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1956年,我国开始现代火箭的研制工作。1964年6月29日,中国在自行设计研制的中程火箭试飞成功之后,开始着手研制多级火箭。经过了5年的艰苦努力,1970年4月24日,“长征(CZ)”1运载火箭首次发射“东方红”1卫星成功,中国航天技术迈出了重要的一步。
经过几十年的努力,我国“长征”火箭走过了从常温推进到低温推进、从串联到捆绑、从一箭一星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船的技术历程,具备了发射低中高不同轨道、不同类型卫星的能力,基本能够满足不同用户的需求。截止到2006年9月,“长征”火箭共进行了91次发射,取得了连续49次发射成功的骄人战绩,包括2次发射载人飞船。
中华第一箭
1970年4月24日,“长征”第一次发射人造地球卫星,使我国成为世界上第五个用自制火箭发射自制人造卫星的国家,并且卫星重量比前面四个国家发射的第一颗人造卫星加起来的总重还大。这一数字表明,当时我国的运载火箭已达到了一定的水平,奠定了“长征”系列火箭发展的基础。
“长征”1是一种三级火箭,主要用于发射近地轨道小型有效载荷。它的第一级、第二级采用的是液体火箭,与当时我国已发射成功的远程战略导弹所用的火箭相同;第三级则是新研制的固体火箭。该火箭全长近30米,最大直径2.25米,起飞时重达82吨,起飞推力1 020千牛,能把300千克重的卫星送入440千米高的近地轨道。
其第一级装有4台推力各为255千牛的液体火箭发动机。推进剂中氧化剂用的是硝酸,燃料用的是偏二甲肼。这是一种自燃推进剂,氧化剂与燃料只要一碰着就着火燃烧,不用点火装置来引火。第一级火箭内装有61吨推进剂,发动机工作140秒,平均每秒钟要烧掉将近半吨推进剂。第二级用的是一台在真空中推力为294千牛的液体火箭发动机,所用推进剂与第一级相同。第二级火箭内装有11.2吨推进剂,发动机工作102秒。第三级用的是一台当时首次研制成功的中型固体火箭发动机,推力达111千牛,发动机内装了1.8吨聚硫橡胶推进剂,工作约40秒。“东方红”1卫星就放在固体火箭发动机的前面。
“长征”1D运载火箭是“长征”1火箭的改进型。主要的改进有:提高一子级发动机推力;提高二、三子级性能;采用平台-计算机全惯性制导。在“长征”系列中,“长征”1、1D的运载能力较小,适合于运送质量较小、轨道较低的有效载荷。
金牌通天塔
“长征”2系列火箭主要用于发射近地轨道且质量较大的有效载荷。在“长征”系列中,按投入使用的先后次序有“长征”2、“长征”2C、“长征”2E、“长征”2D、“长征”2C/SMA、“长征”2C/SM和“长征”2F。
“长征”2是一种二级火箭,能把2.1吨的卫星送入距地面数百千米的椭圆形轨道。1975年11月26日,它完成了中国第一颗返回式卫星的发射任务。
改进型的“长征”2C采用了大推力液体火箭发动机,箭长增加到35.15米,近地轨道的运载能力增加到3.8吨,火箭的可靠性也大大提高,是此后“长征”火箭发展的基础,用于发射近地赤道卫星和返回式卫星。截止2006年9月,“长征”2C已进行28次发射,发射成功率为100%,被中国质量协会授予“全国质量金质奖”。
“长征”2D也是一种二级液体火箭。主要是在“长征”2的基础上采取增加推进剂加注量和增大起飞推力的方法,使运载能力进一步提高。
