创新决定成败

时间：2020-12-10 00:02:01　来源：雅意学习网本文已影响人

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　　模型火箭模拟载人航天器发射返回（简称模型火箭项目），虽然2009年才被列入科研类全国航空航天模型锦标赛，但它相比传统模型火箭项目，比赛任务新颖独特，在设计、制作和发射等阶段都对参赛者提出了新的要求，集趣味性和科技性于一体，吸引了很多爱好者的关注。2010年科研类全国航空航天模型锦标赛上就有34组百余名选手参加，各参赛队采取了不同的模拟舱回收方案，有传统的模型火箭前端开伞与模拟舱分离形式，也有在箭体侧面抛投模拟舱的结构，回收成功率均高于上一届。
　　通过对竞赛规则的学习、研究并不断尝试创新后，河北科技大学队最终确定了模型火箭的设计方案（图1）。模型火箭搭载模拟舱飞行至30m高度后，依靠反喷模型火箭发动机减速，再通过单片机程序控制与模拟舱分离，将其从箭体尾部抛出。该方案有反喷减速、程序控制和箭尾分离3大亮点。
　　受“嫦娥二号”卫星变轨技术启发，河北科技大学队使用了反喷模型火箭发动机给模型火箭减速（图2），这一“刹车”方案，理论上可行，但实践起来困难很多。反喷模型火箭发动机工作时，箭体极易发生翻滚，影响飞行效果，甚至会导致发射失败。为此，河北科大的参赛同学进行了多次试验（图3～5），不断地调整反喷模型火箭发动机安装角度，并选配了不同型号的模型发动机进行组合，功夫不负有心人，最终取得了理想的效果。
　　根据比赛规定，箭体和模拟舱在低于30m高度分离时无效。因此参赛者首先要测得箭体质量、模型火箭发动机总冲以及工作时间等参数，然后根据这些参数计算出模型火箭上升至30m高度所需的时间，再利用单片机编程设定反喷模型火箭发动机开始工作以及分离模拟舱的时间（图6）。相对于传统的估计模型火箭与模拟舱分离的方法，用单片机控制分离更精确，既能使模型火箭达到30m限高，又能使其与模拟舱尽快分离。
　　高科技手段的运用，更需要选手严谨踏实。河北科大队曾在一次赛前训练中，由于疏忽致使模型火箭的电子分离程序没有启动，导致模型火箭笔直地冲向两百米高空后未打开减速伞就落向地面，摔得七零八散（图7）。
　　此外，河北科技大学参赛队借鉴了“长二捆”火箭发动机的安装方式，将模型火箭发动机从箭体内移至外部安装在箭尾四周（图8），以便于模拟舱从尾部抛出。相比从箭体前端和侧面抛出模拟舱的方法，这样更能节省时间。
　　第一轮比赛时，首次上场的河北科技大学张宇小组因参赛经验不足，准备工作超时，得了零分；洪瑞阳小组因分离程序设定偏差，也惨遭失败；孙继强小组则因不熟悉计时，以18.47秒暂居第三。选手们分析了失利原因、调整心态再次上场。第二轮比赛中，选手张宇按下计时器，启动点火装置后模型火箭便加速升空（图9、图10）。在接近规定高度时，箭体前端的反喷发动机开始点火工作，模型火箭降低了上升速度。就在模型火箭刚超过规定高度，模拟舱快速从箭体尾部“喷”出，拖着减速伞落地，并被迅速回收。由于反喷装置和单片机的使用，张宇小组回收模拟舱只用了13.75秒，跃居冠军；同时，洪瑞阳小组以15.60秒的成绩获得亚军。最终，河北科技大学蝉联该项目团体冠军。

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