南航00后自制火箭二代成功发射，反推垂直回收系统异常

去年8月因为自制火箭火遍全网的00后南航大学生，最近又有新动作——他做出来自制火箭第二代了！  

B站up主@Lshang001 在10月9日发布了最新视频，标题为《【硬核】小型反推垂直回收火箭研发制造与发射》。

而他的第一代自制火箭同样硬核：

@Lshang001 在视频简介里说，这期素材中秋就拍得差不多了，只是白天上课、晚上剪片，进度一直很慢。直到前段时间看到稚晖君新发的机械臂视频，直接被“燃”到，连夜爆肝把片子剪了出来。视频末尾还放出了详细的致谢名单，从总体设计、主发动机、飞控软件，到发射架设计、视频剪辑，以及现场协助和零件加工单位都一一列出。

这是他发射的第一枚小型反推垂直回收火箭。从原型图到各个系统的仿真、算法，全部由这位00后利用业余时间完成。下面我们就来看看，他是如何一人包揽这枚火箭的研发、制造、发射与回收的。

业余时间网上自学，火箭自制一气呵成

先看看这枚火箭的全貌：

它的完整结构如下，左侧为带可折叠栅格舵和摆动喷管的侧视图，右侧为纵向剖面，标注了整流罩、反推发动机、传感器系统、矢量控制舵机和喷流致偏器：

内部三维建模的零部件爆炸图，展示了弹头、电子模块、舱体以及推进系统的详细布局：

火箭的主发动机采用一块命名 CF‑20‑44 的碳纤维发动机，最大推力偏角15°，能够全向摆动，不进行控制时无推力损失：

@Lshang001 使用 C型截面装药，并对发动机的内部弹道以及推力曲线进行了详尽仿真。C型截面装药的特点是推力稳定、加工方便、燃烧余药少；右侧还对比了圆环、星形、十字、星芒等多种内孔装药的推力‑时间曲线，说明设计时经过了充分的计算选型。

发动机内弹道仿真结果：室压1.82 MPa，峰值2.04 MPa；药柱质量0.245 kg，长度170.0 mm，通喉比2.03，峰值质量流量486.348 kg/(m²·s)。

接下来是主发动机试车实验——黑暗环境中，发动机喷射出明亮的橙红色火焰：

试车数据也很漂亮：总冲量419 Ns（31% I），平均推力131 N，最大推力163 N，燃烧时间3.2 s，发射质量749 g，燃尽质量522 g；右侧的推力‑时间曲线清晰地显示出平稳的燃烧平台和快速的推力衰减。

推力矢量控制系统的核心结构：伺服舵机、隔热板、传动连杆、全向摆动球座以及喷流致偏器，实物照片展现了碳纤维外壳和密密麻麻的线缆。

推力矢量控制试车过程则直接来了一段动图，废墟环境中看到火焰从喷管高速喷出，威力感十足。

航电与飞控系统方面，从上到下依次是 915 MHz 无线数传天线、4K 卡录相机和 5.8 GHz 无线图传，搭建了一套实时回传与记录链。

更详细的飞控内部结构：5.8 GHz 图传、GNSS 卫星定位接收机、IMU惯性测量传感器、减震底座以及主控芯片 STM32F407VET6，背面还安装了 915 MHz 无线数传发射机。

惯性测量选用了超核电子 CH100 MEMS 传感器，集成3轴陀螺仪、3轴加速度计、3轴磁力计和 SPL06 高精度气压计，保证姿态感知精度。

GNSS 全球导航卫星接收机则采用 u‑blox NEO‑M9N 模块，支持北斗 + GPS + GLONASS + Galileo 多星座联合定位，水平定位精度 1.5 m CEP，导航更新速率高达 25 Hz。

天线部分，安装于火箭整流罩内的 GNSS 四星多频螺旋天线，参数罗列非常专业：L1/L2/G1/G2/E1/E5a/B1/B2 频率顶点增益 ≥2.0 dBi，极化方式 RHCP，阻抗 50 Ω，LNA 增益 35±2 dB，噪声系数 ≤1.5，防水 IP67，重量仅 20 g，工作温度 -40℃ ~ +85℃。