“长征”2C /SMA(也叫“长征”-2C/FP或“长征”2C/SD)是一种三级火箭,是在“长征”2C的基础上新研制了一个三轴稳定的、具有多星发射能力的固体变轨上面级,1997~1999年一箭双星7次成功地发射了2颗模拟星及12颗美国“铱”星。
“长征”2C/SM也是一种三级火箭,它是在“长征”2C的基础上新研制了一个自旋稳定的固体上面级。2003~2004年2次成功地发射了2颗由中国国家航天局和欧洲航天局联合研制的“探测”1、2卫星。
1990年7月16日,“长征”2E发射成功。它是捆绑式火箭,其芯级是“长征”2C的又一改进型,并突破了火箭捆绑技术,在芯一级壳体上捆绑4个直径为2.25米、高度为15米的标准助推器。该火箭主要用于将重型卫星送入近地轨道,使我国运载火箭近地轨道运载能力达到9.5吨。它曾用于发射澳大利亚、香港和美国卫星公司的大型通信卫星。
“长征”2F是在“长征”2E的基础上研制的,大大提高了火箭的可靠性,并增加了故障检测处理和逃逸系统,以发射“神舟”系列载人飞船,保证航天员的安全。该火箭的运载能力是8吨。
“长征”2F广泛采用了冗余设计,提高了元器件等级和筛选标准,结构设计提高了剩余强度系数,发动机也进行了改进,旨在提高可靠性的设计,使可靠性从“长征”2E的91%提高到97%,航天员的安全性达到了99.7%,从而在功能、性能、可靠性和安全性方面全部达到了载人运载火箭的要求。故障检测处理系统有两个主要任务:一是检测火箭的重要参数,判断火箭故障,出现故障时向有关系统发出逃逸指令和中止飞行指令;二是航天员逃逸时完成逃逸飞行器的时序控制和火工品配电。逃逸系统的任务是当运载火箭抛弃整流罩前发生重大危险、威胁到航天员的生命安全时,逃逸系统接到来自故障检测处理器或者地面发出的逃逸指令后,迅速将飞船的返回舱和轨道舱带离危险区,并利用飞船的返回着陆系统完成逃逸救生任务。在逃逸系统的工作范围(起飞至整流罩分离)内,逃逸模式分为两种,即有塔逃逸模式(模式1)和无塔逃逸模式(模式2)。模式1适用于火箭飞行0~120秒,模式2适用于飞行120~200.87秒。为保证航天员的安全,火箭的外测安全系统取消了姿态自毁功能,提供了地面遥控逃逸指令上行通道。为保证火箭飞行稳定性、赢得逃逸时间和提高逃逸成功率,火箭增加了尾翼,安装在助推器的尾段。
“长征”2F 火箭的发射场在酒泉卫星发射中心,采用了在总装厂房垂直总装测试、船箭组合体在活动发射平台上垂直整体运输、在测试发射楼对发射塔架上的火箭进行远距离测试和发射控制的方式。由于其稳定性、可靠性已超过普通商用卫星发射的运载火箭,因此,“长征”2F火箭也能以高可靠性在商业卫星发射市场中占有一定分额。另外,经过适当的修改,“长征”2F 火箭还可以用于月球探测或星际探索。
太空美男子
在“长征”3子系列中“长征”3、3A、3B个个都是“帅哥”,因为它身体修长,体态优美。其特点:都是三级液体火箭,且第三级都采用液氧/液氢作推进剂,第三级的贮箱都是低温共底贮箱; 第三级发动机可以多次启动;可以直接将有效载荷送入地球静止转移轨道,因而称得上是登高英雄。
“长征”3是在“长征”2C的基础上,加装了一级(即第三级)以液氢液氧为推进剂的具有二次启动能力的低温上面级,用于发射地球静止轨道卫星,地球静止转移轨道运载能力1.5吨。其研制成功,标志着中国运载火箭技术跨入世界先进行列,使中国具备了发射地球静止轨道卫星的能力,同时使得我国成为世界上第三个掌握低温高能推进技术和第二个掌握低温发动机高空二次点火技术的国家。
