学生 Spaceshot 火箭俱乐部 - 第 1 部分（美国）

美国液体火箭发动机推进和太空射击学生工作调查

在过去的几年里，液体推进和太空火箭俱乐部已经出现在世界各地的高中和大学中。这些俱乐部为学生提供使用液体推进剂设计、制造和测试火箭的实践经验。这些俱乐部中最著名的可能是麻省理工学院 (MIT) 的俱乐部。麻省理工学院火箭队已经成立了 50 多年，并发射了许多成功的火箭，包括最近的一枚达到 30 多公里的高度。其他著名的俱乐部包括斯坦福大学、南加州大学和普渡大学的俱乐部。这些俱乐部让学生了解工程的前沿领域。它们还为那些对航空工程和其他相关领域的职业感兴趣的人提供了一条道路。

密歇根大学的 MASA

密歇根的学生火箭队是 MASA。工程师们聚集在一起，使用多学科方法设计、制造和发射液体燃料火箭。 MASA 分为七个子团队，允许团队成员发展他们的工程、业务、外展和领导技能。作为一个团队，MASA 正在努力将密歇根州推向新的高度！

masa.engine.umich.edu

克莱门汀火箭由 MASA 设计为单级超音速探空火箭。除了压力供给的 kerolox 系统外，Clementine 还具有缝焊不锈钢推进剂罐、先进的航空电子设备、复合航空结构等。它是美国最大的学生建造的火箭，高 20 英尺，直径 10.5 英寸。

南加州大学火箭推进实验室 (USCRPL)

USCRPL 开始从头开始制造火箭，是世界上第一个成功发射和回收完全由学生设计和制造的火箭（Traveller IV）的学生组织。卡门线位于 100 公里（328,084 英尺）处，是国际空间边界。实验室现在正朝着我们大气层内外的更雄心勃勃的目标前进。

直径 8 英寸的飞行器 Traveler IV 于 2019 年春季从美国太空港发射。它以 16,500 英尺的不确定性达到了 339,800 英尺的远地点，创下了学生设计的飞行器所达到的最高高度的记录。历史;它也是第一辆完全设计的车辆，学生们以 90% 的信心跨过卡门线。

www.uscrpl.com

旅行者四号的鳍片前缘出现过热，油漆完全烧掉。此外，由于火箭在飞行的最初几秒钟内似乎出现了振荡，因此在发射台外立即观察到了飞行轨迹的缺陷。目前尚不清楚是什么原因导致了这种现象；最可能的解释是，它是由飞行后观察到的损坏造成的。恢复系统的部署确保了飞行器平稳着陆，航空电子设备成功地在几台仪器上记录了数据，这些仪器将确定远地点高度。

他们甚至有一部记录他们历史性努力的纪录片。

麻省理工火箭队

麻省理工学院火箭队肩负着将太空探索推向最高潜力的使命，处于大学探空火箭开发的最前沿。大约 100 名本科生组成了这个团队，他们建造火箭到达太空，在此过程中尽可能多地学习，并分享我们的火箭经验。

该团队于 2014 年启动，自那时以来已攀升至 30,000 多英尺。每年，他们都会使用更少的现成零件，并更多地了解如何到达太空。

Rocketry.mit.edu

除了设计、制造和测试液体火箭发动机外，他们的液体推进团队还制造了所有必要的测试基础设施和供测试用的系统。团队成员在校园内制造所有组件。我们最近完成了热沉 1.6 kN 乙醇/LOX 发动机的制造，可用于热火，我们现在正在设计一种再生冷却煤油/LOX 发动机。

他们制作了一段视频，展示了团队的一些活动。

SEDS 加州大学圣地亚哥分校

UCSD 的 SEDS 代表着推进下一代太空探索和产业发展的简单使命。这些学生是这个星球上最聪明、最有动力的学生。通过创新的工程进步和业务发展，SEDS 突破了被认为可能的界限。在开展推动航天工业向前发展的研究的同时，他们开创了工业级火箭项目，培养了工程和商业领域的领导者。

