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# System prepended metadata

title: Project Afterlight計劃書
tags: [Project Afterlight, System]

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# INTRODUCTION
## 總計劃目標
製作一隻飛行高度1km的硝糖火箭，並且能夠乘載4公斤的酬載穩定飛行，同時配有航電系統以及回收系統。
## 系統架構
![image](https://hackmd.io/_uploads/HyDYPMCrT.png)

### 次音速鼻錐
製作一個適合在次音速飛行，且形狀阻力最小的鼻錐
材料為PLA和環氧樹脂。
### 箭身
直徑6吋，由玻璃纖維和環氧樹脂組成的複合材料結構，控制其比例與密度使得火箭有堅固的結構足以承載所有次系統，並且大幅度降低其重量，以及承受發動機高溫環境。
### 尾翼
設計並製作適當形狀與大小，以進行火箭穩定度控制。使用玻璃纖維複合材料。
### 回收系統
製作開傘系統，包含黑火藥開傘機構與主傘。目標為使火箭減速墜落，但同時不會大幅度影響火箭原本下落軌跡。
### 酬載
直徑5吋(12.8cm)/高度50mm，重量4kg的圓柱結構材料。
### 航電系統
負責地面點火，以及利用IMU讀取火箭飛行軌跡以及姿態，氣壓計進行飛行高度偵測，並在最高點傳送信號啟動回收系統，在適當的時機開傘。進行箭體飛行影像錄製，建立地面接收站接收數據。
### 硝糖發動機
使用KNSB固態燃料，設計具有穩定推力、低成本的火箭發動機
## 測試設備
### 發動機推力測試
申請歸仁航太中心液推實驗室推力測試台
* 申請許可：需要透過指導老師的認可與申請
* 測試平台限制：待與教授確認
### 火箭發射架
在發射以前提供火箭支撐，並在發射初期穩定火箭的姿態以及導向。
## 製作環境
### 金屬加工
* 場地&專業技工陪同：希望和機械系/航太系工廠合作

### 推進劑製作
* 場地：航太系館 燃燒實驗室
# 任務流程
![image](https://hackmd.io/_uploads/HJlNt3xHp.png)
### i. 航電系統初始化並檢查各系統是否正常運作-->點火 & 起飛
本階段航電系統會先初始化並檢查各系統是否正常運作。檢查完成後會回傳地面站訊息，並開始等待地面站倒數訊息。一旦倒數開始，航電板會開始記錄各式數據，並且同時等待地面站是否傳送終止訊息。若無接收任何終止訊息，則傳遞訊息給地面點火器並點火起飛。
### ii: 火箭飛行速度到達超音速-->引擎熄火
本階段火箭起飛離開發射架，此階段為最重要且最容易失敗的階段。容易因為穩定度不足導致火箭失控。穩定度不足可能由箭體流體引起或離架速度不足導致。起飛後至發動機熄火期間，火箭會加速至超音速階段並在發動機熄火前降回亞音速。
### iii: 火箭減速並抵達最高點-->爆炸開傘
當火箭飛行至??秒時，將會抵達最高點。此時航電系統釋放訊號爆炸開傘，並且檢測是否開傘成功，若開傘失敗則在火箭離地20公尺時關閉所有電子設備。




# Requirements
## 系統功能運作要求
### Structure
* 鼻錐
* 箭體
* 回收系統
* 發射架

可調仰角 移動式 離架速度 長度 離架力矩
### Propulsion
* 金屬發動機
* 推進劑
* 推力測試
### Avionic
* 地面點火系統
* IMU
* 氣壓計
* 數據回傳
* 開傘訊號
* GPS
## 技術要求
### Structure
* 金屬加工技術
* Ansys
* 複合材料技術
* 發射架調仰角、可穩定大基數的火箭、可移動

