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Project
WINDBREAK 「破風」

願破狂風,乘千里浪,以穿蒼穹,俯萬頃原

任務介紹

破風計畫 "WINDBREAK" 是 ISP 旅程的先驅。它是 ISP建造的首個總衝量突破M級的載具,也是我國首個於美國發射的全實驗性載具,該箭的全部次系統皆為實驗性。

該飛行體於 2023 年 6 月 2 日美國加州FAR發射試驗場成功發射,最終飛行高度約為3000公尺,攜帶了一個 3U 立方衛星模擬體(Dummy)和一部滑翔機,以及其實驗性的機身、航空電腦、降落傘和固體發動機。

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「風浪的存在造就了挑戰的意義
惟有踏出溫室之外劫經險難
靠自己親手推開新世界的大門
才能看見他人所不見之光景」

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PERFORMANCE

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Apogee
2,970 m
Max Velocity
332.9 m/s
Max Mach
M1.0 (Transonic)
Time to apogee
26.685 s
Motor Designation
MQ-13000
Avionics Designation
ISP-32 v2
Recovery Method
SD-1C1D

*以上數據皆為實際飛行測試航電系統量測並分析之最終結果。其數值之有效位數以箭載測量儀器之最大精度為準

OVERVIEW

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CASE

E-Glass

​全箭100%由ISP親手纏繞、成形、固化、表面處理。
採用自研的玻璃纖維纏繞技術與自行研製的纏繞機台,採用自行研製的AF-1製程。

NOSECONE

O-Give

因飛行速度達穿音速,權衡開發時間與學生能力之下使用O-Give作為鼻錐幾何構型,並使用3D列印與環氧樹脂製造。

RECOVERY

SD-1C1D

本次回收系統搭載一具直徑三公尺的主傘與直徑一公尺的副傘。
採用單次部署爆炸開傘的觸發方式同時投放主副傘。主副傘的設計與製造也皆是ISP自行負責。

AVIONICS

ISP-32 v2

本次任務採用ISP自研的旗艦航電 ISP-32 v2。其搭載IMU慣性測量單位、氣壓計、GPS全球定位系統、通訊系統、與簡滾控制。支援10公里範圍之通訊與實時圖像傳輸。

PROPULSION

MQ-13000

發動機採用自研的第四代固態引擎MQ-13000 v3。燃料的製造採用團隊自研之第三代的KNSB製程,是迄今為止ISP所設計與製造過最大推力、最大衝量的發動機。其理論平均推力達2108N,總衝量達到13356 Ns,發動機規範為N級。

PAYLOAD

-

本次任務攜帶一顆自研的3U Cubesat,一台滑翔機。3U的立方衛星上將原本預計置放科學酬載處移除改為RCS系統,目標是在部署酬載後停止立方衛星慣性旋轉。

STRUCTURE

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​箭身

WINDBREAK「破風」的箭身採用非預浸全玻纖強化技術,在原本的纖維結構體上纏繞玻纖並直接進行固化與成形,省去脫模的過程也同時強化纖維本身。

鼻錐

因飛行速度達穿音速,權衡開發時間與學生能力之下使用O-Give作為鼻錐幾何構型,並使用3D列印與環氧樹脂製造。內部至有空腔存放比賽需求的水,在達到制高點時會觸發部署裝置將水體拋撒至空中。

尾翼

本次任務翼面採梯形翼設計,其目的在於降低翼面落地後衝擊地面而損毀導致比賽失分。

製程

本次任務製程使用自研的AF-1製程。因為使用了非預浸布,為了提升樹脂塗抹得均勻度,ISP自製了由PID控制旋轉速率的上膠架,使用滾筒的方式讓箭體可以旋轉。在上膠完後啟動控制器進行旋轉,使未乾的膠不會因為重力往其中一邊集中,失去原本的均勻性。

AVIONICS
​ISP-32 v2

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ISP-32 v2 是ISP自研旗艦型航電板"ISP-32"系列的第二個迭代版本。將流程飛控、姿態偵測、高度偵測、全球定位系統、慣性控制、開傘部署、影像傳輸、箭載地面點火全部集成在這一塊小巧又強大的航電板上。

PROPULSION
MQ-13000 v3

發動機採用自研的第四代固態引擎MQ-13000 v3。燃料的製造採用團隊自研之第三代的KNSB製程,是迄今為止ISP所設計與製造過最大推力、最大衝量的發動機。其理論平均推力達2108N,總衝量達到13356 Ns,發動機規範為N級。

Max Thrust
3,452 N
Avg Thrust
2,529 N
Total Impulse
13,733 N-s
Specific Impulse
106.3 s
Burn Time
5.431 s
Propellant
KNSB

*以上數據理論計算數值,與實際結果之間存在差距

PAYLOAD

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本次任務攜帶一顆自研的3U Cubesat,一台滑翔機。3U的立方衛星上將原本預計置放科學酬載處移除改為RCS系統,目標是在部署酬載後停止立方衛星慣性旋轉。

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內容

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流程

  • 3U 立方衛星

  • 滑翔機

  • RCS系統

  • ​獨立航電

  1. 投放後開啟降落傘

  2. 開啟反應輪控制(目標是停止衛星旋轉)

  3. 降至 400 英尺 (約 120m) 投放滑翔機

  4. 落地後停止反應輪並投放探測車

時間表

  • 2022/08

  • 2022/10

  • 2022/11

  • 2023/01

  • 2023/02

  • 2023/03

  • 2023/04

  • 2023/06

計畫開始

​試驗型發動機 I (MQ-9000 v1) 推力測試完成

前沿整合飛行測試 I 完成

試驗型發動機 II (MQ-11000 v1) 推力測試完成

前沿整合飛行測試 II 完成

全酬載關鍵設計審查 完成

飛行體全箭整合 完成

​最終飛行測試 計畫收束

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