1994年2月8日,“长征”3A发射成功。它是在“长征”3的基础上研制的,采用了经改进的第三级低温发动机,即装有液氢液氧低温推进剂的3米大直径第三级,并攻克了动调陀螺四轴平台、冷氦加温增压系统、低温氢气能源双向摇摆伺服机构等关键技术,可将2.6吨有效载荷送入地球静止转移轨道,“东方红”3通信卫星和“北斗”1导航卫星等就是由它发射成功的。2007年,它还将发射“嫦蛾”1月球探测器。
我国已用“长征”3B新型大推力运载火箭成功发射多颗商用卫星。它是三级半的液体火箭,芯级与“长征”3A基本相同,但在第一级箭体上并联捆绑了4个助推火箭,而且第二级加长,增加了20吨推进剂。“长征”3B可将5.1吨有效载荷送入地球静止转轨道,使得我国火箭运载能力跃居世界第四位,是目前我国发射国内外地球静止卫星的主力火箭,曾先后把菲律宾的“马部海”卫星、“亚太星”2R、“中卫”1和“鑫诺”1卫星送上太空。
通极轨之桥
“长征”4子系列运载火箭其实包括“风暴”1,“长征”4、4A、4B等火箭,其中“风暴”1为二级液体火箭,主要用于发射低轨道卫星,曾成功完成一箭三星的发射任务,1982年停止使用。
“长征”4是在“风暴”1基础上研制的三级常规运载火箭,为发射地球静止转移轨道卫星运载火箭的另一方案,其后改型为“长征”4A,用于发射极轨道卫星。在其基础上发展的“长征”4B是一种运载能力更大的运载火箭,也用于发射极轨道卫星。“长征”4A、4B都是三级液体火箭,各级都采用四氧化二氮和偏二甲肼作推进剂。“中巴地球资源卫星”1、“风云”1极轨气象卫星、“海洋”1等都是用它们发射的。
天龙当空舞
现在,中国已形成了包括“长征”1、2、3、4四个子系列共12种型号的运载火箭大家族。其中主要用于近地轨道发射的有6种(“长征”1、2、2C、2D、2E、2F);主要用于中间轨道(如极地轨道)发射的有3种(“长征”1D、4A、4B);主要用于高轨道(如地球静止转移轨道)发射的有3种(“长征”3、3A、3B)。对应这3种典型轨道,“长征”的运载能力分别为0.2~9.5吨、0.4~2.8吨和1.5~5.1吨,基本上覆盖了低、中、高地球轨道不同航天器的发射需要。还有2种只待飞行验证。
自1985年我国政府宣布将“长征”系列运载火箭投入国际商业发射服务市场以来,已将28颗外国制造的卫星成功地送入太空,在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地。
“长征”系列火箭有如下一些特点:这些型号既有串联的结构形式,如“长征”1、“长征”2、“长征”3和“长征”4等,又有并联的结构形式,如“长征”2E、“长征”2F、“长征”3B和“长征”3C等;它们使用的既有液体推进剂,又有固体推进剂,液体推进剂中又分常温可贮存(如“长征”2和“长征”4等)和低温高能易挥发(“长征”3系列)两类;所用上面级发动机既有一次启动的(如“长征”1、“长征”2和“长征”4),又有可两次启动的(如“长征”3系列);既可一箭单星发射,也可一箭多星发射,如“长征”2C、“长征”2C/FP和“长征”3A均有一箭双星发射的纪录,“长征”4A有一箭三星发射的纪录,“长征”2E和“长征”3B等也具有一箭多星发射的能力……
我国“长征”火箭的经济性、入轨精度、有效载荷系数、运载能力和适应能力等均属国际一流水平。以地球静止转移轨道发射为例,“长征”3B发射费用约为1.4万美元/千克;再以中等高度地球轨道(接近太阳同步轨道)发射为例,“长征”2C/FP的发射费用约为1.6万美元/千克。这些在国际商业卫星发射市场上均属有竞争力的价格。
