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我们建造模型火箭。 给建模者的提示
1961 年 30 月，我作为一名学生参加了第一届莫斯科地区航空俱乐部领导人研讨会，建造了我的第一个火箭模型。 其组织者是尼古拉·尼古拉耶维奇·乌科洛夫（Nikolai Nikolaevich Ukolov），他当时是莫斯科地区青年技术人员站的站长。 课程由俄罗斯中央科学技术中心实验室主任维克托·费多罗维奇·埃斯科夫主持。 我们大约3人的团队在4-12小时内制作了一个火箭的飞行模型。 我们立即收到了有关模型和发动机的优质教材。 当时，模型火箭发动机（MRE）是我们自己制造的：16和XNUMX口径的普通纸板狩猎弹药筒在特殊装置中填充煤、硫磺和硝石的粉末混合物。
简要介绍一下第一个模型。 在直径为21毫米的心轴上，将绘图纸体粘成两层。 其长度约为400毫米。 稳定器由锡制成并焊接到固定在身体下部的两条带（箍）上。 头部整流罩是用木头在车床上加工而成的。 第一场研讨会是火箭和空间建模发展的良好起点。 相关文献开始出版，而且不仅仅是在首都。 1962年180月，大型火箭模型地区比赛在莫斯科附近举行，约有XNUMX人参加。 在随后的几年中，导弹中心的地理范围不断扩大。 克拉斯诺达尔、彼尔姆、哈尔科夫、辛菲罗波尔、伊万诺沃、雅罗斯拉夫尔和其他城市也加入了他们的行列。 不幸的是，在 1990 世纪 XNUMX 年代末，该国对火箭建模的兴趣明显下降。 这是因为大量额外的教育机构——年轻技术人员的俱乐部和站——已经关闭。 但它们主要是火箭建模师工作的地方。 过去七八年，情况逐渐好转，因为孩子需要关注和照顾。 本文在我们的杂志页面上开辟了一个独特的火箭建模流派。 我们希望有关该主题的出版物将有助于促进年轻人和学童的航空航天技术知识，并使他们能够制造和发射他们的第一枚火箭。 “火箭”这个词大约五十年前进入我们的词典，今天任何三四岁的男孩都知道它。 不仅知道，而且想象它的含义。 在谈论微型火箭之前，我们先澄清一下什么是模型火箭，并考虑一下模型火箭的建造和发射的基本要求。 飞行模型火箭由火箭发动机推动，不利用升力面的气动升力（像飞机一样）升到空中，并具有安全返回地面的装置。 模型主要由纸、木材、易碎塑料等非金属材料制成。 各种火箭模型都是火箭飞机模型，通过利用空气动力减缓下落速度的稳定规划，确保其滑翔机部分返回地面。
火箭模型有 12 类 - 高度和飞行时间、复制模型等。 其中，八个是冠军（用于正式比赛）。 对于运动火箭模型，发射重量受到限制 - 不应超过 500 克，复制品 - 1000 克，发动机中的燃料质量 - 不超过 125 克，级数 - 不超过三级。 发射质量是模型连同发动机、救援系统和有效载荷的质量。 模型火箭的级是主体的一部分，包含一个或多个火箭发动机，设计为在飞行中分离。 模型中没有引擎的部分不是舞台。 阶梯式结构是在发动机第一次运动时确定的。 为了发射模型火箭，模型发动机（MRE）只能使用工业生产的固体燃料。 该结构必须具有将模型保持在预定起飞路径上的表面或装置。 如果模型火箭没有封闭在阶段中，则不可能将其从发动机中释放出来。 允许掉落模型火箭飞机的发动机外壳，该发动机外壳通过降落伞（圆顶面积至少为 0,04 平方米）或在至少 25x300 毫米的卷尺上下降。 模型的所有阶段和分离部件都需要一个减慢下降速度并确保着陆安全的装置：降落伞、旋翼、机翼等。 降落伞可以由任何材料制成，并且为了便于观察，可以将其颜色鲜艳。 提交竞赛的模型火箭必须具有由设计者姓名首字母和两个高度至少 10 毫米的数字组成的识别标记。 复制模型除外，其识别标记与复制原型的标记相对应。 任何火箭飞行模型（图1）都具有以下主要部件：机身、稳定器、降落伞、导向环、机头整流罩和发动机。 让我们解释一下他们的目的。 机身用于容纳降落伞和发动机。 其上附有稳定器和导向环。 需要稳定器来稳定飞行中的模型，并且需要降落伞或任何其他救援系统来减缓自由落体速度。 使用导向环，模型在开始前安装在杆上。 为了使模型具有良好的空气动力学形状，身体的上部从头部整流罩开始（图2）。 