水火箭制作方法教案

水火箭制作方法教案（精选4篇）

1.水火箭制作方法教案 篇一

模型火箭制作

第一节

概

述

模型火箭的设计和制作是研制模型火箭的两大支柱。模型火箭制作分单件制作和批量制作，前者多为个人行为的手工制作，后者则由厂家采取模具和机械加工；前者用料多为纸板、木料和塑料板；后者主要使用纸张和塑料制品。

一枚制作精良的模型火箭，不仅是一件得心应手的体育用品或科普器材，而且也应是一件可供欣赏的精美工艺品。这就要求制作者除具备有关模型火箭的设计和制作工艺知识外，还应具有艺术鉴赏、艺术创作和实际操作能力。

上一章，我们在讲解模型火箭飞行原理的基础上，介绍了模型火箭的零部件设计方法；本章将着重介绍手工制作单件模型火箭的材料、工具和具体零部件的加工方法。

第二节 材料和工具

一、模型火箭的常用材料

根据《FAI 运动规则，4d部分，航天模型》规定，用作模型火箭的材料必须是非金属，除发动机的卡钩外，不得使用任何金属材料及其制品。

(一)纸和纸板

纸是一种由植物纤维、矿物纤维、动物纤维、化学纤维或它们的混合物组成的均匀柔软薄片；具有较高挺度的某些纸则叫做纸板。

用来零星制做模型火箭的主要是折叠盒纸板，它具有良好的耐划性和折叠性能；此外还有折叠盒白纸板和涂布折叠盒纸板，这两种纸板都有良好的印刷性能，并可以刷涂料。纸板可以制做头锥、箭体筒段和尾翼，尤适宜于制做箭体筒段(纸管)。纸适宜于用卷管机进行批量生产，常用的纸有铜版纸和牛皮纸。

(二)轻木

轻木是一种具备轻质量和高强度的木材，尽管其密度不是最低，但其强度却相当高，即具有较高的比强度(物质的强度与其密度之比，单位：焦耳/千克)。轻木有良好的加工性能。因此，长期以来，轻木一直是制做模具(木模)的基本材料。同样，轻木也是制作模型火箭尾翼和头锥的好材料。

国内用作模型火箭的轻木主要有泡桐、杉和红白松等。商家通常将木料裁成不同厚度的板材供应。

(三)塑料

塑料是具有可塑性高分子的化合物。工程上常用的塑料有热塑性和热固性两类，热塑性 塑料具有遇热熔融、冷后变硬的特点，并且这一过程可以反复多次，因此很适合用来制做模型火箭。ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、聚氯乙烯、聚苯乙烯等都是热塑性塑料，商家有板材供应。其中，ABS塑料具有良好的综合性能、容易加工、尺寸稳定，是制作模型火箭的常用材料。而ABS板则是手工制作箭体筒段和尾翼的好材料。

(四)复合材料

最常用的复合材料是玻璃钢，它是以玻璃纤维或玻璃布浸渍环氧树脂缠绕或敷设而成的制品。大尺寸的模型火箭常采用玻璃纤维或玻璃布浸渍环氧树脂缠绕而成。另一种复合材料是碳纤维(布)/树脂，即以碳纤维或碳布浸渍树脂缠绕或敷设成的制品。

二、制作模型火箭的常用工具 工业上制做模型火箭有专用机器和工具。

对于手工制做模型火箭的爱好者来说，可以参照航空模型选用加工工具。常用工具有：工作台板、30模型刀、45模型刀、折断式壁纸刀、手锯、钢丝锯、什锦锉、微型台钻或手钻、直尺、圆规、砂纸、胶纸带、502胶、毛刷等。

上述工具可以根据需要选用。

第三节 模型火箭结构和制作

图4.1所示为典型的模型火箭结构，它的特点是结构简单，而且飞行速度较快(相对于航空模型)。因此制作模型火箭必须认真细致，火箭总体必须做到轴对称，表面光滑。为此，模型火箭的各零部件必须精细加工，例如4片尾翼应做到形状、大小、厚薄一样，而且必须 相对火箭轴线对称均布。否则，火箭飞行轨迹会发生偏离。另外火箭的质心位置应尽可能地靠前，以便使压心在质心的后面，保证火箭稳定飞行。所以，对于头锥，可以选用密度大一点的材料；对于尾段和尾翼，则应选用密度小一些的材料，且厚度要尽可能地薄。

图4.1 典型的模型火箭结构

一、箭体筒段

箭体筒段(筒体)是模型火箭的主要零件，它支撑、装载着模型火箭的其它零部件，其外径即模型火箭的直径。通常使用铜版纸或纸板制做箭体筒段。工业生产箭体筒段以纸为原料，用卷管机卷压成型，或螺旋卷绕，或平行卷绕；手工生产则多通过芯模将纸或纸板卷制成型(图4.2)。此外，也可用轻木片卷压成型、用玻璃布或玻璃纤维缠绕/浸渍环氧树脂成型。但目前市场上大量销售的箭体筒段多采用薄壁塑料管材，直径较大的箭体筒段则采用玻璃纤维/环氧树脂管。

图4.2 纸管成型工艺

正式比赛用模型的箭体筒段常采用玻璃钢或碳纤维/树脂制品。

四凯模型火箭公司生产的箭体筒段外径有以下几个规格：φ

19、φ

22、φ

35、φ90毫米等。

二、头锥

工业生产头锥，通常采用塑料，以注塑或吹塑成型法制造，其尺寸精确，表面光洁。手工制作头锥可采用轻木块车旋或削制而成，或以纸板制作。用纸板制作，型面难以做到卵形，通常只能做成圆锥形。头锥应有一段圆柱，圆柱外径略小于箭体内径，以便将头锥的圆柱插入箭体筒段的前端(参见图4.1)。木制头锥应以砂纸打磨光滑，以利减小气动阻力和便于喷涂涂料。

