2020-09-15 交大「ARRC前瞻火箭研究中心」 完成全球首次混合式火箭空中懸浮飛試

交大「ARRC前瞻火箭研究中心」 完成全球首次混合式火箭空中懸浮飛試
交通大學「前瞻火箭研究中心」,是全球混合式火箭研究領域首次完成空中懸浮飛行測試的技術團隊。(交大火箭團隊提供)

由交通大學「前瞻火箭研究中心」(ARRC, Advanced Rocket Research Center)研製的HTTP-3AT混合式火箭於2020年9月8日下午3點半在ARRC火箭測試場進行第6次空中懸浮飛行測試,飛行時間25秒。過程中火箭於腳架上緩慢升空,並於空中懸浮飛行,最後緩慢降落,飛行控制全程符合預期,且順利完整回收。此乃全球混合式火箭研究領域首次完成空中懸浮飛行展示的技術團隊。

由四顆引擎推動的HTTP-3AT混合式火箭全球總長度3.5公尺、直徑50~70公分,起飛重量約300公斤。此次測試目的是為了驗證明年大型混合式雙節火箭 (HTTP-3A)中第二節火箭自主飛行姿態與位置控制能力及多項次系統功能性測試,確認團隊自行開發的"ZIYASim"6自由度任務分析模擬器的飛行任務模擬準確性。HTTP-3A中包含成大何明字教授所主導開發的航電系統與國家太空中心研製的GPS接收機在高控制精準度需求的穩定性與航電系統硬即時控制能力;由北科大林信標教授所主導開發的上下鏈航電通訊系統;由交大吳宗信教授主導開發的120公斤推力等級的戴菊(Sam-á-Tsiáu)混合式引擎推進系統,搭配靈敏且高精準度的推力向量控制系統與推力控制閥門系統。藉此測試,ARRC成為全世界混合式火箭開發團隊中,第一個完成懸浮飛行測試的團隊;更甚於此,團隊同時完成火箭回收所需要的垂直起飛垂直降落(vertical takeoff vertical landing, VTVL)技術初步驗證,技術可媲美液態火箭。

此測試已確認火箭所有次系統皆如預期作動,達到火箭自主飛行控制所需的技術能量,感激科技部長期的研究經費投入,更感謝企業界自成立起,在不同時期、在ARRC需要協助時,慷慨以技術或金援協助ARRC一臂之力。從2015年第一次至2020年第二次的群眾集資、傍著廣大熱情的群眾一分一銀的贊助與鼓勵,ARRC才能走到今日。本團隊由15位正職研究員與超過30名的各大學、碩博士生所共同組成。中心於2012年由吳宗信特聘教授於交通大學創立,並擔任中心主任。

HTTP-3A計畫為科技部補助的探空火箭計畫,ARRC更自主進一步挑戰為「類衛星載具」火箭計畫,最終目標是攜帶實驗方塊衛星酬載飛至100公里以上高度進行太空科學實驗。其中酬載次系統包含交大電物系羅志偉教授與機械系鄭泗東教授所帶領的量子通訊微衛星系統,可應用於火箭飛行定位,及機械系陳宗麟教授所帶領研發的高動態雙GPS天線接收系統。另更有由銘傳大學余仁朋教授所開發的互動式飛行資料可視化系統,及國立台灣海洋大學黃俊誠教授負責的火箭氣動外型計算流體力學分析協助計畫順利進行。

 

補充資料:
相較傳統探空火箭計畫,「類衛星載具」火箭不需發射架輔助即可垂直起飛,其飛行控制系統更接近衛星載具火箭。
類衛星載具定義條列如下:
1. 有能力依規劃軌跡與姿態飛行至次軌道,進行科學或工程實驗;
2. 火箭引擎技術性能真空比衝值須超過300秒,且具推力及推力向量控制技術並可執行重新點火;
3. 火箭具類衛星載具導引導控(Guidance, Navigation & Control; GNC)能力;
4. 具Hard RTOS (即時作業)航電軟、硬體系統;
5. 採用輕量化結構,如碳纖維複材技術與其他相關材料。

懸浮飛行測試影片連結:https://youtu.be/H2boUAMaMMs