航天科技的每一次進步都是代表著當今最具逼格的科技創新，最近美國的埃隆 馬斯克已經成功的利用SpaceX重型火箭將自己公司生產的特斯拉跑車發射到太空中，並且瞄準了火星軌道，將在接下來的時間裡飛向火星，可能還要在火星上降落。更牛逼的是，兩枚助推火箭發射之後，還成功的進行了自主回收，真是逼格到了極致。
SpaceX助推火箭回收
與SpaceX火箭相比，中國的火箭技術也是相當牛逼的，不管怎麼樣，截止目前，整個藍星上只有中國、俄羅斯和美國三個國家可以把人送入太空，並且再安全的帶回來。不過，任何科技爆發的背後都離不開最為初級的人才培養，十年樹木，百年育人。在國內，一直就有一個國家級的航天模型錦標賽，已經連續舉辦了快二十年了，吸引了全國各地的青少年航天科技興趣。今天，就讓老鷹航空來給大家詳細介紹一下航天模型競賽的項目情況吧。
中國航天火箭家族
如果通俗的從外觀上來看，航空模型是飛機，那麼航天模型就是火箭了。兩者背後理論上的差異之處在於，航天模型的飛行原理並不依賴於空氣動力學，而是依靠經典牛頓力學中的第三定律和第二定律，即所謂的相對作用力和加速度原理，單從原理上來看，航天模型顯得較為“簡單”。ok，原理不是我們介紹的重點，下面我們詳細介紹一下航天模型競賽的情況。
大體上來看，航天模型比賽主要形式就是利用三腳架支撐方式，採用垂直彈道或者傾斜彈道將火箭模型發射升空，自由落體方式降落。期間依據高度、載荷、滯空時間、仿真度、動作等方面作為競賽內容。
模型火箭發動機常用型號為B6-4，B代表發動機型號，6表示平均推力為6N，4代表點火按鈕按下之後，延遲4s點火，這樣確保安全。點火方式一般都是採用電子點火方式，即將電點火頭（有點類似火柴頭）插入發射藥柱中，點燃藥柱。這種方式雖然檢驗合格率接近99%，但是仍然都是存在一定的失敗率，因此，出現點火失敗的現象時，處理問題火箭也是非常需要小心的。
航天模型發動機
正是為了確保安全，各種級別的比賽規則中都會對參賽模型的總重量、推進劑重量、火箭尺寸、火箭級數等總體技術參數進行了嚴格限制。
以最近三年的全國青少年航空航天錦標賽為例：
所有模型火箭採用非金屬材料加工，總重量不準超過500g，S7級別不超過1000g，其實重量非常輕；
推進劑總重量不準超過125g（不同級別比賽會有不同），具體到每個項目還會限制發動機的總衝，也就是單位時間內發動機的推力，總衝單位為N·s（牛頓·秒），學過牛頓第二運動定律就應該知道是什麼含義了吧，現在比賽一般限制在200N·s，這就很大程度上限制了火箭工作時間和飛行高度上限；
火箭發動機推進級數（也就是發動機數量）不能超過3級，且原則上不準飛行過程中脫落，除非所有發動機設置在一個分離艙內（該艙長度大於發動機的1.5倍，外部配置三個以上的穩定尾翼），並且設置了安全裝置（如面積不小於4平方分米的降落傘和25×300mm的飄帶）以確保落地時不損壞自身、不危及附近人群；
老鷹航空採用航空工程估算方法大致分析了一下，這樣安全設置下來，如果從10米高度自由落體下降，能夠確保落地速度小於0.5m/s、衝擊載荷在0.3-0.5g之間，加上自身重量較輕，基本上不會對地面產生損傷，比扣殺的羽毛球衝擊力要稍高。
航天火箭
和航空競賽一樣，航天模型競賽也是分成了若干級別，代號首字母為S（即英文航天的首字母），具體包括S1-S10等十個級別，每個級別之下還會細分若干小項。
S1級——高度模型火箭
這一級別比賽以火箭上升的最大高度為成績值，當然飛的越高越好，通常會有兩次發射的機會，取高度最高值為最後的成績。可能是由於就是那麼一瞬間的觀賞性，這個項目參賽的人數並不多，2017年全國青少年航空航天錦標賽該級比賽項目個人最高成績為123m，上海隊獲得。
S2級——載荷模型火箭
載荷比賽是在S1級別的基礎上，引入了配重物，通常使用鉛製或者是鉛合金，重量要高於28g，內置於S1級模型火箭內，比賽內容和S1級一樣，在同樣配重前提下，以發射最大高度數值為打分標準。不過整個過程中，配重不能脫落火箭，否則就是零分了。這一項比賽也是很冷門，在2014-2017年間的全國青少年錦標賽上幾乎不設立該級別參賽項目。其實這一級別比賽從技術角度來說，最考量選手的技術能力了。
S3級——傘降模型火箭
