高二学生做出火箭，可小范围增雨还能精准回收

现在使用的增雨火箭不能回收，不仅成本较高，还因为可能会自爆解体，有安全隐患。在第33届重庆市青少年科技创新大赛上，重庆一中高二学生黄志恒设计制作的增雨火箭，不仅能够按照设计在十米误差范围内精准回收，还能在几平方公里的小范围增雨。

研究初衷 节约成本增强安全

17岁的黄志恒是重庆一中高二年级学生，说起为什么会选择做增雨火箭，“学校本来会抛出一些选题，我就选自己感兴趣的。”黄志恒说，近些年气候多变，他就想借助北斗系统做一些研究。

他在研究的过程中发现，现阶段增雨火箭回收仍采用降落伞降落，或自爆解体。“但空中气流情况多变，难以预测，箭体无法实现自主可控的定点降落，可能会出现失控而撞击民宅的情况，或者箭体碎片爆炸后危害民众人生及财物安全。”黄志恒告诉上游新闻·重庆晨报记者，他查阅的数据显示，2005年8月、2006年6月、2008年4月、2011年7月、2014年4月，共发生增雨火箭砸中民宅或其他财物的案例共计10余起，平均每年都要发生一起危险事故。

虽说只有17岁，但黄志恒对增雨火箭的发射，了解得非常透彻，“现在发射只能选择在郊区等人烟稀少的地方，并且对箭体回收，仅能提供落点预报，而没有落点精度和和落点散布概率，这些都能满足对回收的预报要求。”

黄志恒告诉上游新闻·重庆晨报记者，由于受大气密度误差水平风速误差、进入再入轨道的初始位置与速度误差、返回舱质量、气动系数、敏感器和执行机构误差的等影响，所以现阶段仍难以准确预判火箭降落位置，“如果有一套能使火箭自动定点降落的系统，并且实现箭体的重复使用，将大大减少安全隐患和节约成本。”这是黄志恒在研究时最初的想法。

两个方案 利用北斗模块定位

“是利用北斗模块、指南针模块和单片机设计了一种火箭自动定点降落系统，同时使用3D打印机和激光切割机等现代化工具制作箭体及零部件。在实现箭体定点降落同时可重复使用，有效解决了降落过程中的安全隐患。当返回舱到达预定高度后，北斗模块检测到达预定高度，将信号传输至事先进行过编程的单片机，并控制舵机，返回舱伞舱盖打开，降落伞打开，北斗定位装置确定目标降落地点与现位置的水平距离、垂直距离，配合指南针模块，按照所编程序，自动规划降落路线，此时四个电机开始工作，用差速控制旋转，同时，返回舱保持稳定，通过控制每个螺旋桨转速对返回舱的飞行方向进行干预，使返回舱（箭体）以一个较平缓的角度沿航向降至指定地点上空，直至落地。”在介绍自己制作的火箭时，黄志恒说得非常仔细。

而据指导老师李麒麟介绍，在设计过程中，黄志恒一共设计了两个方案，“在反复的测试之后，他最终选择了方案二，因为较方案一而言，现在的这个方案，不仅火箭体能够重复使用，可降低总成本，螺旋桨操控加降落伞操控更安全，更精准，即使受天气影响能也能修正降落航线。”

去年11月，黄志恒设计的增雨火箭在四川广汉测试，“回收的精准度达到了十米内。”不仅如此，还可以在小范围内实现增雨，“在几个平方公里都可以实现增雨。”

减轻重量 箭体外壳用复合材料

据黄志恒介绍，整个箭体采用三段式设计，但是发射过程中三段不分离。第一段为助推剂、AgI、催化剂放置，第二段为控制系统，第三段安装降落伞。第一段和第二段为卡扣式连接方式，这样方便拆换；而第二段和第三段则为刚性连接。为了减轻整体质量，箭体外壳采用轻木加碳纤维以及环氧树脂等复合材料制作。

“可定点回收防雹增雨火箭系统的降落伞在空中指定高度打开以后，箭体在定位导航模块和指南针模块的指引下，通过单片机的处理，将指令传至电机，能有效调整箭体在空中行进轨迹，使箭体在空中保持一种与地面呈一小角度夹角的姿态降落，并最终在距发射点附近小范围着地，有效地保证了回收过程的安全可靠。同时箭体可重复使用，节约了经济成本。经验证，系统达到了预期目的。在不久的将来，随着北斗的定位精度的增高，相信该系统将会得到推广应用。”黄志恒告诉上游新闻·重庆晨报记者，目前他们已经申报了专利。

上游新闻·重庆晨报记者 罗薛梅