三、尾段

尾段是用来安装发动机和尾翼的。但手工制做模型火箭时，最好将尾段与箭体筒段做成一体。尾段一般采用塑料，以注塑方法制造，但应设法使壁厚尽量减薄，以免尾段质量过大，使模型火箭质心后移。工业生产的尾段可以做成船形，即其底部直径小于箭体筒段直径，这样有利于减小底部阻力。

四、尾翼 尾翼是用来稳定模型火箭飞行的，一般采用3或4片尾翼，且其中性平面应通过火箭轴线，并对称、均匀分布于尾段周围。工业生产尾翼一般采用塑料压制或注塑成型。手工制作尾翼可以采用轻木片、纸板或ABS塑料片，划线后用模型刀或壁纸刀切割，注意：各尾翼大小、厚薄应一致。由于希望模型火箭的质心在压心之前，因此要求尾翼尽可能轻。而纸板的密度较低，但刚性小；轻木密度也低，刚性比纸板好，而且可以削制得很薄，气动阻力小，因此以轻木制做尾翼最佳。木制尾翼应注意木纹方向与尾翼前缘平行，以便增加尾翼强度，延长使用寿命(图4.3)。除纸尾翼和光滑塑料外，尾翼表面应以砂纸磨光，并使其前缘打磨成圆弧形，后缘打磨成刀口状(即机翼横剖面呈流线形)，以利减小气动阻力，参见图4.4。

图4.3 尾翼木纹方向

图4.4 尾翼剖面

五、发动机固定架 图4.5 发动机固定架

发动机固定架的作用，是使安装在箭体筒段内的模型火箭发动机得以固定，确保模型火箭在发射、飞行和回收过程中，发动机不会脱离箭体。由于常用模型火箭发动机的外形基本相同，而模型火箭直径各不相同，为便于更换发动机，所以需要采用发动机固定架。固定架通常由套管、固定环和卡钩组成(图4.5)。套管和固定环一般采用纸板制作，套管长度通常为发动机长度的70％左右，视发动机后端伸出套管的长度而定。一般地，发动机安装后应露出10~20毫米，以便更换。固定环的宽度应尽量小，以减轻其质量。采用尾段的模型火箭，尾段本身就含有套管和固定环。如果没有尾段，而箭体筒段内径大于18毫米，将套管(视情况带或不带固定环)以502胶固定在筒段后端，注意筒段端面与套管端面平齐。如果筒段内径为18毫米，等于发动机名义外径，则可在筒段后段两尾翼间的侧面安上卡钩，发动机即可直接置于筒段内。卡钩一般做成两端折成90°的小钩，钩长约4毫米，卡钩的两钩之间的长度等于发动机的长度加1~2毫米，参见图4.5。

六、导向管

导向管又叫做发射管，通常采用纸管制做，其尺寸见第三章第三节五小节。粘接导向管时，一定要注意导向管与箭体平行；如果采用两个导向管，则一定要保证两个导向管位于同一直线上，粘接时可以用一根平直的导向杆定位。这一点非常重要，否则，可能发生一个导向管套上了，另一个套不上；或者，虽然都套上了，但火箭在导向杆上运动时会因二导向管稍许错位而发生颤振，火箭出杆后会发生翻滚现象。发射架的导向杆的平直度也至关重要，它也会影响火箭起飞和飞行的稳定性。

对于如图3.26所示的带有大直径载荷舱的模型火箭，其导向管不能直接粘接在箭体筒 段上，在筒段与导向管之间应增加一个矩形支座，以便导向管内侧面与载荷舱外柱面相切，确保火箭在导向杆上自由运动。

如果采取导轨式发射架，则不需要导向管。

七、回收装置

常用的回收装置是降落伞，是用来使模型火箭缓慢降落的装置，以减轻火箭接触地面时的撞击力，延长火箭的使用寿命。降落伞由伞布、伞绳和弹性绳组成。一般的高度和留空模型采用塑料薄膜（如一次性餐桌布）制做伞布，按设计要求剪裁；然后以压敏胶纸粘接伞绳；最后按设计要求将伞绳与弹性绳连接在一起。对于大型模型火箭，最好用薄丝绸或尼龙绸做伞布，伞绳与伞布以针线缝合牢靠。

剪裁降落伞伞布的方法如下：取正方形伞料，以其对角线的交点为尖点，对折、再对折、┅┅，叠成8角、16角形；或者对折后，再3折，而后对折、再对折、┅，叠成6角、12角、24角形；以最短折叠边为半径，以尖点为圆心，用剪刀剪去边角，展开后就得到所需要的降落伞布。

伞绳采用不易打结的涤纶线绳，或以压敏胶纸粘贴，或以线缝（绸或尼龙伞），比赛用降落伞的伞绳最少为3根，多不限。

第四节 模型火箭组装和装饰

一、模型火箭组装

（一）安装尾翼

如果有尾段，先将尾段粘502胶插入筒体后端；然后将尾翼插进尾段的翼槽中，注意：尾翼后缘(或最后点)应在垂直火箭轴线的同一平面内。最简单的校验办法是：将火箭直立在工作台板上，用三角板的直角边检查，看它是否与台面垂直。经过校正后，以502胶固定之。

