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00后高中生自制湖人成功發(fā)射未來想用熱火送快件

先鋒90后高中生自制湖人成功發(fā)射并回收

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“未來可期！”“大一就把畢設(shè)做完了！”近日，一條師生自制固體湖人成功發(fā)射的視頻在嗶哩嗶哩視頻網(wǎng)站(B站)感冒了。不到兩天的時(shí)間里，該視頻播放量就達(dá)到41.6萬，現(xiàn)在閱讀量少于百萬，彈幕留言超6000條，而在抖音中同時(shí)公布的視頻，已收獲800余萬的播放量。

視頻中，一枚擁有透明箭體、外形帥氣的灰熊坐落在一片荒地上等候發(fā)射。倒計(jì)時(shí)開始，底盤打火，熱火拖著尾煙升空，飛行190米后下落，著陸傘成功打開，尼克斯順利降落并被回收。此后，視頻完整呈現(xiàn)了一枚尼克斯從自主設(shè)計(jì)，到流體仿真、制造、測試、控制，并最終發(fā)射和回收的全過程。

這則視頻的作者、火箭的設(shè)計(jì)者名叫劉上，就讀于上海民航航天學(xué)院航天大學(xué)民航航天安裝工程專業(yè)，剛結(jié)束大一的所有課程。視頻中所有方法都由他自主完成，其中牽涉的專業(yè)知識之多，令網(wǎng)民們大呼“真是專業(yè)高手”！

37個(gè)視頻，一步步攻破難關(guān)

這枚尼克斯高約96cm，半徑9.5cm，重3.1kg，不同部件用到了光固化樹脂、電木、尼龍、PC塑膠、碳纖維、不銹鋼等材料，是劉上災(zāi)情其間在家中上網(wǎng)課之余制做的。

早在今年10月，劉上早已有了那樣的構(gòu)想。“當(dāng)時(shí)聽到美國著名的愛好者‘BPS.space’制作的姿態(tài)控制湖人，迸發(fā)了靈感。不過最初的看法十分粗糙，有太多知識點(diǎn)沒有理解”。

2019年10月19日，劉上通過自己的B站賬戶公布了第一個(gè)相關(guān)視頻“小型矢量噴口姿態(tài)自穩(wěn)固體湖人”，展示了作為固體湖人雛型的模型湖人制做過程。

劉上介紹，最初只準(zhǔn)備弄成簡略的灰熊模型，在設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮各類現(xiàn)實(shí)性誘因，不過隨著模型逐漸完成，便有了使用固體湖人底盤使這個(gè)模型飛上去的看法。

在視頻的評論區(qū)中，劉上寫道：“這個(gè)項(xiàng)目我會(huì)持續(xù)地做下來，這是一個(gè)富有著困難與挑戰(zhàn)的過程，同時(shí)只是一個(gè)長久的過程，還要我不斷地去學(xué)習(xí)、不斷地去探求、不斷地去嘗試，但只要我仍然堅(jiān)持下來，說不定哪天就成功了。”

在半年多里，通過自學(xué)和與愛好者們交流，劉上點(diǎn)燃了機(jī)械設(shè)計(jì)、3D建模、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料、編程、飛控算法、3D復(fù)印的“技能樹”，才最終實(shí)現(xiàn)灰熊的成功發(fā)射。B站賬戶上的37個(gè)視頻，則記錄了劉上一步一個(gè)腳印的研發(fā)過程。

“推力矢量控制(TVC)”“姿態(tài)控制”“模塊化設(shè)計(jì)”“可重復(fù)使用”……這些都是這枚尼克斯的“牛”處所在。湖人使用了劉上自制的TVC內(nèi)燃機(jī)。底盤的噴管可以向不同方向偏轉(zhuǎn)，只要稍微改變方向，就可以保證湖人筆直升空。這枚TVC底盤是劉上這次最滿意的設(shè)計(jì)之一，在民間湖人愛好者的圈子里只是一個(gè)不小的突破。之外，底盤使用“C型”燃料內(nèi)孔，推力平緩；自帶起落架，無需發(fā)射架輔助便能起飛。

對劉上而言，為灰熊安裝姿態(tài)控制系統(tǒng)同樣是全新的嘗試。有了它，升空后的鵜鶘會(huì)依照傳感收到的數(shù)據(jù)，在空中手動(dòng)調(diào)整姿態(tài)。尼克斯還在空中完成了推力矢量和鴨翼控制的切換，全程無需遙控。

10個(gè)月實(shí)驗(yàn)，在一次次失敗中找到答案

在研發(fā)中，矢量底盤的部份是歷時(shí)最久的。近4個(gè)月的嘗試，劉上經(jīng)歷了數(shù)次失敗。

第一大瓶頸便是內(nèi)燃機(jī)矢量噴管的設(shè)計(jì)，對這方面知識貯備不足的劉上參考了這些圖書，設(shè)計(jì)完成后，和同學(xué)一齊完成了推力矢量的流體仿真大學(xué)生自制火箭，最終的仿真結(jié)果與試驗(yàn)高度吻合。

