在太空竞赛的开始,大政府机构大举投资项目探索外层空间。最近,商业等公司SpaceX,维珍银河,蓝色的起源已经进入了商业空间。这些公司开发火箭部署卫星,国际空间站补充库存,并可能使商业太空旅行在不久的将来。但远离政府和商业的大制作操作程序,第三组已经到达星星:全球大学学生团队正在开发和发射火箭技术和学习一些大的教训。增加了挑战,这些学生组织工作在预算紧张,他们的排名将每四年团队成员毕业。
图片来源:USCRPL
南加州大学的火箭推进实验室是第一个本科组推出完全student-designed和“火箭到达外太空。
努力发射火箭的运转需要精密工程速度,力量,和准确性都必须一起在高风险的场景。虽然学生团体已经成功构建和飞行卫星在相当一段时间内,都没有发射火箭到外层空间中,直到现在。
2019年4月21日,南加州大学的火箭推进实验室(USCRPL)成为第一个本科组推出完全student-designed和“火箭越过卡曼,空气由世界体育联合会定义为地球海平面上方100公里。他们的火箭,旅行者IV,达到103632米,误差为+ / - 5120.64米(340000英尺+ / - 16800英尺),到空中,完成组织的15年的使命是第一个大学组到达外太空。
USCRPL是一个团队,有大约80名学生从不同的研究领域。USCRPL有一个教师顾问和接收来自20多个商业公司的支持。金宝app团队的目标:帮助大学生获得工作经验的工程团队,类似于他们会发现什么行业。团队一起工作来创建解决实际工程问题没有回答的教科书。金宝搏官方网站
主要工程团队USCRPL航空电子设备,复合材料,推进,复苏,和仿真。他们也有团队工作在幕后,包括操作、媒体、基础设施和生产系统。
USCRPL团队
- 超过80的学生超过六个专业,包括航天工程、机械工程和计算机科学
- 100%大学生有一个教师顾问
- 专门的实验室在校园
- 南加州大学的资助和支持和金宝app23个行业领导者
旅行者IV火箭
- 长度:3.96米(13英尺)
- 直径:20.32厘米(8英寸)
- 体重:140公斤(310磅)
- 高度:103632米(340000英尺)
- 固体燃料
- 最高速度:5.1马赫(5449公里/小时,3386英里/小时)
- 从美国航天港,新墨西哥
- 建在七个月
USCRPL工程团队
- 航空电子设备:设计、构建和运行电子单元在火箭的鼻锥
- 复合材料:设计和对火箭的身体进行上篮,鳍,喷嘴和鼻锥
- 火箭发动机推进:设计和构建
- 恢复:开发和确保部署降落伞
- 仿真:创建一个飞行模拟器和固体发动机模拟器
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动手,远离世界的经历
就像商业同行,USCRPL团队依赖于系统仿真设计和测试他们的火箭。模拟团队解决这些和其他系统仿真问题的专业同行一样,知道经验将帮助他们毕业,搬到航空公司或其他相关领域的职业生涯。实践的经验设计和商业软件是关键。
路加福音圣瑞吉斯,USCRPL模拟团队,与其他两个学生创建一个自定义飞行模拟器和一个定制的固体发动机模拟器。高级计算机科学和航天工程专业的,他说MATLAB®帮助团队看很多不同的场景。
“我们使用模拟两个不同的目标,”圣瑞吉斯说。“首先,在设计阶段,我们使用汽车模拟器想出一个汽车设计、所需的推力,和燃烧长度配置文件。然后我们使用这些数据来设计的实际身体火箭和确定其长度、形状、鼻锥,鱼鳍的形状,以及需要达到多大期望的高度。
“使用脚本我写道,MATLAB将改变输入稍稍将席卷三个输入参数。产生成千上万的鳍上的三个维度的组合。”
路加福音圣瑞吉斯,USCRPL模拟团队
鳍是设计中的一个关键组件的火箭。火箭需要大量的推力,气氛会让火箭摆动。鳍帮助改变火箭的质心和保持稳定和指向它应该去的地方。设计第四旅行者的鳍,团队进行了模拟发射的第一个30秒,这是唯一一次火箭在大气中,并测试了不同参数的鳍设计形状和长度。
“使用脚本我写道,MATLAB将改变输入稍稍将席卷三个输入参数,“圣瑞吉斯说。“生成成千上万的鳍上的三维空间的组合。然后我们可以提取静态最低保证金,情节都在3 d,看看什么样的尺寸我们希望鳍为了达到好的平坦曲线。”
设计过程的很大一部分是模拟发射,包括电机性能和飞行轨迹。模拟使用收集的数据在之前尝试发射。收集数据,火箭配有多个传感器,继电器定位、速度、温度、方向等等。这些变量也进行飞行模拟器。
“移动到发射阶段,飞行模拟器是如何目标火箭,”圣瑞吉斯说。“我们匹配参数的测量值的真正的火箭。我们拉住风数据来计算所需的飞行路径。”
设计和建造火箭是困难,因为每个测试意味着重新开始。和学生群体还必须因素,会员完全移交每四年作为学生毕业然后继续前进。通过在MATLAB继续工作,之前的团队收集的数据和模拟,可以无缝地传递下来。
仍然到达星星
旅行者IV的成功是经过15年的工作。对于每一个先前的火箭,不使其空间,团队成员学习他们在接下来的实现,最终导致成功。许多先前的火箭作为一个平台来学习理论和发展制造方法,和旅行者系列是这种知识的顶峰。
“接下来,我们会完善我们的设计成功的火箭,使它更轻、更优化,”Michael O ' neill说USCRPL媒体。“我们希望添加足够的一个有用的有效载荷能力,如立方体卫星的亚轨道太空飞行。”
单级火箭是伟大的实现这一目标,其中USCRPL自2005年成立以来。但发射有效载荷像卫星进入太空,团队将需要开发一个两级火箭。
团队工作在许多开发项目,如探索液体燃料的使用。液体燃料比固体燃料更稳定团队已经使用,但允许增加推力控制携带大型有效载荷和把它送入轨道。这些火箭是甚至比固体燃料火箭更昂贵的建造,但USCRPL想索赔标题历史上最高的业余火箭发射,这是关于另一个15000米的创纪录的高度高于旅行IV。
图片来源:USCRPL
现实世界的经验在他们的时间与USCRPL变成了航天事业的许多过去的成员。“我们的许多成员继续工作在NASA的航天工业或等公司SpaceX和蓝色的起源,”奥尼尔说。“有些人甚至去创建自己的公司,像相对论空间”。
丹尼斯司马林,首席工程师USCRPL在他大四现在SpaceX推进工程师,与USCRPL说,“我的时间是最宝贵的我的大学经历的一部分。
“USCRPL给学生一个机会,他们在课堂上学习的知识应用于实际的工程挑战。解决这些实际的挑战在大学给学生机会培养技能非常有价值的工程事业。”
