Bench Rocketry - 本徹火箭工程部 資料整理……part4

真正的火箭在過MaxQ之後受空氣的影響就會越來越小，但那好歹也是在數十公里的高空，業餘火箭要是真能飛上那個高度……飛上去之前大概人會先被國家安全勢力關切吧，大多數的火箭還是在低空的稠密大氣下飛行的。對沒有任何主動控制能力的火箭來說，想要穩定飛行就必須保證火箭整體是氣動穩定的，也就是說，必須確保火箭的壓心在重心之後，這個距離越大箭體飛行就越穩定，一般的說法是至少要在一倍的箭體直徑之後。

壓心的求法可以簡單的直接看箭體側面投影的幾何重心，不過因為實際上箭身(柱體)的阻力比穩定翼(平面)要低，因此這樣的求法會有所誤差，省事一點還是交給軟體算最快。對火箭來說箭身的設計與結構有很多要考量的點(當然包含穩定性和阻力方面的考量，但在那之前發動機燃料航電降落傘等之類有的沒有的酬載得先安排進去，因此在考慮氣動穩定時，更多時候是在考慮如何設計穩定翼來穩定已經處理好的箭身。穩定翼離箭體的質心越遠(越靠後)或是面積越大，在同樣的飛行速度下就能帶來越大的穩定力矩。形狀、展弦比、固定方式等也是需要考慮的點，一方面是穩定翼本身也會造成阻力，二方面是穩定翼並不是單純的剛體，設計不良的翼面可能會在氣流中震動，輕則造成結構損傷重則影響穩定功能。

在所有參數都相同的情況下，箭體的飛行速度越高，穩定翼所能提供的穩定效果也越強 (發射軌就是用於確保火箭在達到穩定翼能提供足夠穩定力的飛行速度前保證火箭飛行方向的玩意) 。對箭體而言，穩定翼只需提供足夠的穩定度即可，過大的翼面在高速下，一方面會造成更大的阻力與重量，二方面加工、安裝等方面的誤差會被放大，因此設計飛行速度較高的火箭穩定翼一般不會太大。在設計箭體時就遇到了這方面的問題，整枚火箭除了鋼製殼體的發動機外幾乎全是塑料材質(一方面要避免火箭超重，二方面我們也欠缺對金屬的加工能力……還有預算。)，而發動機佔火箭的總長還不到一半，這就造成了嚴重的腳重頭輕。

為了彌補這一點，穩定翼採用了大後掠的方式去盡可能的將壓心往後拉(順便提升顏質)，最後也算是成功將穩定性提升到可以接受的範圍內，同時也兼做在正常開傘的情況下尾部朝下落地時保護噴嘴的緩衝，這樣的設計到底有沒有用又是後話了……

附帶一提，雖然想用玻纖啊碳纖啊鋁板啊之類的材料來做尾翼，但後來還是因為買不到和沒有合適的加工手段而放棄。最後選用的材料，是去從遮雨棚工廠白嫖過來的邊角料……還願意特別讓我找精度足以勝任的批次，這點真的得謝謝老闆了。 雖然儘管如此，實際在實驗室切出來的良率還不到一半……

原文轉貼自: Bench Rocketry - 本徹火箭工程部