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中国长征火箭家族迈入“新”时代

     来源:中国航天报  发布时间:2016-11-04

——我国新一代运载火箭成员的使命综述

11月3日20点43分,在中国文昌航天发射场,长征五号运载火箭一鸣惊人,成功首飞。至此,我国新一代运载火箭家族成员全部亮相。

从2015年9月到2016年11月,在一年多的时间里,我国长征六号、长征十一号、长征七号和长征五号4 型新一代运载火箭相继首飞成功,宣告着中国航天的“新长征”时代正阔步走来。

上世纪80年代,我国提出了新一代运载火箭的发展构想。2006年,新一代运载火箭正式获得立项。而真正开花结果,是在十几年之后。

新一代运载火箭的问世,使我国进入空间的能力显著提升,极大满足了多元化航天器的发射需求,完善了长征系列运载火箭型谱,并将逐渐实现中国长征火箭家族的更新换代。

长征五号 飞向太空大舞台

火箭运力有多大,航天舞台就有多大。

11月3日20点43分,在中国文昌航天发射场,一个庞然大物发出了雄鹰初啼。直径5米,总长约57米,近地轨道运载能力25吨级,地球同步转移轨道运载能力14吨级,起飞质量约870吨,起飞推力超1000吨……

长征五号运载火箭一鸣惊人。

长五火箭是我国新一代运载火箭中第一个立项研制的型号,它以大幅提升我国进入空间的能力为研制目标,是我国由航天大国向航天强国迈进的重要支撑和显著标志之一。

长征五号运载火箭瞄准中国航天发展现实而迫切的需求,使我国运载火箭的运载能力提高了两倍多,运载火箭的规模实现从中型到大型的跨越,运载能力与国外主流大型火箭比肩。

长五火箭主动力采用液氢、液氧、煤油等无毒、无污染推进剂,以顺应国际形势和国策的要求,减小对从业人员的危害,也符合国际运载技术的发展趋势。

经过15年的不懈攻关,8台全新研制的120吨液氧煤油发动机被装配在长征五号运载火箭的4个助推器上,4台全新研制的液氢液氧发动机在一级和二级火箭上各装配了2台。

与我国之前研制的火箭相比,长征五号运载火箭是一枚全新研制的火箭,核心技术具有完全自主知识产权。全箭采用了247项核心关键新技术,新技术比例几乎达到100%。而在国际上研制新型火箭,包括卫星飞船,采用新技术的比例一般也才不超过30%。

为了在未来的发射服务市场竞争中处于不败之地,长五火箭具备满足用户需求的优良性能。

首先,它可以灵活执行发射任务,具备执行发射太阳同步卫星、地球同步卫星、月球探测器、深空探测器等各种任务的能力。其次,长五火箭具备良好的履约能力。火箭采用先进的管理模式和测试发射方式,缩短了任务周期和发射场发射准备周期。

此后,长五火箭将直接服务于我国探月三期、载人空间站、火星探测等重大专项任务,也可用于不同地球轨道大型载荷以及其他深空探测任务载荷的发射,同时也为我国未来载人登月所使用的重型火箭研制奠定了良好基础。

长征六号 新一代的探路者

2015年9月20日7点01分,由中国航天科技集团公司八院抓总研制的长征六号运载火箭在太原卫星发射中心成功发射,成为我国新一代运载火箭家族中的首飞箭。

该火箭箭体全长29米,一级直径3.35米,二级、三级直径2.25米,起飞推力1200千牛,700公里太阳同步轨道运载能力为1吨。在经过980余秒的飞行后,长六火箭成功将20颗卫星送入太空,创造了我国一箭多星发射的新纪录。

长六火箭总设计师兼总指挥张卫东介绍:“作为我国全新研制的新一代快速发射三级液体运载火箭,长六火箭具有无毒无污染、发射准备时间短等特点,主要用于满足微小卫星的发射需求。”

在结构上,长六火箭首次采用大温差隔热夹层共底贮箱、全透波卫星整流罩,并采用数字化协同研发及一体化总装集成,多项新技术、新工艺促成全新的结构形式。

在制导上,长六火箭采用全新的导航制导控制系统,卫星入轨精度可达到百米级,达到国际先进水平。

在动力上,长六火箭首次采用集团公司六院历经30年研制成功的液氧煤油发动机,这是我国最新研制的高压、大推力、无毒、无污染的补燃循环液氧煤油发动机,因此,长六完全是一枚“绿色火箭”。

发射时间段机动灵活,是长征六号运载火箭另一大特色。长六首创“ 三平”测发控模式,即水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射。“ 三平”技术的成功运用,打破了当时现役火箭20~30天的测发控模式,使发射准备周期缩短至7天甚至更短。