发动机是火箭模型的“心脏”，它为飞行创造必要的推力。 对于那些想要参与火箭建模并亲手制作称为火箭的飞机的工作模型的人，我们提供了此类产品的多个样本。 必须指出的是，对于这项工作，您将需要可用的材料和最少的工具。 当然，这将是脉冲为 2,5 - 5 n.s 的发动机最简单的单级模型。 根据 FAI 体育规范和我们的《比赛规则》，表壳最小直径为 40 毫米，我们为表壳选择合适的心轴。 400 - 450 毫米长的普通圆棒或管材适用。 这些可能是真空吸尘器软管的组件（管子）或磨损的荧光灯。 但在后一种情况下，需要特殊的预防措施 - 毕竟，灯是由薄玻璃制成的。 让我们看看建造最简单的火箭模型的技术。 建议新手设计师制作简单模型的主要材料是纸张和泡沫。 主体和导向环由绘图纸粘合在一起，降落伞或刹车带由长纤维或彩色（皱纹）纸切割而成。 稳定器、头部整流罩和 MRD 支架均由泡沫塑料制成。 粘合时，建议使用PVA胶水。 制作模型应该从身体开始。 对于第一个模型，最好将其制成圆柱形。 我们同意为 MRD 5-3-3 发动机构建一个外径为 13 毫米的模型（图 3）。 在这种情况下，要将其安装在后部，您必须磨出一个 10 - 20 毫米长的夹子。 模型主体的重要几何参数是直径 (d) 和伸长率 (X)，即主体长度 (I) 与其直径 (d) 的比率：X = l/d。 大多数带尾翼稳定飞行的模型的长宽比应约为 9 - 10 个单位。 在此基础上，我们将确定车身的纸坯尺寸。
如果我们采用直径为 40 毫米的心轴，则使用周长公式计算工件的宽度： B = ?d 所得结果必须乘以 8，因为主体是由两层纸制成的，并在缝份上增加 10 - 260 毫米。 结果工件的宽度约为XNUMX毫米。 对于那些还不熟悉几何的孩子，二三年级的孩子，我们可以推荐另一种简单的方法。 取一个心轴，用线或纸条将其缠绕两圈，增加 8 - 10 毫米，并找出本体工件的宽度。 应该记住，纸张必须沿着心轴放置纤维。 在这种情况下，它卷曲良好，没有扭结。 让我们使用公式计算工件的长度：L = ?d 或停在 380 -400 mm 的尺寸处。 现在关于粘合。 将白纸绕心轴缠绕一次，在纸的剩余部分涂上胶水，让其稍微干燥，然后再缠绕第二次。 平滑接缝后，我们将心轴和主体放在热源（例如散热器）附近，干燥后，用细砂纸清洁接缝。 我们以类似的方式制作导向环。 我们拿一支普通的圆铅笔，在上面包裹一条30-40毫米宽的纸条，分四层。 我们得到一根管子，干燥后被切成 10 - 12 毫米宽的环。 随后我们将它们粘到身体上。 它们是启动模型的引导环。 稳定器的形状可以不同（图4）。 他们的主要目的是确保模型在飞行中的稳定性。 优选的是，其中部分区域位于船体后部（下部）的切口后面的一种。 选择所需的稳定器形状后，我们用厚纸制作模板。 使用模板，我们从 4 - 5 毫米厚的泡沫板中切出稳定剂（可以成功使用天花板泡沫）。 稳定器的最小数量是 3 个。将它们折叠成一叠，在袋子中彼此叠放，我们用两个别针将它们切下来，然后用一只手的手指握住它们，用锉刀沿边缘处理它们或粘有砂纸的块。 然后，我们将稳定器的所有侧面（拆开包装后）倒圆或锐化，除了将其固定在机身上的一侧。 接下来，我们将稳定剂粘在主体底部的 PVA 上，并用 PVA 胶覆盖侧面 - 它可以平滑泡沫的孔隙。 我们在车床上用泡沫塑料（最好是 PS-4-40 品牌）车削头部整流罩。 如果不可能，也可以从一块聚苯乙烯泡沫上切下并用锉刀或砂纸进行处理。 同样，我们为 MRD 制作一个支架并将其粘合到主体的底部。 我们使用降落伞或刹车带作为模型的救援系统，确保其安全着陆。 我们用纸或薄丝绸剪出圆顶。 对于首次发射，座舱盖直径应选择在 350 - 400 毫米左右，从而限制飞行时间 - 毕竟，您想保留您的第一个模型作为纪念品。 将绳索连接到座舱盖后，我们收起降落伞（图 6）。 制造完模型的所有部件后，我们将其组装。 我们用橡胶线（减震器）将头部整流罩连接到火箭模型主体的上部。 我们将降落伞伞盖线的末端绑成一束，并将其固定在减震器的中间。 接下来，我们用明亮的对比色绘制模型。 搭载MRD 5-3-3发动机的成品模型发射重量约为45-50克，可举办首次飞行时间竞赛。 如果发射空间有限，我们建议选择 100x10 毫米的刹车带作为救援系统。 起步是壮观且充满活力的。 毕竟，飞行时间将在30秒左右，并且模型的交付有保证，这对于“火箭科学家”本身来说非常重要。 用于演示飞行的火箭模型（图7）设计为使用更强大的发动机发射，总冲量为20纳秒。 它还可以在船上携带有效负载——传单、三角旗。 这种模型的飞行本身就很壮观：发射类似于真正的火箭发射，投掷传单或彩色三角旗更增添了奇观。
