火箭

如果你觉得有灵感发射自己的火箭,请查看HackSpace#12(https://hackspace.raspberrypi.com/issues/12)的大功能。它将为您提供许多关于如何开始的有用信息,包括如何使用OpenRocket设计自己的个性化火箭。

简装火箭

火箭不需要高科技或昂贵。在HackSpace#60(https://hackspace.raspberrypi.com/issues/60)中,Jo Hinchliffe带我们了解了如何用轻木和胶合板碎片制作迷你“简装”火箭。在第56期(https://hackspace.raspberrypi.com/issues/56)中,他也使用了类似的lo-fi方法制作了一架摇摆翼火箭滑翔机。

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