5月14日下午，在廣東陽(yáng)江海陵島，銀色機(jī)身的“逸仙-3號(hào)”火箭靜立在簡(jiǎn)易發(fā)射架上。它高4.5米，直徑0.6米，重量約1噸，在動(dòng)輒數(shù)十噸的運(yùn)載火箭家族里顯得有些“嬌小”。但它即將挑戰(zhàn)的是可回收火箭的業(yè)界難題：垂直起飛，懸停，再垂直降落，而且必須落回附近地面上指定范圍內(nèi)。

當(dāng)天是個(gè)陰雨天，且有風(fēng)，給火箭的發(fā)射帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)，但是中山大學(xué)航空航天學(xué)院吳志剛教授團(tuán)隊(duì)很有信心。點(diǎn)火！發(fā)動(dòng)機(jī)轟鳴聲打破海邊的寧?kù)o。火箭拔地而起，升至預(yù)定高度后，穩(wěn)穩(wěn)懸停，隨后它微微調(diào)整姿態(tài)，開(kāi)始減速下降，穩(wěn)穩(wěn)著陸在白色圓環(huán)靶心。整個(gè)過(guò)程只有30秒鐘左右，但每個(gè)環(huán)節(jié)完全按照原計(jì)劃完成，試驗(yàn)圓滿成功。

中山大學(xué)航空航天學(xué)院是中山大學(xué)深圳校區(qū)首批建設(shè)的工科學(xué)院之一。這是國(guó)內(nèi)首枚由高校主導(dǎo)研制的面對(duì)稱(chēng)可回收液體火箭。中大師生團(tuán)隊(duì)共同攻克火箭垂直起降關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低空飛行。

“逸仙-3號(hào)”火箭。

攻堅(jiān)“垂直起飛，垂直降落”

“逸仙-3號(hào)”要完成的任務(wù)，在航天領(lǐng)域有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的縮寫(xiě)：VTVL，即垂直起飛、垂直著陸（Vertical Takeoff,Vertical Landing）。這是可重復(fù)使用火箭的核心技術(shù)——它決定了火箭能否在完成任務(wù)后安全返回地面，經(jīng)過(guò)檢修再次發(fā)射。

傳統(tǒng)火箭是一次性的，昂貴的發(fā)動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)、貯箱全部在大氣層中燒毀；而VTVL讓火箭像直升機(jī)一樣垂直降落，降低發(fā)射成本，也為未來(lái)“航班化”高頻次發(fā)射鋪平了道路。

但VTVL的技術(shù)難度較高，涉及氣動(dòng)、制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制、推力調(diào)節(jié)、結(jié)構(gòu)輕量化等多個(gè)跨學(xué)科領(lǐng)域。任何一個(gè)微小失誤，都可能導(dǎo)致失敗。

“逸仙-3號(hào)”采取了面對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)老師、航空航天學(xué)院副教授張亮解釋?zhuān)骸皞鹘y(tǒng)軸對(duì)稱(chēng)火箭返回時(shí)是垂直下來(lái)的，靠柵格舵減速。相比傳統(tǒng)的軸對(duì)稱(chēng)火箭，面對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)能在大氣層內(nèi)提供更好的升力和姿態(tài)穩(wěn)定性，可以提供更大的減速效果，尤其適合垂直起降回收。”

值得關(guān)注的是，“逸仙-3號(hào)”研究的是二子級(jí)回收火箭的重復(fù)使用技術(shù)，難度比一子級(jí)更高。“國(guó)內(nèi)在這塊目前還沒(méi)有其他單位開(kāi)展飛行實(shí)驗(yàn)，我們做的是創(chuàng)新研究。”張亮說(shuō)。

“逸仙-3號(hào)”于2025年1月正式啟動(dòng)。張亮在航空航天學(xué)院開(kāi)設(shè)了7年的《科研創(chuàng)新訓(xùn)練課》，這門(mén)課一直帶著本科生做小火箭，鍛煉總體設(shè)計(jì)、加工組裝、控制算法等能力。正是多年的積累，讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)敢于挑戰(zhàn)這一難題。

等待發(fā)射的“逸仙-3號(hào)”火箭。

他們是學(xué)生，也是工程師

在這枚火箭的研制中，有很多學(xué)生參與了進(jìn)來(lái)，其中10位學(xué)生發(fā)揮了重要作用，包括5名本科生、5名研究生。學(xué)院為他們配備了六位不同專(zhuān)長(zhǎng)的導(dǎo)師，組成師生團(tuán)隊(duì)，共同協(xié)作攻關(guān)。

2022級(jí)航空航天工程專(zhuān)業(yè)本科生金兆銘在項(xiàng)目中擔(dān)任副總師，參與了從設(shè)計(jì)到研發(fā)到制造的全流程。他說(shuō)：“我印象深刻的是著陸腿的研制過(guò)程，最開(kāi)始我設(shè)計(jì)了一版用套桿形式的著陸腿，但仿真計(jì)算后發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠，腿的關(guān)節(jié)處受到的應(yīng)力太大，會(huì)導(dǎo)致變形甚至斷裂，不足以支撐火箭。”

