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学生DIY固体火箭飙到4.96马赫,3D打印零件用途是?

一枚装载后约3.58公斤的DIY固体推进剂火箭,最高速度达到了每秒约1.64公里。

主角Thomas只是一名工程学生。

2026年9月26日,他在美国黑岩沙漠的BALLS 34活动中完成飞行与回收,报告最高速度达到4.96马赫。

按制作者Thomas Booska的介绍,机身是自己铺的复合材料,尾翼自己做,连倒角也靠砂带机和目测完成。

回收时,箭体外皮已经卷了起来,降落伞仍然正常工作,Booska把火箭找了回来。

回收系统里,还有一枚轻量化3D打印切割器。

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图1看中央人物手里的箭体,另一侧还有伞具。原帖用这张照片展示回收后的成果。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖


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图2从地面向上看,火箭沿着细长的尾迹升空。画面下方还能看到发射场。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

第1问:一位工程学生,DIY硬核爱好者?

博主在帖子开头先交代了自己的身份:他是在读工程学生,但在这个项目里,他把自己看作一个喜欢让东西飞得很快的火箭DIY爱好者。

他此前折腾过不少DIY火箭项目,持续专注推进系统开发。

这些经历都用到了最新这个名叫chunc的DIY火箭项目上。

他将项目的成功归结为大量实验、实际飞行经验,以及比较扎实的工程基础。

先看下面这张整箭照。

黑色箭体接着粉色头锥,放在房间的地板上。

再对照后面的CAD图,里面挤着推进、回收和电子设备,外形倒是很干净。

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图3从左侧尾翼看到右侧粉色头锥,这枚细长火箭就放在房间地板上。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

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图4从左侧尾端向右侧头锥看,CAD剖面展示了箭内各部分的紧凑安排。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

第2问:机身自己铺,尾翼自己磨,但也依靠协作

这枚54毫米级火箭的结构安排很紧凑。

发动机壳体兼作箭体,他还把前端的一些连接、容纳和固定功能集中到同一个零件上。

按他的描述,内部空间几乎都被推进、回收和航电系统占满了。

再往下翻,原帖把不少手工过程都拍了下来。

有单独拿在手里的长筒,有铺好的复合材料板,也有切出来的尾翼。

他自己铺制板材,再加工尾翼,边缘倒角靠砂带机和目测完成。

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图5手里拿着的长筒表面带有复合材料纹理。原帖将这张照片放在推进与箭体集成部分。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖


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图6看中央板材表面交错的纤维纹路。原帖介绍,尾翼板材由他自己铺制。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

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图7两块尾翼并排摆在台面上,深色纤维纹理一路延伸到边缘。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖


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图8看箭体两侧伸出的尾翼,再看翼根与筒体相接的位置。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

他还写到,此前的飞行给这次设计留下了教训。

本次火箭的结构与尾翼安排因此作了调整。

推进部分同样是实验项目的一部分。

下面两张照片,一张从尾端看进喷口,一张记录了地面的喷流画面。

从复合材料到推进,再到回收,原帖留下的是一整套DIY项目的过程。

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图9从中央圆形喷口向内看,尾翼分布在筒体周围。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖


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图10亮色喷流从画面下方向上延伸。这是原帖推进部分展示的现场画面。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

不过,他也没有把所有零件都揽在自己手上。

粉色头锥由Amrit Arora制作,材料是玻璃纤维。

降落伞由在荷兰代尔夫特理工大学的Elvin Chen设计并缝制。

到了回收系统,Conner Kuhns提供的3D打印切割器也加入了这枚火箭。

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图11从下方握持处向上看,粉色头锥逐渐收尖。这一部件由Amrit Arora制作。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖


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图12看下方手的握持位置。Booska在原帖中说,他试过从头锥尖端把整箭提起来。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

CHUNC/DIY项目分享

3D打印件跟着上天了,它被用在了哪里?

回收系统的轻量切割器,由Conner Kuhns设计并提供。

第3问:3D打印藏在回收系统里,承担一个具体任务

如果只看那根黑色箭体,很容易错过3D打印的出场位置。

博主明确提到,回收系统采用一枚轻量3D打印切割器。

这枚轻量3D打印切割器,负责控制降落伞何时完全展开。

按照这类装置的通常工作方式,降落伞先被绑带束住,保持收拢状态。

火箭下降到预定高度后,回收控制器发出信号,切割器切断绑带,解除约束,让降落伞充分张开,进一步降低下降速度。

这种方式能够在较紧凑的空间内实现分阶段回收。

01/这一枚是怎么攒起来的:动手、协作、调整

  1. 自己铺板,再加工尾翼

    Booska自己铺制复合材料板。尾翼边缘的倒角,由他用砂带机凭目测完成。

  2. 3D打印部件也来搭把手

    回收系统轻量3D打印切割器:Conner Kuhns设计并提供切割器。Amrit Arora制作头锥。Elvin Chen设计并缝制降落伞。

  3. 朋友手上有,就借来用

    Blue Raven:原本打算使用Blue Raven 2。朋友恰好有一台Blue Raven,于是借来,并调整了原先的安排。原帖还使用了Featherweight GPS。