我们将厚画纸的主体分为两层，粘在直径为 50-55 毫米的心轴上，长度为 740 毫米。 我们从 6 毫米厚的泡沫板上切出稳定器（有四个）。 将三个边（最长的 110 毫米除外）倒圆后，在其侧面覆盖两层 PVA 胶。 然后，在其长边（然后将其固定在主体上）上，我们用圆形锉刀制作一个凹槽，以便将稳定器紧密贴合到圆形表面。 我们使用已知的方法将导管粘在圆形心轴（铅笔）上，将其切成 8 - 10 毫米宽的环，然后用 PVA 将其固定在主体上。 我们在车床上用泡沫塑料车削头部整流罩。 我们还用它制作宽度为 20 毫米的 MRD 支架，并将其粘合到主体的底部。 我们在头部整流罩的外表面涂上PVA胶两到三遍，以消除粗糙度。 我们用减震松紧带将其连接到身体的上半部分，宽度为4-6毫米的普通内衣松紧带就适合。 我们用细丝剪出一个直径600-800毫米的降落伞伞面，线数为12-16线。 我们用结将这些线的自由端连接成一束，并将它们连接到减震器的中间。 在机身内部，距离纸张底部切口 250 - 300 毫米处，我们粘上一层厚纸或板条的网格，这样降落伞和有效载荷在降落时不会下降到模型底部。起飞，从而扰乱其对准。 有效载荷的填充完全取决于模型设计者的想象力。 模型的起始重量约为 250 - 280 克。 启动设备 为了安全地发射和飞行模型，您需要可靠的发射设备。 它由启动装置、启动遥控器、供电导线和点火器组成。 启动装置必须确保模型向上移动，直到达到沿着预定轨迹安全飞行所需的速度。 《体育法典》模型火箭竞赛规则禁止在发射器中内置协助发射的机械装置。 最简单的启动装置是一根直径为5～7毫米的导杆（销），固定在启动板上。 杆与地平线的倾斜角不应小于60度。 发射装置将火箭模型设定在一定的飞行方向上，并在其离开导销时提供足够的稳定性。 应该考虑到模型的长度越大，其长度就应该越大。 规则规定从模型顶部到杆末端的最小距离为一米。 发射控制面板是一个尺寸为 80x90x180 毫米的普通盒子；您可以用 2,5 - 3 毫米厚的胶合板自己制作。 顶板上（最好是可拆卸的）安装有信号灯、锁定钥匙和启动按钮。 您可以在其上安装电压表或电流表。 发射控制板的电路如图7所示。 电池或其他电池用作控制面板中的电流源。 在我们的圈子里，多年来，四节电压为 4,5 V 的 KBS 型干电池一直用于此目的，将它们并联成两个电池，然后将两个电池相互串联。 这足以在整个赛季中发射模型火箭。 这大约是 250 - 300 次发射。 为了从控制面板向点火器供电，建议使用直径至少为 0,5 毫米且具有防潮绝缘层的多股铜线。 为了实现可靠、快速的连接，插头连接器安装在电线的末端。 鳄鱼连接在点火器连接点上。 电源线的长度必须超过 5 m。 模型火箭发动机的点火器（电点火器）是1～2圈的螺旋线或一根直径为0,2～0,3毫米、长度为20～25毫米的金属丝。 点火器的材料是镍铬丝，具有高电阻。 电点火器直接插入 MRD 喷嘴中。 当向线圈（电点火器）提供电流时，会释放大量热量，这是点燃发动机燃料所必需的。 有时，为了增强初始热脉冲，螺旋体上涂有粉浆，并事先将其浸入硝基清漆中。 发射模型火箭时，必须严格遵守安全预防措施。 这里是其中的一些。 模型仅远程启动；启动控制面板距离模型至少 5 m。 为防止 MRR 意外点火，控制面板锁定钥匙必须由负责启动的人员保管。 只有在他允许的情况下才能发出“钥匙启动！”的命令。 以相反的顺序进行三秒的启动前倒计时，以命令“开始！”结束。 作者：V.Rozhkov
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