严禁尝试轨道级射:私人火箭无法达到第一宇宙度(ks)。
轨道计算&流体力学极简实践指南:
(附低成本验证方法,适合动手党)
一、轨道计算(以立方星为例)
核心公式查
环绕度:v=√gr
(g=万有引力常数,=地球质量,r=轨道半径)
近地轨道(leo,ook):v≈ks
个人不可行:需要火箭提供Δv>ks(家用化学燃料无法实现)。
低成本验证方案
替代实验:用水火箭+追踪器模拟微重力段:
水火箭射至oo高度→抛物线轨迹段(约秒微重力)→测试传感器数据。
工具:openrocket仿真软件(预测弹道)。
学习资源
软件:
kerbaspaceprogra(游戏学轨道力学)
orekit(开源航天库,pythonjava可用)
书籍:《fundantasofastrodynaics》(bate&ueer)
二、流体力学(气动热控设计)
探测器气动问题
关键挑战:
再入加热(仅限返回式探测器,表面温度可达oooc+)。
个人不可行:需碳纤维隔热层+主动冷却(nasa用烧蚀材料)。
低成本实验
风洞替代方案:
电风扇+烟雾笔:观察探测器模型(d打印)气流分离。
高摄影:用手机拍下落体(如乒乓球)的尾流涡旋。
热控测试:
将电路板放入烤箱(oc)→贴导热硅胶+铝箔测试散热。
核心公式
雷诺数:re=pvlμ(判断气流层流湍流)
热传导:q=kaΔtd(k=材料导热系数)
工具推荐
仿真:
su(开源cfd软件,需高性能电脑)
ansysstudent(免费版支持小模型)
教材:《aerodynaetgstudents》(houghton)
三、关键结论
轨道计算→只能模拟,无法自制入轨设备(需火箭)。
流体力学→重点学习气动外形和热管理,用简化实验验证。
下一步建议:
若想深入轨道力学,用orekit模拟卫星变轨。
若研究流体,从无人机设计切入(更贴近实际应用)。
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