“长征”运载火箭的总体技术性能已经达到了国际一流水平。目前,科研人员正在积极研制无毒、无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好的新一代运载火箭,以全面提高中国运载火箭在国际商业发射中的竞争能力。
经过几十年的努力,我国“长征”火箭走过了从常温推进到低温推进、从串联到捆绑、从一箭一星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船的技术历程,具备了发射低中高不同轨道、不同类型卫星的能力,基本能够满足不同用户的需求。截止到2006年9月,“长征”火箭共进行了91次发射,取得了连续49次发射成功的骄人战绩,包括2次发射载人飞船。
中华第一箭
1970年4月24日,“长征”第一次发射人造地球卫星,使我国成为世界上第五个用自制火箭发射自制人造卫星的国家,并且卫星重量比前面四个国家发射的第一颗人造卫星加起来的总重还大。这一数字表明,当时我国的运载火箭已达到了一定的水平,奠定了“长征”系列火箭发展的基础。
“长征”1是一种三级火箭,主要用于发射近地轨道小型有效载荷。它的第一级、第二级采用的是液体火箭,与当时我国已发射成功的远程战略导弹所用的火箭相同;第三级则是新研制的固体火箭。该火箭全长近30米,最大直径2.25米,起飞时重达82吨,起飞推力1 020千牛,能把300千克重的卫星送入440千米高的近地轨道。
其第一级装有4台推力各为255千牛的液体火箭发动机。推进剂中氧化剂用的是硝酸,燃料用的是偏二甲肼。这是一种自燃推进剂,氧化剂与燃料只要一碰着就着火燃烧,不用点火装置来引火。第一级火箭内装有61吨推进剂,发动机工作140秒,平均每秒钟要烧掉将近半吨推进剂。第二级用的是一台在真空中推力为294千牛的液体火箭发动机,所用推进剂与第一级相同。第二级火箭内装有11.2吨推进剂,发动机工作102秒。第三级用的是一台当时首次研制成功的中型固体火箭发动机,推力达111千牛,发动机内装了1.8吨聚硫橡胶推进剂,工作约40秒。“东方红”1卫星就放在固体火箭发动机的前面。
“长征”1D运载火箭是“长征”1火箭的改进型。主要的改进有:提高一子级发动机推力;提高二、三子级性能;采用平台-计算机全惯性制导。在“长征”系列中,“长征”1、1D的运载能力较小,适合于运送质量较小、轨道较低的有效载荷。
金牌通天塔
“长征”2系列火箭主要用于发射近地轨道且质量较大的有效载荷。在“长征”系列中,按投入使用的先后次序有“长征”2、“长征”2C、“长征”2E、“长征”2D、“长征”2C/SMA、“长征”2C/SM和“长征”2F。
“长征”2是一种二级火箭,能把2.1吨的卫星送入距地面数百千米的椭圆形轨道。1975年11月26日,它完成了中国第一颗返回式卫星的发射任务。
改进型的“长征”2C采用了大推力液体火箭发动机,箭长增加到35.15米,近地轨道的运载能力增加到3.8吨,火箭的可靠性也大大提高,是此后“长征”火箭发展的基础,用于发射近地赤道卫星和返回式卫星。截止2006年9月,“长征”2C已进行28次发射,发射成功率为100%,被中国质量协会授予“全国质量金质奖”。
“长征”2D也是一种二级液体火箭。主要是在“长征”2的基础上采取增加推进剂加注量和增大起飞推力的方法,使运载能力进一步提高。
“长征”2C /SMA(也叫“长征”-2C/FP或“长征”2C/SD)是一种三级火箭,是在“长征”2C的基础上新研制了一个三轴稳定的、具有多星发射能力的固体变轨上面级,1997~1999年一箭双星7次成功地发射了2颗模拟星及12颗美国“铱”星。
