長征號運載火箭

長征號運載火箭

長征號運載火箭,中國自1956年開始,在著名火箭專家錢學森博士的主持下,展開現代火箭的研製工作。1964年6月29日,中國自行設計研製的中程火箭試飛成功之後,即著手研製多級火箭,向空間技術進軍。經過5年的艱苦努力,1970年4月24日長征1號運載火箭誕生,首次發射東方紅1號衛星成功。中國航天技術邁出了重要的一步。

概述

長征號運載火箭長征號運載火箭
中國自1956年開始,在著名火箭專家錢學森博士的主持下,展開現代火箭的研製工作。1964年6月29日,中國自行設計研製的中程火箭試飛成功之後,即著手研製多級火箭,向空間技術進軍。經過5年的艱苦努力,1970年4月24日長征1號運載火箭誕生,首次發射東方紅1號衛星成功 。中國航天技術邁出了重要的一步。

目前,中國長征系列運載火箭已研製成功7個型號。

長征1號

長征1號是一種三級火箭,全長29.45米,最大直徑2.25米,起飛重量81.6噸,起飛推力112噸,能把300千克重的衛星送入400多千米高的近地軌道。第一枚長征1號火箭發射東方紅1號衛星成功,奠定了長征系列火箭發展的基礎。

長征2號

長征2號火箭1972年首次發射,因箭上一根導線斷裂發射沒有成功。這是一種兩級火箭,全長31.65米,最大直徑3.35米,起飛重量191噸,總推力280噸,能把1.8噸 的衛星送入數百千米的橢圓軌道。經過改進的長征2號丙火箭,採用了大推力的液體火箭發動機,箭長增加到35米,近地軌道的運載能力增加到2.5噸。從1975年11月26日用它首次發射返回式衛星成功,到1993年底已發射14次,均圓滿完成任務。長征2號還有一個改進型號長征2號丁火箭,也是一種兩級液體火箭,全長38.3米,起飛重量232噸。1992年4月9日用它首次發射返回式衛星也獲得成功。

基本資料

1994年11月30日,“長征”3號甲火箭又把中國新一代通信衛星“東方紅”3號發射升空。“長征”3號甲不僅適用於各種大、小衛星發射的需要,而且其發展潛力很大。中國正在用它作芯級,並利用中國已經成熟的捆綁技術,發展“長征”3號乙、“長征”3號丙火箭,由此形成並利用中國運載能力最大的火箭群體,其中“長征”3號丙火箭的地球同步轉移軌道運載能力可達到48噸。

長征三號甲運載火箭(CZ-3A)是一枚大型三級液體運載火箭,繼承了長征三號運載火箭的成熟技術,採用了改進的液氫液氧第三級,其地球同步轉移軌道(GTO)的運載能力有了很大的提高。由於擁有更靈活先進的控制系統,長征三號甲運載火箭可以在星箭分離前對有效載荷進行大姿態調姿定向,並提供可調整的衛星起旋速率,因而具有很強的適應性。長征三號甲運載火箭為我國下一步研製的長征三號乙運載火箭(CZ-3B)及長征三號丙運載火箭(CZ-3C)創造了條件,成為我國GTO運載火箭的基本型。

長征三號甲運載火箭主要用於發射地球同步軌道有效載荷,同時兼顧低軌道(LEO)、太陽同步軌道(SSO)等其它軌道有效載荷的發射,也可進行一箭雙星或多星的發射。長征三號甲運載火箭的GTO運載能力為2.65噸,全箭起飛質241噸,全長52.5米,一、二子級直徑3.35米、三子級直徑3.0米,衛星整流罩最大直徑3.35米。它的一子級和二子級使用偏二甲肼(UDMH)和四氧化二氮(N2O4)作為推進劑,三子級則使用效能更高的液氫(LH2)和液氧(LOX)。全箭由箭體結構、動力系統、控制系統、遙測系統、外測安全系統、滑行段推進劑管理與姿態控制系統、低溫推進劑利用系統、分離系統以及輔助系統等組成。

主要有六個系統:1.箭體結構,是火箭的主體。2.控制系統,是火箭的大腦。由計算機、平台、分離機構等組成由設計師事先設計好發射程式。3.動力系統,由發動機、燃料箱等組成,是火箭的動力源。4.遙測系統,是將工作參數和監測數據由無線電傳回地面的系統。5.外側安全系統,是火箭出現故障,地面無法操縱火箭的時候,進行空中自毀的系統。6.低溫推進劑利用系統,是合理調控燃料混合比,有效利用燃料的系統。長征三號甲運載火箭在1994年2月8日首次試驗飛行,成功發射了兩顆實驗衛星。之後,連續五次成功地發射了五顆GTO通訊衛星。長征三號甲運載火箭的所有六次發射完全成功,發射成功率達到100%。

長征-5號

隨著推力為120噸的YF-100液氧煤油發動機和推力為50噸的YF-77氫氧發動機先後完成長程試車,海南文昌航天發射基地審批立項,我國新一代、組合化的運載火箭系列長征-5 號的研製也進入關鍵階段。

長征-5號運載火箭系列以120噸和50噸兩種發動機為基礎,構成5米直徑、3.35米直徑和2.25米直徑三種模組,形成“通用化、系列化、組合化”的新一代運載火箭系列。這次展出的模型便是長征-5號運載火箭系列中最為強大的型號,以5米模組(一子級為4個120噸YF-100發動機,二子級為2個50噸YF-77發動機)為芯級,以4個3.35米模組(2個120噸YF-100)為助推器。