### Propulsion
* 製程微調
* 安全係數太高/減重
* 改用retaining ring
* liner:避免鋁管燒壞
* 設計基礎計算
* 燃速測試
### Avionic
* 找新進組員負責
* 
## Quality Assurance
*參考-- AEAS Guidline*
### MDR - Mission Design Review
任務設計審查（MDR）是航空工程項目中的關鍵階段，嚴格評估所提出任務的設計和目標。通常在進入詳細設計階段之前進行，MDR評估任務的可行性、技術層面和相關風險。該審查包括對任務參數、太空船設計、軌道分析、科學或操作目標以及安全協議的全面檢查。其目的是確保任務的設計符合項目目標、順應預算限制並能夠成功實施。成功的MDR對推動航空工程項目進入下一階段的開發和實施至關重要。
### PDR - Preliminary Design Review
初步設計審查(PDR)是評估初始設計概念的階段。在編寫PDR報告時，陳述草圖和初步草案。在PDR階段，主要關注確保所提出的設計滿足項目的需求和目標。工程師們會呈現他們的初步設計，包括系統架構、規格，以及實施計劃。成功的PDR表明項目可以有信心地進入詳細設計階段。
### CDR - Critical Design Review 
關鍵設計審查（CDR）是在詳細設計工作完成後進行的品質保證方法。它包括對詳細設計的全面評估，主要關注技術層面、安全性，以及是否符合要求。在CDR中，工程團隊呈現最終確定的設計，包括概要、分析結果和製造計劃。其目標是確保設計已經足夠成熟、文檔記錄完善，並且可以進入生產階段。獲得CDR批准表示該設計已經獲准進入製造、施工或進一步的開發階段。
### TRR - Test Readiness Review
Continue after CDR, a TRR ensures that the test article (hardware/software), test facility, support personnel, and test procedures are ready for testing and data acquisition, reduction, and control. This is not a prerequisite for Key Decision Point entry.
#### Test Facility
The permission/waiver documentation provided by the test facility MUST be documented in order to proceed with TRR.
#### Support Personnel
The roster must be provided and must not change in order to proceed with TRR.
#### Test Procedure
Standard Operating Procedures (SOP), Safety Protocols, and Emergency Sequences following code 6.1 must be completed and provided for the TRR

**A TRR should be performed for all participants, professors, and advisors. Approval from the professor is required for any further process.**
### FRR - Flight Readiness Review
The FRR examines tests, demonstrations, analyses, and audits that determine the system's readiness for a safe and successful flight or launch and for subsequent flight operations. It also ensures that all flight and ground hardware, software, personnel, and procedures are operationally ready.


The following are typical objectives of an FRR:
Receive certification that flight operations can safely proceed with acceptable risk.
Confirm that the system and support elements are properly configured and ready for launch.
Establish that all interfaces are compatible and function as expected.
Establish that the system state supports a launch "go" decision based on go/no-go criteria.


**A FRR should be performed for all participants, professors, and advisors. Approval from the professor is required for any further process.**

## QUALITY CONTROL
*參考-- AEAS Guidline*
### ENGINEERING DESIGNS
An engineering design for QC should include tolerance, uncertainty, or other quantifiable error margin to be determined. 
### Simulations
Simulations, calculations, and theoretical models should perform the propagation of uncertainty (klima clenta) and rationally quantify the results.
### CAD, Engineering Drawing
Computer-aided design files and engineering drawings should include proper unit, tolerance, and clearly defined values for critical dimensions.
### FABRICATION NOTE
During fabrication, the procedure, measurements, and usage of the material should be recorded within the note.
### Supervisor reviewing
The supervisor, whose level of authorization is higher than the responsible individual, has the right and responsibility to review and make decisions on their team’s work by themselves.
### Peer reviewing
When there exists no higher authority for the work (need to be approved), peer review is a good choice. When conducting peer review, two peers with the same authorization level need to agree with the same decision or measurements in order to proceed. 
### Results
All results must be documented along with the sign of the personnel who approve it. 
### Failures
All failures must be documented and conduct investigation about the failure.
# SAFETY AND RELIABILITY
## Personal Protective Equipment (PPE)
### 使用高功率機具進行機械加工時
* 配戴護目鏡
* 穿著短袖，以及不可佩戴手錶或手套
* 會產生粉末的加工過程須配戴口罩和防塵衣
* 噪音大於65db須配戴防噪耳罩
### 製作複合材料時
* 確保場地空氣流通
* 配戴矽膠手套
* 防止身體其他部位直接接觸複合材料
* 製作推進劑時
* 長褲包鞋
* 全程配戴護目鏡
* 禁止穿戴塑膠手套
* 必要時配戴隔熱手套
* 需設有滅火器
### 進行推力測試時
* 配戴工程帽
* 反光背心
* 工程耳罩(耳塞)
* 長褲包鞋
* 必要時配戴防護手套
* 進行飛行測試時
* 配戴工程帽
* 反光背心
* 工程耳罩(耳塞)
* 長褲包鞋
* 必要時配戴防護手套
## 風險評估
## 時間規劃
[甘特圖](https://1drv.ms/x/s!Apf_MfPhg_k-ihE2JnDO0KiLsIgJ?e=1ftCLh)
### 12月目標
- [ ] UNO發動機CDR通過
- [ ] 推力測試台CDR通過
- [ ] 推力測試TRR
- [ ] 進行推力測試
- [ ] 發射架PDR通過
- [ ] 金屬發動機PDR通過
- [ ] 航電系統PDR通過
### 1月目標
- [ ] 金屬發動機CDR通過
- [ ] 箭身PDR通過
- [ ] 回收系統PDR通過
- [ ] 航電系統CDR通過


## 經費預估
[Afterlight經費規劃](https://ncku365-my.sharepoint.com/:x:/g/personal/f44106038_ncku_edu_tw/Ebj5hk2vHs5KsB8z-0Btd9gBAzqLKTdknxIDXjWLVvwsSw?e=N2SEel)