如果没有尾段，则尾翼直接粘接于箭体筒段上。为保证尾翼中性平面通过火箭轴线并均布于箭体周围，可采取以下方法粘接尾翼：

首先等分箭体筒段后段，已知筒段外径为2R，若3等分筒段，则以 R量取；若4等分筒段，则以 R量取。或以下法等分筒段：

以一纸带卷于箭体筒段后段一周，在纸带未重叠的一段(其长度等于筒段周长)内，按尾翼数均分之(3等分或4等分)；然后再卷到箭体筒段后段上，在筒段上标上等分标记。

参见图4.6，在箭体筒段上划出粘接尾翼的(与筒段轴平行的)直线。

在工作台板上以圆规画若干同心圆，最小圆直径等于箭体筒段外径，按尾翼数，将圆分成3等分或4等分，通过圆心画等分线，并适当延长。

将箭体筒段立于工作台板上，使筒段与最小圆周重合，并且使筒段上的等分线与工作台 板上的等分线相对应，将尾翼根部和后缘分别对准筒段和工作台板上的直线，以502胶在翼根处粘接尾翼(图4.7)。如果尾翼为大后掠角，尾翼后缘超出筒段后端面，则应于筒段内套一圆柱体，使筒段后端面抬高到尾翼后缘超出的距离，然后如前法粘接尾翼。为了加强尾翼的粘接强度，可于尾翼根部与筒段结合处涂一点快干胶，待干后，将其修整平滑。为了减少筒段与尾翼间的气动干扰，在翼根与筒段接合处，充以填料，并打磨成光滑的圆弧状；或以截面呈圆弧形的长条(长度等于翼根弦长)粘贴于翼根与筒段接合处，参见图3.29。

图4.6 在箭体筒段上划线

图4.7 在工作台板上安装尾翼

（二）安装回收装置和头锥

将降落伞上的弹性绳较短的一头系在头锥上；另一头贴在2.5×40毫米的医用胶布上，并用订书钉将弹性绳与胶布订在一起；然后将胶布贴到箭体筒段内壁面，胶布最外端距筒段端面约40毫米。

将降落伞按要求折叠(详见第六章第二节)后，置于箭体筒段内。将头锥的圆柱段插入箭体筒段。

二、外表处理和装饰

虽然各零部件在制做时都进行了必要的打磨和清理，但在组装过程中难免会沾上灰尘和异物，在装饰前应该进行一次清理，必要时还要打磨。如果发现在非分离部位有缝隙，应以填料涂抹后再磨光。

表面清理后，即可进行装饰，自制模型火箭一般需要喷涂涂料，如果有塑料件，不可使用硝基涂料，最好使用油漆。颜色根据个人爱好选择或进行调配，但应做到美观大方，色泽协调。底层最好喷涂白漆，如果漆干以后，色泽不匀，可适当打磨后再喷涂一层白漆。待干后，喷涂色漆，如果以多种颜色组合，则应先涂浅色漆，而后涂深色漆；喷涂第二道漆时.应将第一道漆用纸包裹住。每次涂漆，都应待上一次漆干以后进行，并视情况，确定要不要进行打磨。有条件时，最好使用带喷枪的漆筒进行喷漆。如果制作者有绘画才能，可以在白纸上绘制图案，贴在箭体适当位置，然后罩一层透明涂料（清漆）。

模型火箭的发射和飞行

第一节

概述

模型火箭发射是模型火箭飞行的第一步，发射不了的模型火箭就谈不上飞行，发射需具备一定的条件，包括场地和发射设备等。

设计并制作完毕的模型火箭，需要进行飞行试验，以验证火箭设计的正确性和制作工艺的好坏。在确定模型火箭方案时，最好先用纸，制作一个简单的模型进行试飞，以验证模型设计的可行性，然后进行模型正式设计。设计时应该估算模型的质量，确定模型的质心和压心位置。根据设计图纸进行选材、制作。对制作好的模型应称重和测质心，以了解制成的模型与设计的模型之间存在的差异，并尽可能设法消除它们之间的差异。

对已经检验的模型火箭进行实际试飞，以了解其飞行性能。如果试飞结果不佳，则应查找原因，排除不利因素后，再行试飞。在飞行稳定的基础上，再设法减轻模型质量，以提高模型的飞行高度，但是必须保持模型的质心与压心相互位置的正确关系。

下面主要介绍发射模型火箭前的准备工作、发射程序，以及现场出现故障时的处理方法。

在这里，我们还需要特别强调一点，就是要十分重视模型火箭发射和飞行的安全问题。

第二节 发射准备

一、发射场地

发射和飞行模型火箭必须要有发射场地。选择发射场地是很有讲究的。

一般的发射和飞行需要选择一个开阔的场地或草坪，如操场、足球场，但要远离大树、电力线、高大的建筑物，而且发射场地不能有干枯的植被和堆积的易燃物，尽量避开飞机和其它飞行器飞行的空域。发射区的大小，视飞行项目、使用的发动机总冲大小和回收方式而定。对于采用C型以内的发动机的模型火箭，场地较大时可选用降落伞回收，场地较小时宜采取飘带回收；对于助推或火箭/滑翔机则要求场地足够大。此外还要考虑风向的影响，最好选在一个无风或者微风的天气，这样外界对于模型火箭的飞行影响会小一些。另外，火箭发射方向应逆风，以免降落时飘得太远。

图6.1 发射场示意图

比赛用的发射场地，应该符合国际航空联合会颁布的有关规定。要求足够大的场地，以便划分出发射区、准备区、回收区、跟踪观测区和观看区等(图6.1和6.2)。最理想的比赛场地是类似高尔夫球场那样的开阔草地。

