流体仿真|“后浪”来了！大一学生自制火箭成功发射并回收
疫情期间，宅在家里的你
都忙了什么，有哪些收获
是解锁了一些新技能
还是默默地长了十五斤肉
在南京，有位大一男生
选择在这段特殊时期
自制火箭发射成功并回收
他录制的视频在网上火了之后
不少网友纷纷感慨
“未来可期”
“太强了，这才是后浪”
视频中
一枚拥有透明箭体
外形炫酷的火箭
矗立在一片空地上等待发射
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倒计时开始
3
2
1
发射
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发动机点火
火箭拖着尾烟升空
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网友满屏的“惊喜”“惊叹”
随着视频上的弹幕的滚动
不断地向外传递着
随后火箭下落
降落伞成功打开
火箭顺利着陆并被回收
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视频完整展现了
一枚火箭从自主设计
到流体仿真、制造
测试、控制
并最终发射和回收的全过程
火箭背后的故事
近日，这条名为《疫情在家耗时半年自制一枚矢量喷管TVC姿态控制伞降回收固体火箭 (成功发射-回收)》的视频在网上火了 。
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不到一天的时间里，该视频播放量就达到41.6万，目前阅读量超过百万，有着超6000条弹幕留言 。
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这则视频的作者、火箭的设计者名叫刘上，就读于南京航空航天大学航天学院航空航天工程专业，刚结束大一的所有课程 。
视频中所有步骤都由他自主完成，其中涉及的专业知识之多，令网友们大呼“真是专业大神！”
2019年10月19日，刘上在网上发布了第一个相关视频《小型矢量喷管姿态自稳固体火箭》，展示了作为固体火箭雏形的模型火箭的制作过程 。
刘上介绍，这枚火箭他最初只打算做成简单的模型，所以在设计时并未考虑各种现实性因素，不过随着模型渐渐完成，便有了使用固体火箭发动机使这个模型飞起来的想法 。
在视频的评论区中，刘上写道：“这个项目我会持续地做下去，这是一个充满着困难与挑战的过程，同时也是一个长久的过程，需要我不断地去学习、不断地去探索、不断地去尝试，但只要我一直坚持下去，说不定哪天就成功了 。”
保持着这样的决心，在半年多的时间里，通过自学和与爱好者们交流，刘上点亮了机械设计、3D建模、发动机、燃料、编程、飞控算法、3D打印的“技能树”，才最终实现火箭的成功发射 。
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刘上发布在网络上的部分视频 。
《模型小火箭发射》《小型火箭TVC推力矢量控制器》《固体火箭发动机地面试车失败》《自制碳纤维固体火箭发动机第七次测试取得圆满成功》……网络上的37个视频，记录了刘上一步一脚印的研制过程 。
“用半年的时间一步步做出来，看到火箭发射成功还是很有成就感的，但想的更多的还是如何改进 。”刘上说自己喜欢用相机把过程拍摄下来，记录下自己一步步攻克难关的不易 。
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火箭研发过程展示 。受访者供图
在研制中，矢量发动机的部分是耗时最久的 。近四个月尝试，刘上经历了数次失败 。
第一大难题便是发动机矢量喷口的设计，对这方面知识储备不足的刘上参考了很多图书，设计完成后，和朋友一同完成了推力矢量的流体仿真，最终的仿真结果与实验高度吻合 。
“另一个是燃料问题，我对于燃料方面的了解不够深入 。”刘上说 。研制过程需要大量实验验证改进，火箭燃料的安全问题更是重中之重，不容许一点失误 。“虽然有危险，但都是可控的 。试验的时候会找无人的地方，提前找好掩体，备好灭火器，遥控点火 。”
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发动机测试 。受访者供图
在6月份的发动机测试中，刘上接连发生两次失败 。测试时，矢量控制系统已经成型，发动机上安装有矢量喷口、高速舵机等部件，成本很高 。两次失败让刘上损失了上千元，也对他造成了不小的打击 。
经过一番调整，他和伙伴中燃料方面的高手不断讨论，最后通过调整配方、冷冻燃料表面等方法解决了问题 。
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火箭各模块 。受访者供图
“这枚火箭还没有达到最高的性能 。”刘上表示，通过安装在火箭上的传感器和定位模块，他采集到了本次飞行的各类数据，将继续改进程序算法 。
“我的最终目标是用火箭送快递，”刘上介绍，装载着货物的火箭“快递员”会精准地射向目的地，并在到达后通过减速发动机安全软着陆 。
为此，刘上确定了三步走的研发策略：“姿态控制、飞行轨迹控制、定点软着陆 。”
早在初中时，刘上就已发射过自制火箭，并用自制的无人机航拍 。平日在朋友眼中“不太爱说话”的他，总能对自己的作品侃侃而谈 。
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刘上的房间 。受访者供图
得益于父母的大力支持，刘上能将更多的精力投入到兴趣上 。
平日里，刘上阅读的书籍全是自己搜集来的专业书，他的房间内也摆满了各类制作模型的设备和工具，刘上自己都觉得“有点走火入魔的感觉” 。
“与其他大一新生的微信朋友圈’画风’不同，他的朋友圈记录了他在航天道路上的每一步成长 。”刘上的本科生导师、航天学院副院长朱旭东对刘上有很深的印象 。朱旭东说 。“了解到他在航天科创方面的热情后，学院联系了相关领域的教授对他进行科创指导 。”
2014年，还在上初中的刘上曾写下：“我觉得最吸引我的东西是航模、火箭、化学 。”
7年里，他一直坚持着自己的热爱 。“我的兴趣好像没有起源，追求一直没断，今后希望将热爱变成事业 。”
【流体仿真|“后浪”来了！大一学生自制火箭成功发射并回收】网友这么评价
@猴子老板
作为同学和网友，从去年开始见证了制作历程 。最初的原型机是去年国庆完成的，到现在成功发射，一步一步实属不易 。
研发工作量巨大，我有幸帮了些小忙参与其中，深知整个研究过程的不容易 。通过长期的研究、学习攻关，最终在前些日子成功发射，具有非凡的意义 。
@我们的太空
未来可期，未来可期 。
@isolation小强
大佬的大一
@动物们的世界
这不能叫“后浪”，这是海啸啊！
作者：张紫略 倪子涵 徐珊珊
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【编辑:黄钰涵】
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