SEDS UCSD 推进团队专注于在大学和行业中推动推进技术的界限。该团队拥有久经考验的首创历史，例如第一台热发射的增材制造火箭发动机 (Tri-D) 和第一台飞行的增材制造火箭发动机 (Ignus I)。

Ignus II Hot-fire 已在 YouTube 上发布。

推进团队目前正在设计和验证下一代火箭发动机 Nephas。

www.sedsucsd.org

Nephas 火箭发动机是一种节流、推力矢量、可重复使用、可重新启动、压力供给的 LOX-LCH4 火箭发动机，由超合金铜添加剂制成。 Nephas 旨在作为一个完整的独立套件运行，与其车辆的集成度最低，它将推动 Odyssey 和 Halya。

圣地亚哥州立大学火箭项目

SDSU 火箭项目由圣地亚哥州立大学的学生创立，负责设计、制造和发射液体和固体火箭。通过提供实践工程经验，他们旨在发展成员的技术和专业技能，同时创建创新的航空航天系统。这项任务促使 SDSU 火箭项目在大学工程的最前沿制造复杂的火箭。

截至今年，他们正在进行的项目 Kármán San Diego 正在虚拟设计中。

www.sdsurocketproject.org

Kármán San Diego (KSD) 没有参加传统的火箭比赛。基于 Base 11 液体到太空的挑战，火箭计划着手实现一个更可实现的目标：通过两个阶段到达太空，利用液体助推器阶段和固体维持器第二阶段。他们目前正在研究 KSD 的助推器阶段，这是帮助我们到达太空的三个步骤之一。在验证了第一阶段之后，接下来的两次发射将是一个质量模拟器，然后是一个真实的太空射击！如果卡门圣地亚哥成功，它将成为第一个在大学级别使用液体火箭进入太空的火箭。

SDSU 火箭计划在 YouTube 上有一段宣传视频。

滑铁卢火箭

Waterloo Rocketry 成立于 2009 年，是滑铁卢大学的工程、科学和数学专业学生设计团队。他们目前有大约 50 名成员。每年六月在新墨西哥州的美国太空港，他们都会为校际火箭工程竞赛建造、发射和设计目标高度为 30,000 英尺的火箭。

该团队的主要目标是为学生提供工程设计各个方面的实践学习体验，包括研究、设计、分析、制造和测试。

www.waterloorocketry.com

由于在 2022 年美国太空港美洲杯 (SAC) 度过了漫长的一周，他们为我们的一些技术成就获得了 SAC 评委颁发的奖项而感到自豪。除了因其关于珊瑚礁回收系统设计和表征的讲台演讲赢得了 Jim Furfaro 技术卓越奖，他们还赢得了 SDL 有效载荷挑战赛的最专业的有效载荷！

Waterloo Rocketry 在 YouTube 上发布了他们的 Liquid Engine Static Fire。

滑铁卢火箭的新试验场首次发射了一种由学生设计和研究的新型液体火箭发动机。该发动机由乙醇和一氧化二氮提供动力，是滑铁卢火箭公司开发液体发动机的第一步。从 2022 年开始，它将为他们的火箭提供动力。

Waterloo Rocketry 使用 ANSYS 仿真软件来模拟我们的火箭部件在飞行过程中所承受的复杂结构、振动和热载荷。因此，我们可以快速迭代设计并开发更轻、更高效的零件。

对于火箭的发动机部分，他们利用 ANSYS 热模拟和拓扑优化功能设计了 3D 打印的 Inconel 火箭喷嘴“Ghost Pepper”。与我们之前的石墨喷嘴相比，它明显更轻，可以处理 2326°C 的废气。

他们在 YouTube 上发布了 Ghost Pepper Static Fire。

先进火箭推进协会 (SARP UW)

在华盛顿大学，先进火箭推进协会 (SARP)，学生设计和制造最高功率的火箭。他们的第一枚液体双推进剂火箭太平洋动力火箭计划发射，他们计划与它竞争 FAR Dollar Per Foot Challenge (DPF)。此前，他们曾与其他95支队伍一起参加了由实验探空火箭协会（ERSA）主办的校际火箭工程竞赛（IREC）。 2019 年，他们在 30,000 英尺类别中排名第一，并赢得了太空港美洲杯。