准备区和发射区处于观众区和回收区之间，以保证模型火箭的飞行轨迹不经过准备区和 观众区的上空。发射区应避开树木、电线和高大的建筑物，它是运动员发射模型的专用场地。观看区是供观众及裁判观看比赛的场地，应避免朝阳以利于观察。在准备区为模型火箭的发射做最后的准备，在此将回收系统和发动机组装到位。准备区应与发射区相邻并保持一定的距离。回收区是模型火箭要降落的区域，应尽可能地大。

A-标准发射架;B-控制台;C-预埋电线;D-安全审核;E-成绩统计;F-准备区;G-观众席;H-发射场办公室;I-机房;J-中心电台

图6.2 标准的模型火箭国际赛场

二、发射架

发射架是支持模型火箭并且引导其按规定方向飞行的装置。导杆式发射架除了底座和导向杆外，还有一个导流盘。它用来防止发动机工作时产生的高温燃气烧坏发射架下的塑料件和附近的易燃物。发射架的3个支脚应能保证发射架和模型火箭有足够的稳定性。图6.3所示为常用的导杆式发射架。

发射时可以根据风力及回收场地的大小适当调整导向杆的方向，使模型火箭迎风发射，这样可以减小回收的距离。发射装置的朝向应在与垂直线成30°的半倒锥角的范围之内变化，以避免横向发射，危及地面的目标。

图6.3 导杆式发射架

一般情况下，要使用专业厂家生产的标准发射架。如果发射小形模型火箭，发射者可以使用直径为4毫米的金属杆插在木块上与地面构成一个简易的发射架，导向杆长度不小于700毫米。导向杆应该光滑而且笔直，以模型火箭上的导向管套入后能自由滑动为宜。如果导向杆不直，就有可能影响火箭出杆后的飞行稳定性。发射前还应该检查一下火箭的导向管与导向杆的配合，将火箭置于发射架上，以手指轻轻抓住火箭筒段前端，沿导向杆向上提拉，检查移动是否顺畅，是否有阻涩现象。如果导向杆生锈，需用砂纸打磨光滑，再用软纸擦拭干净。

发射架除常用的导杆式发射架外，还有导轨式发射架、发射塔等。导轨式发射架用三根或四根金属圆管作导轨，内侧面分布圆略大于箭体直径，箭体不需要导向管（图6.4）。这种发射架适合用于正式比赛，也可用于发射大型模型火箭。

发射塔是依据真实的火箭发射塔缩比设计而成的，配上模拟发射控制台就能使发射者产生身临其境的感受。它更适合于在游乐场等地方使用。

三、发动机 在模型火箭飞行前，应该先从厂家提供的发动机系列中挑选适合该模型火箭的发动机，对于正式比赛则应该根据有关规定选用发动机。选择发动机的基本参数是，发动机的总冲的大小和延时时间的长短。延时时间的长短要使火箭惯性飞行至最高点时，其延时剂刚好燃烧完毕，弹射剂及时打开回收装置为宜。

模型火箭的飞行高度在很大程度上取决于发动机的总冲大小。模型火箭发动机的类别就是根据发动机的总冲来区分的。对于大多数模型火箭爱好者来说，合适的发动机，是根据发射者试飞自己的火箭来确定的。当然，在试飞以前，发射者应根据自己箭体的质(重)量、性能，选择适当类别的发动机，必要时应进行高度估算。

一般情况下发动机是放在塑料袋内密封储存的。不使用时别开封，更不要使发动机与水或者其他液体接触，以防止受潮而失效。

四、回收装置

根据《模型火箭安全规则》，模型火箭必须带有回收装置，以确保其降落的安全性。通常情况下，所使用的回收装置是降落伞和飘带。

对于降落伞，大家都很熟悉。模型火箭上使用的降落伞一般是圆形或正多边形的，市售降落伞多呈六角形，六个角上分别系有伞绳。降落伞的伞面多为塑料薄膜或丝绸。

图6.5 降落伞的折叠方法图示

现在，我们介绍一下，装伞的方法。装伞前，先要在筒体内塞入一个棉纸团(充当阻燃物，以防止高温燃气将降落伞烧坏)，其松紧程度以刚好堵住箭体筒段的内孔为宜。一般市售模型火箭的降落伞，可按图6.5所示步骤进行折叠，最后在折叠成圆柱状的伞端，包上一小块棉纸，再装入筒体内。为确保降落伞顺利推出筒体，可于绵纸团和折叠好的降落伞外，撒上适量滑石粉。对于参加比赛用的降落伞，一般面积较大，所以更应注意其折叠方法。以6根伞绳的降落伞为例：以伞心为顶点，以一伞绳接点与伞心连线为一边，折叠平整；以相邻伞绳接点与伞心连线为另一边，折叠平整后，对折覆盖到上面；再以其相邻伞绳接点，与伞心连线为一边，折叠平整后，再对折覆盖到上面；照此顺序折叠，折成斜三角形；然后参照图6.5的第二步，沿伞半径方向折成3或4叠，再卷成圆柱状；只是伞绳不要绕在伞外，而是将卷成圆柱状的伞的无绳端，用阻燃软纸包住后，装入箭体筒段；最后将伞绳以波浪形放入筒体内。比赛时, 为了延长留空时间，可将弹性绳的连接点固结在箭体筒段的质心处（外表面），使之水平下降。以延长留空时间（图6.6）。

飘带式回收装置较降落伞受气流的影响要小，而且降落速度快，回收的半径也要小得多。一般情况下，将飘带折叠成圆柱形装入筒体内。同样道理，需要塞绵纸团和在折叠好的飘带外包一小块绵纸，并撒上适量滑石粉。比赛时，为了延长留空时间，应该注意飘带折叠方法，一般折叠成锯齿状或弓形(图6.7)，弓形是在锯齿形基础上，再沿锯齿中间折叠一下就成。与降落伞留空模型一样，飘带的弹性绳连接点，也要固结在箭体筒段的质心处（外表面），如图6.8所示。

