昨日下午,全国首颗中学生气象探空火箭“前海·宝安·飞燕一号”以10公里飞行高度,刷新国内中学生航天实践纪录。
这一创举,既彰显了“院士顾问+企业导师+院校专家”航天教育三级指导体系卓有成效,也标志着青少年航天科普教育迈入工程化、系统化新阶段。
中学生团队主导航天系统工程
跨省协作实现硬核突破
“飞燕一号”作为我国首颗完全由中学生自主设计的10公里级探空火箭,其研制始于2024年6月26日,历经了高强度的技术攻关。
当时,来自深圳、北京、河北、山东等地的中学生航天爱好者,利用暑假前往北京锦绣航天科普基地开展集中学习、方案论证并完成了“飞燕一号”的初步设计。之后,他们回到各自学校,利用业余时间不断优化设计和反复试验。经过近1年时间的努力,团队按照火箭研制的规范流程,系统性完成了火箭的设计、加工、集成、装配和测试任务。
“飞燕一号”火箭系统分为气动结构、航电载荷、地面站三大分系统,采用冯卡门流线型头锥与四片尾翼布局设计,以确保超音速飞行稳定性;自主研发的航电系统,实现飞行数据实时传输与黑匣子存储双保险。尤为瞩目的是,除发动机采用成熟工业产品外,包括总体设计、箭体结构、部组件集成等核心环节,均由中学生团队独立完成。
其间,“飞燕一号”中学生研制团队展现出卓越的工程素养:总指挥高乐(山东省沂南第一中学)统筹23个技术小组,制定了457项研制节点;航电设计师刘嘉颢(唐山路南职校)开发的数据采集系统,实现每秒5000次采样频率,可以实现飞行中重要数据的采集、地面站传输以及其他数据的保存回收;地面站系统设计师王君毅[深圳市新安中学(集团)燕川中学]搭建的遥测系统,可在10公里半径内实时追踪火箭姿态。
“飞燕一号”总设计师王裕宁同学在火箭发射成功后接受记者采访时表示:“从原6公里设计目标到实际突破10公里,团队成员跨省、在线协作,先后通过了100多次气动仿真,优化了尾翼参数,最终让火箭在2马赫速度下仍保持0.5度以内的偏航角,为成功发射并飞天10公里奠定坚实基础。”
院士专家无偿护航青春航天梦
三级指导培塑未来精英
“‘前海·宝安·飞燕一号’项目,是中学拔尖创新人才培养的一次大胆实践。”深圳市新安中学(集团)燕川中学党总支书记邹小新昨日介绍:“该项目汇聚了航天领域的顶尖智力资源。在专家指导下,王裕宁等‘00’后学生工程师累计完成100小时风洞试验、10次全系统联调,其工程管理能力已经达到本科毕业设计水平。”
记者进一步了解到,飞燕一号的成功发射,既离不开陕西中天火箭技术有限公司提供了火箭发动机,也离不开“院士顾问+企业导师+院校专家”三级指导体系的强大赋能。
面对“飞燕一号”中学生研制团队的青春航天梦,总技术顾问龙乐豪院士全程指导气动设计,其提出的“冯卡门曲线迭代算法”使头锥减阻效率提升18%;总设计师导师李健(陕西中天火箭总经理)、刘百奇(星河动力董事长)则带领学生,完成了箭体结构强度验证;机械加工导师南京机电职院王国珍教授团队,指导学生操作五轴联动数控机床,实现毫米级加工精度。
创新人才教育研究会执行会长李春林指出:“这种大师带徒模式,让中学生直接接触航天前沿技术,其教育价值不亚于科研成果本身。”
教育革新催生人才培养新模式
飞燕二号目标锚定30公里
“当同龄人还在解物理题时,这些‘00’后的孩子已在解决真实航天工程问题。”论及“飞燕一号”团队,该项目国防教育顾问宋明亮大校评价:“这是军事科技后备人才培养的重大突破。”
为助力科技强国建设,宝安教育系统积极推进教育部“拔尖创新人才早期培养”计划试点项目,自建校伊始便确立航天教育办学特色的燕川中学,更是积极与中国航天科技国际交流中心合作,高标准打造了航天科技体验馆、太空工程实践室和航天卫星工程实践室。
同时,该校构建了“基础课程+特色课程+项目实践”三级培养体系,为学生提供全面而深入的航天知识学习和实践机会。在全校普及航天素养提升课程的基础上,还特别为钱学森班、航天班开设《卫星测控与天地通联》《火箭探索》(高阶)、《太空车》(高阶)等校本课程,每周安排一次项目式学习课程,由本校航天导师授课。
不仅如此,该校借助“飞燕一号”项目,开创了“三融合”教育范式——校企融合,携手星河动力等企业,开放了火箭振动试验台等高端设备;跨学段融合,联合南京机电职院,提供精密加工实训,实现中职-普高-高校技术链衔接;跨学科融合,燕川中学融合物理、材料、编程等6大学科知识,编写了国内首部《中学生航天工程实践教程》。
上述三级培养体系和“三融合”教育范式,成为“飞燕一号”项目的“孵化器”,以及“飞燕一号”飞天的澎湃动能。
如今,随着“飞燕一号”的成功回收,该校学生研发团队同步启动“飞燕二号”研制计划,目标直指飞天30公里。
对此,该团队总技术顾问龙乐豪院士表示:“今天,他们设计的是探空火箭。明天,或许他们就是长征系列的新一代设计师。中国航天的未来,正在这些青少年的努力下蓬勃生长。”宝安日报记者 刘正金