長征-5號運載火箭突破3.35米直徑的限制,一個關鍵條件便是呼喚多年的海南文昌航天發射基地的上馬。此前我國酒泉、西昌、太原三個發射基地受到鐵路運輸條件的限制,火箭直徑不能超過3.35米。發射基地建在沿海,火箭則使用不受體積限制的海運。地處低緯度的海南則可增強火箭有效發射能力;廣袤的南海可成為火箭殘骸安全便捷的墜落區(長征-5系列為無毒無污染設計)。

在長征-5號重型運載火箭和海南文昌航天發射基地問世後,中國航天將具備25噸的近地軌道運載能力和12噸的地球同步軌道運載能力,可發射20噸級長期有人照料的空間站、大型空間望遠鏡、返回式月球探測器、深空探測器、超重型套用衛星,推動我國空間套用產業、載人航天技術和天文科學的發展,也必將大大提高我國在國際航天發射市場上的競爭能力。

技術參數

參數一子級二子級三子級

推進劑N2O4/UDMHLOX/LH2

發動機型號DaFY6-2DaFY20-1(主機)

DaFY21-1(遊動發動機)

YF-75

推力(kN)2961.6742(主機)

11.8*4(遊動發動機)

78.5*2

發動機比沖(N*s/kg)2556.2

2922.57(主機)

2910.5(遊動發動機)

4312

箭體直徑3.35m3.35m3.00m

箭體長度26.972m7.826m8.835m

整流罩直徑3.35m

整流罩長度8.887m

火箭全長52.52m

起飛質量239.87ton

結構描述

一子級

一子級長26.972米,上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲肼(UDMH)的燃燒劑箱。一子級裝配有DaFY6-2型發動機,該發動機是由四台推力為75噸的液體N2O4/UDMH發動機並聯而成。每台DaFY6-2型發動機的噴口可以在伺服機構的帶動下單向擺動以控制火箭飛行的姿態,最大的擺動角為10度。

二子級

二子級長7.826米,上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲肼(UDMH)的燃燒劑箱。二子級裝配有75噸推力的DaFY20-1型發動機(主發動機)和帶四個小噴管、推力為4.8噸的遊動發動機DaFY21-1。主發動機噴管固定不動,遊動發動機噴管可作單向擺動,最大擺角60度,以控制箭體飛行姿態。三子級

三子級長8.835米,上部是裝有液氫(LH2)的燃燒劑箱,下部是裝有液氧(LOX)的氧化劑箱。三子級採用的是YF-75氫氧發動機,具有二次啟動能力,由兩獨立的單管發動機並聯而成,每台推力8噸,可在伺服機構的帶動下雙向擺動,最大綜合擺角4度,控制三子級箭體飛行姿態。

衛星整流罩在火箭飛行穿過大氣層這段過程中,火箭頂部的衛星整流罩保護衛星免受來自大氣層的各種干擾。衛星整流罩為衛星提供了一個良好的環境。長征三號甲火箭的衛星整流罩由端頭帽、前錐段、圓柱段和倒錐段組成。端頭帽由玻璃鋼纖維材料製成,具有良好的無線電透波性。前錐段和圓柱段是由金屬蜂窩材料製成,倒錐段由化銑合金材料製成。如果需要,無線電透波視窗和操作視窗可以在柱段和前錐段上開口。長三甲火箭整流罩長8.887米,最大外直徑3.35米,其靜包絡最大直徑為3.0米。

星箭對接

長征三號甲火箭可以提供多種機械接口,但一般來說,提供標準的937B和1194機械接口。衛星的下端框與火箭的有效載荷支架的上端框對接,通過包帶來鎖緊。

運載能力

長征三號甲火箭的標準地球同步轉移軌道(GTO)運載能力為2.65噸。標準的GTO參數及入軌精度如下表所列:

參數標準GTO軌道參數入軌精度(1s)

近地點高度200km±10km

遠地點高度35786km半長軸±40km

道傾角28.5°±0.07°

近地點幅角179.6°±0.2°

標準GTO參數表示的是在衛星與火箭分離時刻衛星所處軌道的參數。用戶可以根據衛星的需要以及火箭運載能力選擇不同的軌道。如果運載能力有剩餘,長征三號甲火箭可以將衛星送入一個低傾角的軌道或是一個超同步轉移軌道,這樣的話,衛星的在軌道壽命可以得到延長。

飛行時序

任務描述

長征三號乙運載火箭可以將衛星送入地球同步轉移軌道(GTO)。在執行一個典型的GTO任務時,長征三號甲火箭的一、二子級首先將衛星和三子級的組合體送入一個圓形的停泊軌道,然後三子級進行600多秒的滑行段飛行,在組合體在火箭控制系統的控制下進行再定向之後,三子級發動機再次點火將組合體送入目標GTO軌道,最後,三子級和衛星分離。

典型飛行時序

事件飛行時間(秒)

一子級點火-3

起飛0.00

程式轉彎12.0

一子級/二子級分離147.928

整流罩拋罩236.928

二子級/三子級分離和三子級發動機點火264.278

三子級發動機一次關機617.299

三子級發動機二次點火1252.513

三子級發動機二次關機1374.440

衛星/三子級分離1474.440

發射場操作

長征三號乙火箭在西昌衛星發射中心(XSLC)進行發射。火箭將被裝載在火車上從北京運往四川省的西昌,在西昌衛星發射中心的技術中心和發射中心進行各種測試和操作活動,包括在技術中心的四次總檢查、火箭由技術中心轉運到發射中心、火箭各子級在發射中心起豎對接、在發射中心的四次總檢查、衛星/火箭聯合操作、火箭加注、以及最後發射倒計時等等。

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