6.7 飘带的折叠方法

此外，需要注意的是：降落伞长时间装在箭体内容易老化变硬，造成折痕，在装伞前有必要用滑石粉对降落伞进行揉搓，以减少折痕的产生。

五、点火系统

点火系统包括点火装置(电点火头)和点火控制装置。根据使用场合和发射方式，点火控制装置有如下几种形式：点火控制器、齐发发射装置、发射控制仪和模拟发射控制台等。其主要作用是引燃电点火头，使发动机正常点火、工作。

点火控制器是最常用的单发点火控制装置，由电源(5号电池4节)、导线、安全键、通路指示灯和按钮等组成。点火控制器的使用方法是这样的：发射前先拔下安全键，由发射者保管；将控制器的导线与电点火头的导线连接好，然后待所有人员撤离后，将安全键插入控制器的插孔，电路指示灯亮，表示线路已经接通，可以点火发射了，按下按钮即可。如果电路指示灯不亮，则应该逐项检查电池是否安装到位、电线是否接触良好、点火头是否接通等等。如果电路系统正常而不能点火，则应该更换点火头。还有一些应该注意的问题，我们将在“安全检查”部分讲解。点火控制器的优点是体积小，便于携带，操作简便，适宜于野外单件操作。

齐发发射器是一种可同时发射多枚模型火箭的点火控制装置。它由电源、控制盒、安全键和多路点火导线组成。其使用方法与点火控制装置基本相同；不同的是，电源外接点火线路由“单路”变成了“多路并连”而已。使用时不能让任何一路点火导线短路。发射前要检测电源能量是否充足(外接电源建议使用12伏特蓄电池)。这种装置的特点是增加了模型火箭发射的趣味性和观赏性。

发射控制仪是一种多功能的点火控制装置，可按选定的时间间隔依次自动发射多枚模型火箭，同时还可以采用“一路多接”的方式进行齐发和间隔齐发。其主要组成部分有电源、控制电路和点火线路，操作时按操作说明书进行。其具有倒计时、线路检测、发射间隔调整等多种功能。

模拟发射控制台采用220伏特电源，具有发射塔控制、仿真语音系统、倒计时、点火、外接音响和控制指挥输入接口等多种功能。适合科学普及教育和娱乐场所使用。

第三节

安全检查

模型火箭发射前的各种准备工作做完以后，还要对发射的各个环节进行全面的安全检查。只有在确信发射不会对人员或周围的环境造成任何危害时，才能进行发射。此项检查包括发动机、发射架、回收装置、模型的可飞性、点火系统及发射场地等几个方面。

一、发动机

发动机安全检查分如下几部分：

检查发动机是否出自国家注册厂家的正规产品。不应该用假冒伪劣产品。

检查发动机是否受潮。主要是检查发动机的壳体和喷管是否受潮；受潮的发动机不能使用。

检查发动机是否受到严重挤压；严禁使用壳体出现裂纹、喷管受损的发动机。在大量使用发动机及比赛前，要对发动机性能及可靠性进行抽检。

二、发射架

发射架稳定性检查。包括发射架整体的稳定性、导向杆的稳定程度，导向杆和底座是否连接牢固；导向杆是否光滑等。

在无风的环境中，导向杆与地面的夹角不应小于60。如果有风，导向杆应朝着迎风方向作适当调整。

三、回收装置

检查弹性绳与降落伞(飘带)绳、头锥和箭体筒段连接是否牢固，以保证回收过程中，回收装置不会与箭体脱离。

检查降落伞(飘带)折叠得是否正确，要按说明书的规定去做。

检查绵纸团松紧是否合适及降落伞(飘带)的防护情况，以保证回收装置不会被烧环。

四、模型的可飞性

稳定性检查。模型要从结构上保证有足够的稳定性，或者说模型的整体应符合稳定性设计。

尾翼检查。尾翼应该粘接牢固，翼面光滑且与箭体轴线平行，几个尾翼均匀分布在尾段的圆周上。

导向管检查。导向管应粘接牢固，且与箭体轴线平行，如为两个导向管，应在一条直线上。

卡钩检查。卡钩应紧贴发动机套管，有足够的弹性，装上发动机后不应晃动。

五、点火控制装置

首要的是点火控制装置中的电池应符合规定的电压要求，安装时接触良好。两个接线夹 短路后，插入安全键，这时通路检查指示灯应该亮。两个接线夹应该保持干净，以确保其与点火头接触良好。

六、发射场地

检查发射场地是否符合《模型火箭安全规则》中有关的规定和要求。这里我们需要特别讲明的是：发射场地应该足够大，而且周围无易燃、易爆物品，无高架电线、大树、高大建筑物等。

第四节

模型火箭的发射程序

在组织模型火箭的发射活动时，特别是大型的发射活动时，应该明确分工，并制定一套严格的发射程序。发射时严格按照发射程序组织发射，这样既可以保证发射安全，又可以提高发射的成功率。

典型的模型火箭发射程序如下：

1)选择发射场地。发射场地应符合《模型火箭安全规则》有关的规定和要求。2)安置发射架。发射架应平稳地放置于地面，导向杆和发射架组合牢固、发射方向调整适当。

3)安全检查。按上一节所述安全事项进行检查，检查合格后才能进行下一步操作。4)组装模型火箭。按照要求组装回收装置、电点火头和发动机，将组装好的模型火箭平稳地安装在发射架上。