這一級別和S1級別也比較相近，不過只能使用一級火箭，火箭飛行到最高點之後，打開降落傘，緩緩下降，考量的核心是滯空時間，也就是從火箭發射開始，到火箭落地瞬間截止，之間的時間越長，當然成績最高。不過如果火箭發生部件脫落或者解體，那麼第一個部件落地瞬間就要掐表了。這一項目比賽參賽熱情度是所有十個級別航天模型比賽項目中最高的，可能是因為觀賞性比較高吧。2017年全國青少年錦標賽上，該項目前三名都是北京隊，最高總分為240分，單輪最高分120分，相當於滯空時間120秒。
傘降火箭
S4級——火箭助推模型滑翔機
S4級別項目如同是在P1S模型基礎上加入一顆火箭模型，以火箭來推動P1S模型以垂直彈道升空，推進劑燃燒完之後，不是像S3級別那樣依靠降落傘降落，而是依靠P1S模型的空氣動力效應滑翔降落，這個過程有點類似航天飛機的味道。比賽時以發射到降落之間的時長為評分標準，越長分數越高。2017年上海隊得到總分180獲得該項目第一名，其單輪成績90分，即滯空之間90秒。
S4級項目
S5級——仿真高度模型火箭
這一級別項目也是一種混合項目，結合了S1和S7兩個級別，既要保證模型火箭逼真度，也要提高火箭的飛行特性，比賽中以像真分和高度分總和計入總分。2017年比賽第一名是廣州隊，像真分成績為1021分，高度達到207米，不過上海隊的高度分曾經達到250米，可惜像真分只有700多。看來兩者之間是一種矛盾關係，像真度越高，必然從重量分配方面影響火箭的飛行性能，要想獲得好成績，必然要在兩者之間進行精確計算，以保證均衡性能。
這一科目比賽參與人數也不是很多，和S1級別類似。
S6級——帶降模型火箭
帶降火箭和傘降火箭相當類似，不過降落傘換成了矩形的柔軟帶，一般用塑料薄膜或者織物製作，火箭降落時依靠降落帶提供額外阻力來降落，當然這種效果比降落傘要差的多，因此，S6級別火箭滯空時間平均比S3級別要短很多，2017年第一名成績只是60秒。
S7級——像真模型火箭
像真比賽和航空模型P4級比賽類似，以模型逼真程度為比賽內容，主要分成精確度、工藝技巧、難度、飛行特性和花樣表演等方面，分別進行打分，最終以總分高低排名。不過這一級別的比賽越來越冷淡了，畢竟放眼全球，能夠研發火箭的國家就中美俄再加上歐盟四個而已，火箭型號其實不外乎中國“長征”系列、俄羅斯“質子”、歐盟的“阿麗亞娜”、美國的“德爾塔”系列等，種類相對而言還是比較少的，近幾年的全國錦標賽就沒有設立這一級別的項目，而是融合進S5級項目中了。
S8級——火箭助推遙控模型滑翔機
這一級別和S3級別相近，但是採用S1火箭和P3B遙控滑翔機模型結合方式，在地面以大傾角火箭助推發射升空，火箭停止工作之後，進入到無動力滑翔模式中，這時由地面選手進行無線電遙控操縱，盤旋滑翔之後降落。比賽還設定了一個50×10米的降落區，降落精度越高其降落分則越高，落在降落區外，那麼就是零分了。此外總得滯空時間不能操作360秒，超過一秒留空時間就扣一分，超過390秒，留空時間就是零分。因此，這一項目比賽要想獲得高分，就要保證降落精度的同時，還要精確控制留空時間，無線逼近360秒為最高目標。
這個項目青少年參賽難度比較高，人數方面是各個項目中最少的，2017年第一名是江蘇崑山隊獲得，降落精度為0.35m，留空時間360秒整，相當不錯的成績。
S8級項目
S9級——自旋轉翼火箭
自旋轉翼火箭如同一顆沒有降落傘、沒有降落帶也沒有滑翔機的火箭，取而代之的是降落時完全依靠打開的自旋轉翼，也就是類似螺旋槳那樣的柔性槳葉在重力作用下進行自我旋轉，提供一定的拉力，從而保證減少火箭的落地速度，延長留空時間。
2017年全國青少年錦標賽第一名是江蘇崑山隊，滯空時間60秒。
S10級——火箭推進柔性翼模型飛機
這一級別項目在青少年全國錦標賽中就很少見了，與S9級別類似，只不過下降方式有些變化，不再使用自旋轉翼，而是使用所謂的柔性翼，也就是張開之後像一個“紙飛機”那樣的滑翔傘，這樣拉動火箭緩緩下降。
火箭模型的降落方式
S1-S10各級比賽一般包括個人賽和團體比賽兩個大類，不過從近幾年的情況來看，似乎個人賽的參賽熱情比較高，團體賽稍微低點。
不過，沒關係，只要從中收穫樂趣就是最好的回報。
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