“长征”2C/SM也是一种三级火箭,它是在“长征”2C的基础上新研制了一个自旋稳定的固体上面级。2003~2004年2次成功地发射了2颗由中国国家航天局和欧洲航天局联合研制的“探测”1、2卫星。
1990年7月16日,“长征”2E发射成功。它是捆绑式火箭,其芯级是“长征”2C的又一改进型,并突破了火箭捆绑技术,在芯一级壳体上捆绑4个直径为2.25米、高度为15米的标准助推器。该火箭主要用于将重型卫星送入近地轨道,使我国运载火箭近地轨道运载能力达到9.5吨。它曾用于发射澳大利亚、香港和美国卫星公司的大型通信卫星。
“长征”2F是在“长征”2E的基础上研制的,大大提高了火箭的可靠性,并增加了故障检测处理和逃逸系统,以发射“神舟”系列载人飞船,保证航天员的安全。该火箭的运载能力是8吨。
“长征”2F广泛采用了冗余设计,提高了元器件等级和筛选标准,结构设计提高了剩余强度系数,发动机也进行了改进,旨在提高可靠性的设计,使可靠性从“长征”2E的91%提高到97%,航天员的安全性达到了99.7%,从而在功能、性能、可靠性和安全性方面全部达到了载人运载火箭的要求。故障检测处理系统有两个主要任务:一是检测火箭的重要参数,判断火箭故障,出现故障时向有关系统发出逃逸指令和中止飞行指令;二是航天员逃逸时完成逃逸飞行器的时序控制和火工品配电。逃逸系统的任务是当运载火箭抛弃整流罩前发生重大危险、威胁到航天员的生命安全时,逃逸系统接到来自故障检测处理器或者地面发出的逃逸指令后,迅速将飞船的返回舱和轨道舱带离危险区,并利用飞船的返回着陆系统完成逃逸救生任务。在逃逸系统的工作范围(起飞至整流罩分离)内,逃逸模式分为两种,即有塔逃逸模式(模式1)和无塔逃逸模式(模式2)。模式1适用于火箭飞行0~120秒,模式2适用于飞行120~200.87秒。为保证航天员的安全,火箭的外测安全系统取消了姿态自毁功能,提供了地面遥控逃逸指令上行通道。为保证火箭飞行稳定性、赢得逃逸时间和提高逃逸成功率,火箭增加了尾翼,安装在助推器的尾段。
“长征”2F 火箭的发射场在酒泉卫星发射中心,采用了在总装厂房垂直总装测试、船箭组合体在活动发射平台上垂直整体运输、在测试发射楼对发射塔架上的火箭进行远距离测试和发射控制的方式。由于其稳定性、可靠性已超过普通商用卫星发射的运载火箭,因此,“长征”2F火箭也能以高可靠性在商业卫星发射市场中占有一定分额。另外,经过适当的修改,“长征”2F 火箭还可以用于月球探测或星际探索。
太空美男子
在“长征”3子系列中“长征”3、3A、3B个个都是“帅哥”,因为它身体修长,体态优美。其特点:都是三级液体火箭,且第三级都采用液氧/液氢作推进剂,第三级的贮箱都是低温共底贮箱; 第三级发动机可以多次启动;可以直接将有效载荷送入地球静止转移轨道,因而称得上是登高英雄。
“长征”3是在“长征”2C的基础上,加装了一级(即第三级)以液氢液氧为推进剂的具有二次启动能力的低温上面级,用于发射地球静止轨道卫星,地球静止转移轨道运载能力1.5吨。其研制成功,标志着中国运载火箭技术跨入世界先进行列,使中国具备了发射地球静止轨道卫星的能力,同时使得我国成为世界上第三个掌握低温高能推进技术和第二个掌握低温发动机高空二次点火技术的国家。
1994年2月8日,“长征”3A发射成功。它是在“长征”3的基础上研制的,采用了经改进的第三级低温发动机,即装有液氢液氧低温推进剂的3米大直径第三级,并攻克了动调陀螺四轴平台、冷氦加温增压系统、低温氢气能源双向摇摆伺服机构等关键技术,可将2.6吨有效载荷送入地球静止转移轨道,“东方红”3通信卫星和“北斗”1导航卫星等就是由它发射成功的。2007年,它还将发射“嫦蛾”1月球探测器。