5)连接点火线。拔下点火控制器的安全键，所有人员撤离到5米以外后，再接通点火线。6)点火发射。待所有人员撤离到安全区以后，插入安全键，这时通路指示灯亮，按指挥员的点火口令进行点火发射。发射完毕，应立即拔出安全键，以免造成下次使用时意外点火。

7)回收模型火箭。模型火箭在回收装置的作用下安全落地后，由回收人员将箭体回收，以备再次使用。

第五节 发射高度和留空时间测量

进行模型火箭正式比赛时，有专用设备和专职人员进行观测记录。平时我们自己进行试飞时，也需要大概估计一下模型火箭的飞行高度。这里，我们介绍两种简单的，用目测估计高度的方法，它适用于没有风的天气；以及用秒表测量时间的方法。

一、高度测量和计算* 其一，在发射场上，我们画一个正三角形ABC，其单边长度最好等于或大于模型火箭的预期飞行高度，也可视场地大小确定。在C点放置发射架，在A和B点分别站立一名观 测者，当模型火箭从C点垂直起飞时，A、B两点的观测者以喊话(包括用无线电)或旗语形式联系，同时目测火箭飞行的最高点C’。各人自己估计自己的视角(火箭飞到最高点时，视线与水平面的夹角)α(图6.9)。这样，我们就可以按下面的公式计算火箭的飞行高度

式中，h1和h2分别为A和B观测到的高度，为二人观测到的平均高度。之所以采取正三角形的原因，以便判断两名观测者的视角差异，如果采用仪器观测，就可以依据场地采取任意三角形。

其二，在发射场上画一根长为模型火箭预期飞行高度两倍的直线AB(其长度以c表示)，如果有风，直线应与风向平行，在直线中点M设立发射架。当火箭垂直起飞时，A、B两点的观测者，同样以喊话等形式联系，同时目测火箭的飞行最高点C，两人各自估计自己的视角A和B。这样，我们即可按下式

计算火箭的飞行高度(图6.10)。

实际上，模型火箭不可能绝对垂直飞行，因此，前面的两种计算模型火箭飞行高度的方法只能是近似的。

图6.9 模型火箭飞行高度简测法1

图6.10 模型火箭飞行高度简测法2 如果有两架经纬仪，则可分别设于A和B点进行观测，通过第三者以声音或光学方法联系，使两架经纬仪同时观测到火箭飞行的最高点，则用上述的方法，可以更加精确地计算出火箭的飞行高度。参照图6.9，我们将直线AB定为基线，一般取AB=c=300米，在A点和B点各设一台经纬仪。模型起飞后，两台经纬仪跟踪飞行的模型火箭，当模型火箭达到最高点C’时，记下每台经纬仪的方位角和仰角，ACB==180-(1+2)，应用几何学方法可以计算出AC和BC的长度分别为b和a(C点是C’点在地面的垂影)：

以及A点测得高度h1和B点测得的高度h2： 及平均高度为

这与公式(6.1)~(6.3)是一样的。国际比赛中，每个观测点取两台经纬仪跟踪飞行中的模型火箭，并指定最好的一组经纬仪作为主要跟踪装置，首先使用其测量数据。计算高度时，要求每个测量点根据跟踪数据计算得到的高度，必须与两个测量点计算得到的高度相差不到10%。

二、留空时间测量

对于留空模型，模型飞行的总时间从模型在发射架上第一个动作开始，直到其飞行结束为止。精确测量飞行时间采用精密计时计。平时飞行时，可以采用秒表测量，测量者用目测观看模型起飞，同时按下秒表，到模型触地停止，即得模型飞行时间。通常，测量时间是有 限的，计时员只测到规定的时间，而不管模型还在继续飞行。如果模型飞行时间小于最大测量时间，则测到模型落地为止。

正式比赛时，视模型使用的发动机大小和回收装置不同，最大测量时间也不一样。例如，使用A型模型火箭发动机和飘带回收的模型火箭，最大测量时间为180秒；使用D型发动机和降落伞回收的模型火箭，最大测量时间为660秒。

第六节

发射现场故障处理

在发射和飞行的过程中，由于种种原因，常常会出现一些故障。这就要求我们，针对现场的具体情况，做具体分析，并且及时诊断出问题的所在，给予排除。通常会遇到这么几种故障：通电后发动机不点火，模型飞离发射架后摆动、倾斜、不开伞，或开伞后头锥与箭体筒段分离，等等。

在模型火箭装配完毕并正确地装到发射架上，如果点火通电后不能使发动机点火工作，这时，首先应该检查整个点火系统的接触状况是否良好；点火控制器所使用的电池是否符合要求，安装是否到位；如果这些都没有问题，就要检查电点火头，一般在发射场地，都采用更换电点火头的方法来处理这种问题。如果电点火头已经引燃，说明电点火头没有插到位，或发动机受潮。如果是前者，则重新插电点火头时一定要将电点火头与推进剂药柱接触；如果是后者，则应更换新开封的发动机。

如果模型火箭点火起飞以后出现摆动或者倾斜飞行，应该对回收的箭体做仔细分析：首先，检查模型火箭的尾翼安装是否符合要求，是否有倾斜或分布不匀的现象。补救措施是更换合格尾段，或更换箭体。其次，检查头锥和箭体的配合是否过松，如果配合太松，火箭起飞后，头锥就会在气流的作用下偏斜。补救措施是在配合面之间垫适量的纸片，或更换配合较好的头锥。

如果模型火箭正常起飞后不能正常开伞，应对回收后的箭体，检查其降落伞是否正确折叠（正确折叠的降落伞在箭体内应能自由移动）、绵纸团是否堵得过紧或过松（太紧则摩擦力大，太松则走气，易烧坏降落伞）。下一次组装时，应该注意做好这方面的工作。