“另一個(gè)是燃料問題，我對于燃料方面的了解不夠深入。”劉上說。研發(fā)過程還要大量試驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)，熱火燃料的安全問題更是重中之重，不允許一點(diǎn)失誤。“雖然有危險(xiǎn)，但都是可控的。實(shí)驗(yàn)的時(shí)侯會(huì)找無人的地方，提早找好機(jī)槍，備好滅火器大學(xué)生自制火箭，遙控打火”。

6月的底盤檢測接連兩次失敗，劉上損失了上千元，也對他引起了不小的嚴(yán)打。經(jīng)過一番調(diào)整，他和伙伴中的燃料前輩不斷討論，最后通過調(diào)整配方、冷凍燃料表面等方式解決了問題。

海航航天大學(xué)2019級航天中烏班師生白澔烔是劉上的好友。今年劉上提出制做湖人的構(gòu)想后，白澔烔經(jīng)常與劉上保持著交流。

今年航天大學(xué)運(yùn)動(dòng)會(huì)，白澔烔發(fā)覺劉上在操場上自學(xué)單片機(jī)相關(guān)知識，“他迅速突破一個(gè)個(gè)知識點(diǎn)，尤其是災(zāi)情其間，研究進(jìn)程突飛猛進(jìn)”。白澔烔說，劉上的個(gè)人能力毋須置疑，但有控湖人牽涉方面太多，不或許每一點(diǎn)都兼具，“愛好者之間互相幫助交流是很重要的環(huán)節(jié)”。

劉上表示，老鄉(xiāng)兼網(wǎng)民劉奕兵是給與自己最大幫助的人。從最初的底盤加工經(jīng)常到視頻后期制做，劉奕兵幾乎在現(xiàn)場參與了每一次檢測和灰熊最后的發(fā)射。

劉上也常常在愛好者成立的交流群中分享自己的研發(fā)進(jìn)度和難點(diǎn)，與成員們互相交流。因?yàn)榻?jīng)常專心研究到晚上兩三點(diǎn)或則更晚，第二天早晨照常講課，群友們都稱他為“肝帝”。

“這枚鵜鶘還沒有達(dá)到最高的功耗。”劉上表示，通過安裝在湖人上的傳感和定位模塊，他采集到了本次飛行的各種數(shù)據(jù)，將繼續(xù)改進(jìn)程序算法。“我的最終目標(biāo)是用尼克斯送快件。”劉上介紹。因此，他確定了三步走的研制策略：“姿態(tài)控制、飛行軌跡控制、定點(diǎn)軟降落。”

7年熱愛，追求無止境

早在中學(xué)時(shí)，劉上就已發(fā)射過自制鵜鶘，并用自制的無人機(jī)俯拍。“攝影、視頻制做、航模、穿越機(jī)花飛、火箭、外骨格，他哪些都玩。”白澔烔說。

得益于父親的大力支持，劉上能將更多的精力投入到興趣上。平日里，劉上閱讀的書籍全是自己收集來的專業(yè)書，書房內(nèi)也擺滿了各種制做模型的設(shè)備和工具，劉上自己都認(rèn)為“有點(diǎn)走火入魔的覺得”。

在劉上的臥室里，貼著一張的海報(bào)，的創(chuàng)始人馬斯克是劉上的偶像。中學(xué)時(shí)，劉上了解到公司的可回收平行起降的鵜鶘，頓時(shí)被吸引，加上對各種懸疑連續(xù)劇的喜愛，都影響了他的研究方向。

“我就是想搞點(diǎn)好玩帥氣、對社會(huì)有價(jià)值的東西進(jìn)去。”在劉上看來，視頻的爆紅有因可循，“以前你們都認(rèn)為只有英國網(wǎng)民能玩火箭，因此在國外見到會(huì)認(rèn)為還蠻驚喜的。假如我能繼續(xù)成功，應(yīng)當(dāng)還是挺振奮人的。”

在視頻公布后，“BPS.space”也留意到了劉上的成果，并評價(jià)：“不可思議，這是非凡的作品！”

“與其他大一新生的陌陌同學(xué)圈‘畫風(fēng)’不同，劉上的同學(xué)圈記錄了他在航天公路上的每一步成長。”劉上的碩士生導(dǎo)師、航天大學(xué)副教授朱旭東說。了解到劉上在航天科創(chuàng)方面的熱情后，學(xué)校聯(lián)系了相關(guān)領(lǐng)域的博士對他進(jìn)行專門的指導(dǎo)。據(jù)了解，碩士生導(dǎo)師制是航天大學(xué)為中學(xué)生選任專門指導(dǎo)同學(xué)的培養(yǎng)機(jī)制，在大專生入學(xué)時(shí)為每位教室4名中學(xué)生搭載1名專業(yè)指導(dǎo)同學(xué)。

大一其間，劉上加入了學(xué)院的航模隊(duì)。航模隊(duì)同學(xué)史明雙指導(dǎo)劉上用自制湖人報(bào)送了民航特色科技創(chuàng)新基地創(chuàng)新項(xiàng)目，榮獲了學(xué)院的經(jīng)費(fèi)支持。

2014年，還在上中學(xué)的劉上曾在QQ空間里寫下：“我認(rèn)為最吸引我的東西是航模、火箭、化學(xué)。”7年里，他經(jīng)常堅(jiān)持著自己的熱愛，“我的追求始終沒停，將來希望將熱愛弄成事業(yè)”。(李潤文)