一、 团队介绍：
CTX探空火箭团队成立已有两年。两年来，在大量的实践中，团队设计、制造了32mm内径KNSB、RNX燃料金属探空火箭发动机并进行了多次地面试车，开发了能够记录并实时向地面站回传加速度、高度、温度、气压与位置数据的航电系统，利用SRM、OpenRocket、SolidWorks等软件完成了探空火箭设计、仿真、零部件建模，设计、建造了火箭发动机试车台、火箭发射架，同时在团队合作等方面有了较为丰富的经验，并通过大量的综合实践形成了团队的完整体系。

二、项目背景：
探空火箭类业余科技爱好在国内已有较长历史，科创论坛内有大量前辈火箭设计成功案例。但是近几年探空火箭元老逐渐退隐而新人热情不减，导致大量缺乏仿真模拟设计，操作过程不规范不安全，安全性较差的所谓“火箭”、“发动机”出现在各大网络平台，对探空火箭爱好的发展造成了一定的负面影响。当前，尽管探空火箭发展的大势已经转为自动化控制，但是无控火箭设计、发动机制造仍然是探空火箭入门者的主要难题。
三、研究目标：
本项目旨在设计一枚可复用的32mm内径金属火箭发动机并进行试车、设计、发射并安全回收起飞质量1kG左右的32mm可复用无控探空火箭，飞行高度达到800m至1000m，飞行姿态、高度、落点等关键指标与理论值偏差不超过15%。箭上搭载数码摄像机、航电数据采集回传系统以及GPS定位器，在飞行过程中采集航拍视频，记录并回传高度、加速度、姿态数据，确保收集到完整的飞行数据。研究结束后，将设计发动机、试车、火箭发射与回收的全过程规范化，为入门者提供具有较好参考性的成功设计案例，推动探空火箭爱好共同发展。

四、研究计划：
1、动力系统方面，团队已经初步完成32mm内径KNSB燃料金属发动机的设计、模拟、制造工作并进行了2次地面试车。发动机壳体采用壁厚1.5mm，内径33mm的6063-T5铝合金管，燃料采用热熔法浇筑的内圆孔KNSB燃料，总装药量250g，装药长度180mm，采用四氟棒+光固化模具的方式制作内孔，保证了内孔的较高精度。以薄壁PVC管材作为隔热层，喷管使用45#钢材料作为主体，石墨材料作为衬喉的复合喷管，堵头使用光固化树脂材料+不锈钢圆片+橡胶密封圈，确保堵头耐压、可靠。点火采用Al-Mg点火药并进行遥控点火，确保点火安全性、快速建立工作压强与推力。发动机喷燃比设计为350，最大燃烧室压强6MPa，总冲450Ns左右。在完成2次试车工作并采集推力后，测量发动机壳体、喷管等各处温度，并检验发动机可复用性，验证复合材料喷管可靠性。同时，将推力采集卡所采集的推力数据导入电脑，进一步推算出燃烧室压强，将推力、压强数据与仿真数据进行对比，分析设计可靠性、准确性。

2、箭体设计方面，团队已经初步完成了起飞质量1kg左右的探空火箭的设计、仿真工作，箭体采用碳纤维管材料制作，下半段采用套筒+螺丝的方式与发动机相连接，最底部放置尾翼套筒并采用螺丝固定；上半段使用光固化打印部件固定摄像机、航电、GPS定位器、电池等设备，上端放置伞舱、开伞点火系统，顶部放置头锥。在上文所述发动机技术指标下，火箭可达800m-1km左右的飞行高度。计划通过尾翼增强火箭稳定性，通过根据发射前风场数据进行发射角度调节增强回收精度，并实现火箭实际飞行高度、姿态、稳定性、回收精度等技术指标与设计指标间误差小于15%，为日后团队设计、发射自动化控制火箭奠定基础。

3、回收系统方面，计划采用尼龙布材质降落伞，伞面直径1m，顶部通风孔直径20cm，折叠放入内径33mm，长度150mm的伞舱中，航电通过高度数据判断火箭开始下落后，通过电信号引燃点火头，并点燃硝化棉开伞药，推动挡板运动，推出头锥，弹出降落伞，实现全箭回收。对于回收系统计划进行1次地面开伞实验、1次自由落体开伞试验，验证回收系统可靠性及机械强度、展开速度后上箭。发射前采集发射场地风场数据，并根据风场数据调整发射架角度，判断落点位置，做到实际落点与理论落点偏差不超过100m半径。
4、航电系统方面，计划使用ATmega328芯片作为主控芯片，利用ADXL345芯片采集加速度与姿态数据，利用BMP180芯片采集气压、温度数据，通过气压、温度计算出当前高度，并依据高度数据实现火箭开始下落后晶闸管导通，引燃开伞药自动开伞。利用SD卡存储数据，利用LoRa无线串口实时回传数据至地面站（地面站为笔记本电脑+LoRa+天线），同时箭上配备GPS定位器，便于落地后寻找箭体；配备箭载航拍相机，成功回收后结合航拍视频与采集到的姿态、高度等数据，分析实际数据与仿真数据的偏差并进行相应改进。航电系统计划使用无人机进行测试，验证各项指标与可靠性后上箭。

5、在项目结束后将航电开发思路、发动机设计、探空火箭设计仿真等细节以较为严谨的文章发表在论坛。

五、研究条件：
32mm发动机已设计完成，已进行过一次地面试车实验；团队内部已完成航电PCB打板和程序编写调试，择期进行测试；火箭设计仿真已完成，发射架设计完成。

六、项目创新性：
1、自主设计的32mm金属发动机重量较轻、可靠性好、总冲较大；
2、实现在无控制系统的情况下利用尾翼稳定火箭飞行姿态，确保姿态、落点精确、可控；
3、采用自主开发的航电系统，具有集成度高、可靠性好的特点。

七、备注：
1、成果固定方式：
一切成果（包括视频，报告等）将在科创发帖公布，在其他视频网站发布视频时会备注KC基金项目。
2、基金申请款项为预算价格，项目完成后多余资金将退还。