我国已用“长征”3B新型大推力运载火箭成功发射多颗商用卫星。它是三级半的液体火箭,芯级与“长征”3A基本相同,但在第一级箭体上并联捆绑了4个助推火箭,而且第二级加长,增加了20吨推进剂。“长征”3B可将5.1吨有效载荷送入地球静止转轨道,使得我国火箭运载能力跃居世界第四位,是目前我国发射国内外地球静止卫星的主力火箭,曾先后把菲律宾的“马部海”卫星、“亚太星”2R、“中卫”1和“鑫诺”1卫星送上太空。
通极轨之桥
“长征”4子系列运载火箭其实包括“风暴”1,“长征”4、4A、4B等火箭,其中“风暴”1为二级液体火箭,主要用于发射低轨道卫星,曾成功完成一箭三星的发射任务,1982年停止使用。
“长征”4是在“风暴”1基础上研制的三级常规运载火箭,为发射地球静止转移轨道卫星运载火箭的另一方案,其后改型为“长征”4A,用于发射极轨道卫星。在其基础上发展的“长征”4B是一种运载能力更大的运载火箭,也用于发射极轨道卫星。“长征”4A、4B都是三级液体火箭,各级都采用四氧化二氮和偏二甲肼作推进剂。“中巴地球资源卫星”1、“风云”1极轨气象卫星、“海洋”1等都是用它们发射的。
天龙当空舞
现在,中国已形成了包括“长征”1、2、3、4四个子系列共12种型号的运载火箭大家族。其中主要用于近地轨道发射的有6种(“长征”1、2、2C、2D、2E、2F);主要用于中间轨道(如极地轨道)发射的有3种(“长征”1D、4A、4B);主要用于高轨道(如地球静止转移轨道)发射的有3种(“长征”3、3A、3B)。对应这3种典型轨道,“长征”的运载能力分别为0.2~9.5吨、0.4~2.8吨和1.5~5.1吨,基本上覆盖了低、中、高地球轨道不同航天器的发射需要。还有2种只待飞行验证。
自1985年我国政府宣布将“长征”系列运载火箭投入国际商业发射服务市场以来,已将28颗外国制造的卫星成功地送入太空,在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地。
“长征”系列火箭有如下一些特点:这些型号既有串联的结构形式,如“长征”1、“长征”2、“长征”3和“长征”4等,又有并联的结构形式,如“长征”2E、“长征”2F、“长征”3B和“长征”3C等;它们使用的既有液体推进剂,又有固体推进剂,液体推进剂中又分常温可贮存(如“长征”2和“长征”4等)和低温高能易挥发(“长征”3系列)两类;所用上面级发动机既有一次启动的(如“长征”1、“长征”2和“长征”4),又有可两次启动的(如“长征”3系列);既可一箭单星发射,也可一箭多星发射,如“长征”2C、“长征”2C/FP和“长征”3A均有一箭双星发射的纪录,“长征”4A有一箭三星发射的纪录,“长征”2E和“长征”3B等也具有一箭多星发射的能力……
我国“长征”火箭的经济性、入轨精度、有效载荷系数、运载能力和适应能力等均属国际一流水平。以地球静止转移轨道发射为例,“长征”3B发射费用约为1.4万美元/千克;再以中等高度地球轨道(接近太阳同步轨道)发射为例,“长征”2C/FP的发射费用约为1.6万美元/千克。这些在国际商业卫星发射市场上均属有竞争力的价格。
“长征”运载火箭的总体技术性能已经达到了国际一流水平。目前,科研人员正在积极研制无毒、无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好的新一代运载火箭,以全面提高中国运载火箭在国际商业发射中的竞争能力。