2.水火箭制作方法教案 篇二

多种弹型防雹增水火箭发射装置由火箭发射架和火箭发射控制器两部分组成。其实物外型如图1所示。

火箭发射架由定向器、主支撑机构(上筒体和下筒体)、回转盘、车载道轨和地面固定基架组成。定向器采用铝合金材料一次成型工艺制做。上下筒体由2mm铁板卷焊而成,回转盘用模具浇铸成型加工。车载滑轨和地面固定基架用钢、铁等材料加工组装。

火箭发射控制器由电源电路、通道选择电路、指示电路、检测电路、升压电路和点火电路组成。通过电缆线与发射架相连。实物外型如图2所示,其工作流程框图如图3所示。

2 特点

2.1 定向器的发射导轨和导轨活动垫块均采用铝合金材料制做,导轨撑架用特制铝合金条加工成型,不锈钢螺丝连接组合,具有轻便、美观、防锈的特性。

2.2 采用不同大小的导轨活动垫块更换的方式,调整定向器装载不同火箭弹的装载容量。

2.3 发射控制器采用DC/DC模块升压、大电容储能、无触点固态继电器点火电路设计,保证了WR-98型、HJD-82A型、RYI-6300型、BL-1型火箭弹的回路阻值检测和点火发射能量的供给。

2.4 发射控制器及随机附件放置于带锁的包装箱内,该箱具有携带方便、安全防损的作用。

3 主要技术指标

4 火箭发射时火箭架受力分析

4.1 基本数据

Φ82mm火箭全弹质量8.3kg,火箭离轨速度40m/s,箭轨长度1.74m。火箭由静止状态经过0.05s时间发射出轨,其加速度为800 m/s2。

4.2 受力分析

火箭发射时高低射角为70°~45°,其受力如图4所示。

根据作用力与反作用力原理,火箭发射时产生的推力既为发射架受到的外力:

由计算看出:火箭在45°角发射时,发射架所受水平方向的力与垂直方向的力相等,随着发射角度的抬升,水平方向的力在减小,垂直方向的力在增大。

所以,在进行发射架整体设计、材质选型、生产工艺等方面要充分考虑这两个力的作用,其机械强度要远大于这两个力的冲击,由其是在垂直方向上。这也是该装置选择俯仰双丝杆结构的原因。

5 关键技术

5.1 导轨撑架用特制的铝合金加工成形、不锈钢螺丝连接组合构成,从根本上解决了导轨撑架生锈的问题。加工时对铣槽的深度、宽度和螺孔的定位共使用了3套特制的模具,保证了加工精度。组装时在不锈钢(M8)的螺杆上涂螺纹胶,旋紧后不再松动。

5.2 为了保证火箭出轨对定向器的稳定性要求,俯仰采用双丝杆结构。左旋丝杆和右旋丝杆上与轨道托架相连,下与旋转筒体(上桶体)相连,利用扇齿和锥形齿结合完成方向的转换。在水平方向上转动摇把,两丝杆同时升降,带动定向器俯仰。另外两丝杆加装不锈钢管外套保护,不但美观,重要的是防尘防水。

5.3 发射开关采用两组联动开关,其中一组连接固态继电器上,利用RC延时电路,推迟了固态继电器的导通时间,等点火电流经固态继电器到发射开关的另一组时,此开关已完全接实,从而消除了发射开关触点积碳的弊端,使点火电路更畅通。

6 创新点

6.1 火箭发射定向器能同时装载和定向发射四种不同规格的火箭弹。

6.2 车载流动发射和地面固定发射共用一个发射架架体结构。

6.3 火箭发射控制器能满足四种不同型号火箭弹回路阻值检测和点火发射的技术要求。

7 实用价值

7.1 车载流动作业与地面固定作业兼容,发射轨道口径可调并能扩展,满足了实际业务工作需求,避免了设备重复购置,减轻了农民负担。

7.2 由于能发射四钟不同规格的火箭弹,可根据天气条件,选用大、中、小型火箭作业,形成高、中、低或远、中、近的立体作业方法,提高火箭作业效益,降低作业成本。

8 小结

以上对多种弹型防雹增水火箭发射装置做了简要介绍,希望同行们和使用者提出宝贵意见,使该产品得到进一步的改进优化,完成成果转化和推广应用。有关发射架结构原理和发射控制器电路分析及操作规范等另文介绍。

参考文献

3.我的自制水火箭作文 篇三

前几天，茅老师下达了一条任务：自己去试做水火箭。

到了家里，我拿出一个空瓶子来，撕掉包装后。我用剪刀剪出了三个一模一样的四边形，当作尾翼，我在纸上贴好双面胶，固定了上去。我仔细地瞧了一下，发现有一个尾翼装得太偏了。(注意：如果有一个尾翼大小不一样或者位置装偏会导致水火箭的前进方向有偏差和飞行的距离变短。)我抓住那个位置不对的尾翼，用力地拔了起来，装了上去，一看，还是不对，我就又改变了它的位置……终于，经过了我三四次的实验和改进，那三个尾翼终于站在了它们的位置上，看了看钟，九点了，明天是星期五，我在慢慢地理会。

到了星期五，我惊异地发现我的`尾翼已经软化了，看来，用牛皮纸是不行的，那用什么才能代替它呢?X光片!我一下子想到了，我把它剪成了尾翼，放在一边，我想：怎样才能让X光片固定上去呢?过了一会儿，我想出了一个好办法，我拿起另外一个瓶子，把它的一段“腰”切了下来，套在瓶子上，使它们固定在一起，再用小刀切出几条缝，把尾翼插进小缝中，最后我用“塑料快干胶”使尾翼牢牢地固定在“火箭”上。这样一来，火箭就不会因为切得小口而漏气、漏水了。