截至目前，Pacific Impulse 的直径为 8 英寸，高 20 英尺。它干重 160 磅，湿重 190 磅。火箭的 O 级发动机将产生约 1200 磅力的平均推力，该发动机由 75% 的乙醇/水提供燃料，被一氧化二氮氧化，并由氦气加压。

sites.uw.edu/sarpatuw

推力室组件由几个部件组成。这些包括铝燃烧室、针栓式喷射器、酚醛预燃烧器、火箭糖果点火器和石墨锥形喷嘴。

有效载荷将由一架自主无人机组成，该无人机与下降的火箭保持联系并靠近飞行。无人机将包含一个摄像头，用于在整个飞行过程中收集数据。

他们在 YouTube 上发布了他们的喷油器贸易研究以及宣传视频。

波特兰州航空航天协会 (PSAS)

除了制造超低成本、开源火箭、液体燃料火箭发动机和卫星之外，波特兰州航空航天协会还保持所有开源技术的发展。在航空航天工业中，历史上存在重要的孤岛，创造了高度保护的专有技术。

LV4（Launch Vehicle 4）是他们的第二枚火箭，旨在赢得 Base 11 的挑战。到达太空边缘后，它将成为大学制造的第一枚液体燃料火箭。

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www.pdxaerospace.org

根据他们的目的，他们的引擎使用 Python 脚本在程序上用铝、塑料或钢打印。当前版本将生产 2.2kn，规模为 14,000，已用铝印刷，“热火”测试将很快开始。为了达到他们的目标，LV4 将需要一个 6kn 的引擎。该发动机将采用不锈钢 3D 打印。

PSAS 的理念是每个人都是需要的。有工程师、数学家、化学家和软件开发人员，但他们的团队中也有项目经理、数字艺术家和即将成为营销专家的人。这是一个类似商业的组织，欢迎任何有兴趣帮助航天工业的人投稿。他们有来自全州各地和各个研究领域的贡献者。

他们在 YouTube 上发布了一个定向视频。

普渡太空计划

PSP 的使命是让学生在太空探索中进行创新，但他们的工作超出了学术范畴。

Boomie Zoomie 是 PSP Liquids 的学生设计和开发的火箭。它是首个完全由普渡大学学生设计的液-液火箭，射程达到 45,000 英尺，并满足 2017-2019 年 FAR MARS 液体火箭竞赛的要求。

purduseds.space

他们在 AIAA 期刊上发表了一篇名为“学生开发液氧、液甲烷探测火箭和发射基础设施”的论文。

他们还制作了许多视频来展示他们多年来的进步。就像普渡太空计划的首个液态甲烷火箭一样。

还有 Boomie Zoomie Hotfire 1。

Boomie Zoomie B 是一款推力为 900 磅、油箱压力为 500 磅/平方英寸的甲氧铝火箭，由普渡大学的学生设计和制造，其中 SEDS（太空探索与发展学生）在该国拥有最大的分会。 2022 年 3 月，他们前往莫哈韦沙漠并发射了 Boomie Zoomie B，作为 FAR-Mars 竞赛的一部分。他们安全地回收了火箭，将其回收并再次发射。

普渡太空计划在一个周末成功发射了两次液态甲烷火箭。

成为一名学生真是太棒了。这些俱乐部让学生了解工程的前沿领域。它们还为那些对航空工程和其他相关领域的职业感兴趣的人提供了一条道路。这些项目让世界各地的学生有机会在太空探索领域获得实践经验。在这些计划的帮助下，我们可能会看到下一代宇航员、工程师和科学家，他们将把我们带到更远的宇宙。

请继续关注第 2 部分，我们将在其中探索来自全球的其他学生火箭俱乐部。

关于作者

我是一名数据科学家、一名业余火箭科学家和一名独立游戏开发者。在空闲时间，我在Meco Rocket Simulator工作——这是一款基于物理的逼真游戏，您可以在其中设计、构建和测试液体推进剂火箭发动机。

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