再看前端照片。

伞和绳要收进去,电子设备也要留出位置。

博主把回收系统的打包过程形容得像折纸,刚开始很考验安排,摸清这套系统之后就顺手多了。

他介绍,降落伞专门考虑了紧凑收纳和开伞时的冲击,基础设计还经过风洞测试与表征。

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图13右侧是尖细的头锥,内部排列着前端结构。与下方实物照片对照看会更直观。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

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图14下方是展开的电子设备支架,上方是箭体。伞绳和线路一起出现在有限的装配空间里。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

连飞行电脑的选择也有这种临场调整。

他原先打算用Blue Raven 2,后来朋友手上有一台Blue Raven,于是借来使用,改了原来的安排。

定位则交给Featherweight GPS。

整套航电和回收系统试飞当天都工作得很顺利。

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图15看手持组件上方的电路板与连接结构,背景是发射场的遮阳棚。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖


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图16前端组件立在工作台上,左侧放着粉色外壳,内部设备仍然可见。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

3D打印就在这个很拥挤的回收系统里派上了用场。

原帖没有披露打印材料、工艺或切割器哪些部分由打印制成,无法由整箭速度推定3D打印件自身的耐热性能。

第4问:飞得够快,外皮都卷起来了

发射之后,博主给出的最高速度是每秒5372英尺,仿真值是每秒5420英尺,两者相差不到1%。

换算过来,实际报告速度约为每秒1.64公里。

但高度没有达标。

预计43000英尺,最后约21000英尺,分别约合13.1公里和6.4公里。

按他的解释,强烈的气动载荷与加热损伤了外部结构,显著降低了最后达到的高度。

最直观的一处损伤,就在下面这张尾部照片里。

他描述,兼作箭体的壳体有一整层材料失去了环氧树脂,顺着箭身往后卷,像袜子被卷了下来。

看箭体上那圈卷起的材料,能对上他的描述。

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图17重点看右侧箭体上卷起的材料,再看中部尾翼表面。高速飞行留下的损伤就在这里。

图源:Thomas Booska/Rocketry Forum项目帖

02/为何高度没有达标:速度、损伤、回收

  1. 速度接近目标

    速度单位为英尺每秒:5420仿真,5372飞行报告值。最高速度约为每秒1.64公里。与仿真值相比,差距约0.89%。

  2. 外层发生损伤

    外皮卷起现象示意:作者报告气动载荷与加热造成损伤。实际高度约6.4公里,约为预期的49%。

  3. 受损后仍被回收

    回收系统按作者描述正常工作。他在距发射点两英里多处,找回了这枚受损火箭。

即便如此,他仍然完成了双阶段回收,在距发射点两英里多的位置找到了火箭,约合3.2公里以上。

箭体带着损伤回来了,但对这次实验而言,实物成功回收意义重大。

4.96马赫是作者报告值,通常应称接近5马赫的高超声速门槛。

03/原帖里的协作名单:这枚DIY火箭里,都有谁

  • 01 复合材料箭体与尾翼:Booska自己制作
  • 02 玻璃纤维头锥:Amrit Arora制作
  • 03 轻量3D打印切割器:Conner Kuhns设计并提供
  • 04 定制降落伞:Elvin Chen设计并缝制

第5问:下一枚火箭,会带走这次的教训

博主在原帖里介绍推进剂体系是HTPB/AP/Al复合固体推进剂。

这枚DIY火箭用了他手工铺制的复合材料结构,尾翼倒角靠砂带机和目测完成。

3D打印切割器,也被装进了紧凑的回收系统。

看着这些他分享的过程照片,虽然最终飞的并不高,且箭体有破损,但最终成功回收,整个过程非常有趣且有学习价值。

博主同时强调,追求速度时,成功率、遵守合规规则和可靠回收是他不愿牺牲的原则。

这次飞行虽然把箭体外皮卷成了袜子,回收系统仍然正常工作。

那枚3D打印小零件参与的回收任务,最终落在了把火箭带回地面这件事上。

下一轮DIY也就有了可以认真检查的起点。

10-05 09:23
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