推力矢量控制1/48比例尺SpaceX猎鹰重型模型火箭

三个核心中的每一个都携带一台飞行计算机、降落伞展开系统和推力矢量控制组件。上级也配备了推力矢量控制，并搭载了一辆3D打印跑车-没有一款猎鹰重型跑车是不完整的。

猎鹰重型模型是BPS太空的技术演示。其目的是展示在模型尺度上可能取得的进步。

猎鹰重型飞行计算机是Signal的升级版本，Signal是一种专门为模型火箭的推力矢量控制而设计和制造的计算机。每台电脑都有一套MEMS陀螺仪和加速计，用于感知火箭上的运动和方向，与大多数智能手机中的传感器相同。气压传感器被用来确定火箭离地面的高度。

在每台飞行计算机上，一个48 mhz的Cortex M0处理器以400 hz的速度读取飞行传感器，并将31个通道的数据记录到闪存芯片中，每秒40次。猎鹰重型在空中的每一秒都会记录4960个数据点-永远不会有太多的数据。

飞行计算机在飞行过程中不相互通信，传感器和软件足够精确，短途飞行不需要。没有一个航班设置是硬编码的；根据航班配置文件的不同，它们都可以使用Signal iOS/Android应用程序进行更改。

飞行软件是用C++编写的，SWIFT的iOS应用程序和Java的Android应用程序都是用C++编写的。飞行制导是使用四元数计算的，计算效率更高，在一些航天运载火箭中用于制导。有关各种BPS的更多详细信息。可以通过下面的按钮找到太空飞行计算机。您也可以单击此处查看Z轴陀螺仪测试的镜头。

每个侧型芯顶部的附着点沿着中心型芯上的坡道滑下，在阶段分离过程中给它们留出一些间隙。这种被动的设置让事情在飞行过程中变得非常简单，但当飞行器在地面上时，核心通常是用螺栓固定在一起的。所有三个核心也连接在车辆的底部，使用稍微简单的推力板。

侧芯通过保持比中心芯/上级略高的净推力来保持与车辆的连接。一旦CC/US产生的净推力超过侧核，级就会分开。为了灵活起见，每个侧芯还为小型分离电机提供了一个插槽。使用时，SEP马达通过侧芯以微小角度点火，以确保与中心芯的清洁分离。到目前为止，航班上还不需要这种设置，但以后可能会有帮助。

猎鹰重型模型的中心核心在飞行过程中经历了两个助推阶段。在第一阶段，连接侧芯。就在侧面核心烧毁的时候，中心核心点燃了第二个马达，第二个助推阶段开始了。这两个火箭发动机安装在中心核心的推力矢量支架上。当第二个马达点火时，下部的废马达就会被弹出。同样的技术也被用来控制其他BPS太空火箭的上升和推进着陆马达。

猎鹰重型模型每一级的火箭发动机可以在任何方向上进行±5度的平衡。由于侧芯不是直接通过车辆的质心发射，它们不仅可以用于俯仰和偏航，还可以用于侧滚控制。每一次多核飞行都运行一个滚动程序，该程序通常以20度正侧滚为目标，以每秒30-40度的速度执行。

发射猎鹰重型型号需要一些深思熟虑。中心铁心马达在点火时有一个轻微的推力尖峰，此后产生的力量慢慢减少。在发射时，侧面的核心必须具有比中心核心更大的净推力。正因为如此，在跳频飞行期间，中心核心在T-1秒被点亮，而飞行器仍然被发射夹子夹在垫子上。在T-0时，侧面核心被点亮，在T+0.25时，野兽被释放。单击下面了解有关启动平台的更多详细信息。

2018年2月，满载的猎鹰重型火箭被压在发射台上进行静态射击试验。一些航天运载火箭会在发射台上发动发动机几秒钟，以确保发射前一切正常。这场静态大火的目的是为了确保新的发射台工作正常，坦率地说，是为了获得一些项目宣传的酷镜头。

在第一次跳频发射之前，火箭的每一级都进行了单独的测试。这些早期测试中的许多也作为信号R2推力矢量套件的试验台，当时该套件仍在开发中。首先，对中心堆芯进行了自行测试。这次飞行取得了成功，核心被找回，并进行了几次飞行测试。

在中心核心又进行了几次飞行后，侧面核心被连接起来进行全面的助推器试飞。中央核心有一个软件错误，导致级分离后不稳定。然而，成功测试了飞行中最复杂的部分，包括正确的点火正时，滚动程序，以及基本干净的级分离(右助推器在9月级被中心核心损坏)。

在将其连接到中心核心之前，上级也进行了自己的测试。第一次试飞没有成功，这就是为什么测试很重要！这次飞行失败有几个原因，主要与飞行器的稳定性和调谐有关。文中对失效原因和原因进行了详细的分析。

第二次试飞部分成功，稳定性大大提高，PID增益和PID采样率均有所提高。还做了几个其他的改变。然而，降落伞(和跑车)仍然没有展开，车辆又发生了一次硬撞击。整流罩没有正确分离，因此需要另一轮整流罩分离测试。

这是全猎鹰重型模型首次发射前的最后一次主要测试，这些整流罩分离测试确保了上级在飞行后可以安全回收。在这个过程中，整流罩的设计做了几处小的修改，测试结果是一个更可靠的回收系统。

猎鹰重型模型的第一次飞行取得了部分成功。更复杂的点火序列达到了预期的效果，让中心核心在垫子上燃烧了一点。飞行的第一个助推阶段非常完美。两边的核心都击中了滚动程序目标，从T+0.9秒开始，以每秒40度的速度滚动到+20度。车辆在助推器第一阶段保持稳定。在两边的核心完全分开后，中心核心失去了控制。

中心堆芯马达悬置的热致结构故障导致推力矢量控制丢失。在感觉到失去控制后，上级的飞行计算机呼叫飞行中的中止，将整流罩炸开以展开降落伞。当火箭开始坠落时，中心核心展开了上面的级和自己的降落伞，将两级都安全地带到了地面。在这一点上，两边的核心都已经在各自的降落伞下轻轻地到达了地面。多亏了飞行中的中止系统，火箭保持了良好的状态。

猎鹰重型模型的第二次飞行将于2019年初进行。主要目标将是解决中心核心的机械问题，减少总体质量，并简化飞行器飞行准备程序。

还有，我还需要说吗？那些助推器当然要着陆了！目前，推进着陆测试计划与猎鹰重型计划是分开的，但随着两个计划成功率的提高，这两个计划将合并。

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