飞控调试动图里，透过透明外壳可以看到内部指示灯闪烁，背景上 ANO TC 上位机界面中四轴无人机模型实时跟随姿态变化。

相对垂直高度结算测试中，蓝色曲线代表气压高度，黄色曲线代表惯导/气压融合高度，两者在低空区域吻合得还不错。

火箭着陆反推减速发动机通过独立控制四个喷管的摆角，实现对合推力矢量大小及方向的精确调节。

推力矢量控制的实物演示，可见腔体内紫红色舵机、黑色连杆，以及连接拉杆和叶片，动作精确。

控制逻辑说明：推力矢量控制不仅用于着陆减速的推力大小调节，还同时承担火箭俯仰/偏航的力矩控制。

反推发动机裸机试车：夜间户外，多个小喷口向上喷射出放射状雾化气流，验证了反推逻辑基本走通。

栅格舵姿态控制系统 则为回收下降阶段提供俯仰/横滚/偏航的操控力矩，外形与 SpaceX 猎鹰9号的栅格舵十分神似。

着陆缓冲支腿采用折叠设计，末端有防滑垫，能在触地瞬间吸收冲击。

支腿展开测试动图里，可以清楚看到机构从收拢到展开的全过程，动作流畅。

所有部件组装完毕后的整体状态，放在工作台上，旁边还散落着各种工具。

成功发射，但回收系统出现异常

点火瞬间，火箭拖着灰黑色尾迹拔地而起，现场的冲击力很强。

然而，由于控制算法还不够成熟，反推回收系统工作异常，最终启动了紧急备用降落伞。万幸的是箭体落回草地后只受轻伤。

@Lshang001 表示，火箭已经完成修复翻新工作，不出意外很快就会有第三次试飞。

从模型到回收火箭，一步一个脚印

UP主 @Lshang001 本名刘上，就读于南京航空航天大学航天学院航空航天工程专业，是一位不折不扣的00后。疫情期间他在家上网课之余做出了第一枚火箭，所有步骤全部自主完成。

早在2019年10月，刘上就在B站发布了第一个相关视频《小型矢量喷管姿态自稳固体火箭》，当时他在动态里写道：这枚火箭最初只是简单的模型，但随着慢慢完成，他想试试能不能用一台小固体发动机把它送上天。不论结果如何，只要一直坚持下去，说不定哪天就成功了。

半年时间，他自学了机械设计、3D 建模、发动机、燃料、编程、飞控算法和 3D 打印等一系列相关技能，并通过一系列视频记录了自己磕磕绊绊的成长过程。

房间墙壁上贴着埃隆·马斯克的海报，书架上摆满了《飞行器制导与控制原理》《导弹制导与控制原理》《固体火箭发动机基础》《MATLAB/Simulink在控制系统仿真中的应用》等专业书籍，整个房间就是一个小型航天发烧友实验室。

刘上的部分书单里，一眼扫过去几乎全是导弹、火箭推进剂、制导控制这些硬核大类。

2014年还在初中的他就写道：“我觉得最吸引我的东西是航模、火箭、化学。”他分享了一句话与大家共勉：“努力学习，掌握专业技能，做国防建设的人才。”

这期新视频发布后，连刚做完机械臂的稚晖君也跑来评论“很厉害，加油”，中国航天科技集团五院总体设计部的官方账号更是留下三个“妙”字，以及“哔哩哔哩跟踪正常”的俏皮回复。

刘上给自己规划了三步走：姿态控制 → 飞行轨迹控制 → 定点软着陆。虽然第二次发射的回收系统出了些波折，但也才刚刚开了个头。像这样一个人在宿舍、工作间爆肝搞火箭的故事，在云栈社区的开发者广场里也常常能见到。说不定下一次，他又能带给我们更多惊喜。