长六火箭填补了发射微小卫星火箭的空白,将运载火箭的“运力下限”成功延伸至700公里太阳同步轨道1吨,其倡导的“经济、实用”的发射原则,能够更好地满足国际上日渐兴起的微小卫星的发射需求,同时彰显了我国发展航天事业的自信与求实。

长征七号 载人航天踏新程

6月25日20点,在我国新建的中国文昌航天发射场,新一代中型运载火箭长征七号划破夜幕、飞向太空,拉开了载人航天工程空间实验室任务的大幕。

它是我国第一枚全数字化火箭,一枚无毒无污染的“绿色火箭”,是我国首枚在低纬度的南海之滨起飞的火箭,运载能力达到近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨……长七火箭的诞生,使我国长征火箭家族创新能力达到了全新高度。

“长七火箭首飞成功是我国航天发展和载人航天建设进程中的里程碑事件,这不仅是载人航天工程空间实验室飞行任务的开局之战,还打响了我国新一代大型、中型运载火箭首飞的‘第一枪’。”航天科技集团公司董事长雷凡培表示。

作为一枚全新研制的运载火箭,长七火箭实现了在运载能力、技术创新、环境适应性上的诸多新跨越。

在新动力上,长七火箭各级均采用新研的无毒无污染液氧煤油发动机及与之适应的新型低温增压输送系统,是一枚“绿色火箭”。

在新布局上,长七火箭的助推器长度为现役火箭助推器的2倍,采用三支点超静定捆绑方案。二级尾舱空间紧凑,通过采用二次分离确保级间分离的可靠性。

在新结构上,长七火箭采用三维设计/制造技术,打通从设计到制造的全三维流程,是我国首枚全数字化火箭。在新测发上,长七火箭采用“新三垂”测发模式,转场中保持箭地之间气、液、电连接状态不变,发射区准备时间缩减至2~3天。

长七火箭的诞生,为我国载人航天工程提供了可靠的运输工具。明年上半年,长七火箭将承担我国首艘空间货运飞船——天舟一号的发射,为我国长期有人照料的空间站搭建起“天地运输走廊”。随着长七火箭各项技术趋于成熟,发射可靠性达到0.98的长七火箭有望承担卫星和载人飞船发射任务,在中国航天事业中扮演重要角色。

长征十一号 快速响应急先锋

2015年9月25日9点41分,“快响利箭”长征十一号固体运载火箭拔地而起,成功运送4颗微小卫星奔向太空。

它的成功发射,标志着我国具备了小卫星快速组网能力,对提升我国快速进入空间能力具有里程碑式意义。

长十一火箭首次实现了运载火箭的全箭整体储存、星箭快速对接、环境自主保障、高效快速发射,具备全天候数小时内完成发射的能力。

作为我国新一代运载火箭家族中的一员,长十一火箭这枚小型固体火箭的诞生,是小卫星蓬勃发展、快速响应航天概念的提出和固体动力技术进步共同牵引的结果。

它数百公斤级的近地轨道运载能力虽然是最小的,但可满足80%以上小卫星的发射需求,而且其发射小卫星可以省去搭载发射需要解决的轨道协调、结构协调、电磁兼容协调等问题。

同时,长十一火箭能够为小卫星提供最优化、最灵活的发射服务,使小卫星也拥有主载荷享有的优先权,获得个性化订制服务。加上长十一火箭独有的灵活选择发射地点的能力,可以把卫星送入一些受制于现有发射场的测控、落区范围而难以到达的目标轨道。可以说,长十一火箭的出现能够大大拓展我国小型航天器的应用范围。

得益于固体推进剂的长期贮存能力,依托长十一火箭可以建立一支滚动贮存、兼容常规的航天快速响应力量。

以抗震救灾为例,长十一火箭可以在24小时之内将小卫星成功运送至灾区上空,对受灾情况进行快速勘察。而当前我国液体运载火箭在短时间内无法完成这种快速反应。

标准接口具有的互换性也为长十一火箭在各种快速应急任务中灵活地匹配不同类型的有效载荷提供了便利,依托长十一火箭可以建立一支滚动贮存、兼容常规的航天快速响应力量,这支力量可以快速灵活地对应急事态做出响应,按任务需求将具有相应任务能力的卫星快速送入轨道,还可以有计划地承担常规的小卫星发射任务,从而锻炼操作队伍,将贮备的火箭资源充分利用,最终形成常备化贮存、常规性发射、定期性更新的有序循环。(郭倩 赵聪)