三次大改、無(wú)數(shù)次小改，才成為現(xiàn)在的樣子，并最終通過(guò)了試驗(yàn)。金兆銘說(shuō)：“在參與過(guò)程中，我鍛煉了解決問(wèn)題的能力，對(duì)火箭的研發(fā)有了更全面的了解，也更堅(jiān)定了繼續(xù)在這個(gè)領(lǐng)域深造的想法。”

“在現(xiàn)場(chǎng)，看到火箭一點(diǎn)一點(diǎn)組裝起來(lái)，那一刻，我對(duì)從夢(mèng)想到現(xiàn)實(shí)有了實(shí)感。”航空航天學(xué)院機(jī)械專(zhuān)業(yè)2024級(jí)研究生張璐明感慨道。他擔(dān)任伺服結(jié)構(gòu)主任設(shè)計(jì)師，負(fù)責(zé)火箭的前后舵面及偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。“我是第一次參與到火箭的設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程，從設(shè)計(jì)方案到優(yōu)化，再到實(shí)物制作和裝配，我深度參與了一個(gè)完整的項(xiàng)目流程，從理論到實(shí)踐，我對(duì)火箭更有熱情了”。

學(xué)生深度參與到各個(gè)環(huán)節(jié)。張亮老師提到，大家經(jīng)常參與討論方案，“晚上十點(diǎn)多，隨時(shí)隨地打開(kāi)騰訊會(huì)議，溝通設(shè)計(jì)進(jìn)展”。這種跨專(zhuān)業(yè)、高強(qiáng)度的協(xié)作，讓課堂知識(shí)在真實(shí)的工程中得到了檢驗(yàn)。培養(yǎng)“學(xué)習(xí)力、思想力和行動(dòng)力”，以及“以研帶學(xué)、以學(xué)促研”的育人方式，在這枚火箭上得到了最直接的體現(xiàn)。

在現(xiàn)場(chǎng)的師生團(tuán)隊(duì)。

由深圳高校與深圳企業(yè)聯(lián)合完成

本次試驗(yàn)火箭由中山大學(xué)、深圳馭龍航天科技有限公司等聯(lián)合完成設(shè)計(jì)、研發(fā)與關(guān)鍵部件集成制造。項(xiàng)目探索了“廣東設(shè)計(jì)、制造、飛行”的產(chǎn)學(xué)研融合新路徑，實(shí)現(xiàn)了在粵港澳大灣區(qū)域內(nèi)全產(chǎn)業(yè)鏈條閉環(huán)，顯著縮短了研發(fā)周期、降低了試驗(yàn)成本。

“逸仙-3號(hào)”的低空試飛成功，只是一個(gè)開(kāi)始。張亮副教授透露了未來(lái)的路線圖：“預(yù)計(jì)今年底，完成10公里高度的大姿態(tài)翻轉(zhuǎn)著陸飛行試驗(yàn)。再下一步，就是亞軌道發(fā)射。”這將驗(yàn)證高精度著陸方法的有效性。

未來(lái)，中山大學(xué)航空航天學(xué)院計(jì)劃依托可重復(fù)使用火箭平臺(tái)，開(kāi)展亞軌道科學(xué)實(shí)驗(yàn)等任務(wù)，并在智能空天系統(tǒng)等前沿領(lǐng)域持續(xù)深耕。中山大學(xué)持續(xù)大力推動(dòng)相關(guān)學(xué)科發(fā)展以科技力量奔赴浩瀚星河，接力探索、逐夢(mèng)空天，為中國(guó)航天事業(yè)貢獻(xiàn)來(lái)自高校的創(chuàng)新探索樣本。

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中山大學(xué)航空航天學(xué)院成立于2017年5月，是中山大學(xué)深圳校區(qū)首批建設(shè)的工科學(xué)院之一。2018年6月，中山大學(xué)工學(xué)院應(yīng)用力學(xué)與工程系整體并入航空航天學(xué)院。依托中山大學(xué)多學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)和粵港澳大灣區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略、深圳建設(shè)中國(guó)特色社會(huì)主義先行示范區(qū)戰(zhàn)略，學(xué)院在科研平臺(tái)建設(shè)、重大項(xiàng)目推進(jìn)方面進(jìn)展順利，已與國(guó)內(nèi)多家相關(guān)業(yè)務(wù)的主管單位、科研機(jī)構(gòu)、工業(yè)部門(mén)建立了良好合作關(guān)系，一批重大項(xiàng)目已經(jīng)或正在落地。

采寫(xiě)：南都N視頻記者 伍曼娜 通訊員 李建平