我又在前面套了一个圆锥形塑料的盖子，再用“塑料快干胶”固定祝最后，我拿起水火箭，开始检查它的各个地方，不断地用胶水固定。经过了我十分钟地检查后。我拿起一张彩纸，贴了上去，庄重地写上“裘宇柯一號”。就这样，一艘“水火箭”大功告成了。

4.水火箭实践项目的实施与反思 篇四

[内容摘要]普通高中通用技术课程应该以实践项目为载体，更好地让学生体验技术设计、制作、试验与探究活动。而实践项目的选择实施有很多方面的限制。本文重点介绍了在教学过程中尝试以水火箭的设计为实践项目的做法，分析了优点以及需要注意的一些问题。[关键词]水火箭 实践项目

针对高分低能，创新能力缺乏的现象，在高中新课改背景下，以提高学生的技术素养，培养学生的实践和创新能力的《通用技术》课程应运而生。通用技术成为了实施素质教育的一门重要课程，自开设以来，就博得了广大师生和教育工作者的极大关注。作为一门推崇设计创新，注重操作实践的课程，如何在课堂有限的时间内既完成两本书的理论教学任务，又能让每个学生亲手体验操作，成了通用技术课堂活动设计最需要解决的问题。身为通用技术教师应该做好实践项目的设计，引导学生“在学中做，在做中学”。在今年的教学过程中，我尝试了水火箭设计的实践项目,既将涉及的知识点串联起来，又激发学生动手兴趣，最终取得了较好的成效。

水火箭的制作原本是物理科目里的一个经典活动，但是由于高考压力，很少教师会利用物理课指导学生制作发射水火箭。而水火箭的设计在通用技术学科强调的是设计，包含了设计所需经历的全过程：提出问题、方案设计、原型制作、技术试验、优化设计，成为通用技术实践项目的一个不可多得的经典案例。在设计的实施过程中，我努力以培养学生的技术素养为目标，强调了学生动手参与制作，在制作中体验课本知识的应用，把知识贯穿在操作过程中，让学生学以致用。如利用结构的两个性质稳定性和强度指导水火箭的制作；利用方案上的草图、装配图和尺寸标注来加强分工和辅助制作，以提高同学们的读图交流能力。利用流程的知识来解决小组合作分工，以提高制作效率。利用系统的整体性和相关性解决水量的多少问题。利用设计评价的知识，在每个阶段都有文字或数据记录，确保了整个设计按计划顺利完成。利用分析试验失败的原因，引导学生提出并明确新的问题，通过优化原有设计，解决问题。

过程是漫长的，结果是喜人的。在设计制作的近两个月时间里，总共有31枚水火箭成品进行了142次试验飞行，其中由高二（3）班制作的600ML双槽可拆卸式尾翼水火箭以94米的飞行距离勇夺桂冠。水火箭设计作为通用技术实践项目有以下主要优点：

1、设计水火箭是高中生最感兴趣的一项综合活动，制作所需材料及工具简单，操作上也是他们力所能及的。

2、水火箭的设计过程不是一成不变的。有很多因素，比如重心、风向、风速、装水量多少等都会对结果造成影响，需要不断的试验和改进设计。

3、融入设计的一般过程，对学生巩固和运用所学知识有很大的帮助，提供动手实践的机会，让每个参与的学生都能亲身体验设计的全过程，间接经验（知识）和直接经验（实践）相结合，使学生真正明白学了知识是来用的。

4、以小组形式合作完成设计，既可以扩大学生合作交流的机会，增强团队意识，又可以发挥每个成员的才能。既有分工又有合作，加强了人际间的交流。

5、设计多样化，可以培养同学的创新能力。水火箭设计以水和压缩气体为动力源，以飞行高度或者飞行距离为主要目标，对外形、大小、连接方式均不做过多要求，因此给学生留下了较大创新的空间。如果条件允许甚至可以开发拥有可控发射架、压力可视化、微型摄像头拍摄、降落伞回收、无线电定位、多级分离、捆绑发射等更多子系统的水火箭系统。

作为指导教师在设计的实践中需要注意以下几个问题：

1、安全问题。水火箭采用压缩气体为动力具有很强大的能量，在水火箭试飞试验的时候应向学生强调水火箭不能对着人发射，围观的同学也尽量站在发射架后面并保持一定的距离，以免发生水火箭伤人的情况。尤其是首次试验的时候，由于对水火箭性能不是十分了解，对于水火箭的飞行线路很难预测。高二（2）班一个小组制作的水火箭，在第一次发射的时候因为尾翼和整流罩脱落，原本预计向前飞行的水火箭突然向右偏转近180度，幸好当时是分批组织试验，围观的学生不多，否则后果会比较严重。

2、失败指导问题。这个情况主要出现在首飞的时候，当梦想与现实产生极大反差的时候，对学生设计热情影响是相当大的。在试验之前先分析可能出现的各种情况以及产生的原因，既可以降低期望值，缩小差距，也可以促使学生考虑周详，避免一些低级失误。在试验之后，及时的点评试验的情况，适当地予以鼓励，并建议学生改进的方向。还可以让学生观察其他小组试验的情况，交流和总结经验，从失败中获得有用信息。

3、试验组织问题。一开始学生的热情是相当高涨的，都迫不及待的想进行试飞，这个时候往往是纪律最为混乱的时候。除了一开始要设计好试验的流程以外，必要的时候实行分组试验或者多请几位同事帮忙也是需要的。