長征三號甲系列火箭長征三號系列運載火箭由長征三號甲、長征三號乙、長征三號丙(簡稱長三甲、長三乙、長三丙火箭)三種大型低溫液體運載火箭組成,是我國目前高軌道上最大運載能力的火箭群體,也是我國21世紀用於國內外套用發射的品牌和主力火箭之一。長征三號甲系列火箭具有技術性能先進、運載能力大、繼承性好、適應能力強、發展潛力大等特點,它的研製成功是我國航天領域的一項重大技術創新成果,長三甲、長三乙火箭1998年榮獲了國家科學技術進步特等獎。
概述
“長征”3號甲是在“長征”3號的基礎上改進而成。火箭全長52.52米,火箭直徑、整流罩均超過“長征”3號。“長征”3號甲同樣是三級液體助推火箭,一、二級為常規燃料,第三級為中國長征3號甲火箭
液氫液氧燃料。第三級把直徑由2.25米增大到了3米,並增加貯箱長度,推進劑由8.2噸增加到17.6噸。整個起飛重量240噸,起飛推力300噸,其同步轉移軌道的運載能力由原來的1.4噸提高到2.6噸。它是中國目前高軌道上運載能力最大的火箭,具有一箭多星和適應多種軌道衛星發射要求的能力。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4.8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%
相關參數
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)2556.22922.57(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
“862”國家重點工程
早在1982年,具有遠見卓識的中國航天人就已經在認真思考中國運載火箭下一步發展技術和規劃問題,從1982年4月到1985年9月,相繼提出《長三甲火箭方案論證及運載火箭規劃》、《關於長三甲火箭研製方案的報告》等專題技術論證資料。原航天工業部於1985年9月18至19日把長三甲火箭研製提到議事日程,討論了長三甲火箭技術指標和技術途徑問題。1986年2月28日,原航天工業部向國務院上報了《關於加速發展航天技術的報告》,提出開展長三甲火箭、東方紅三號通信衛星、風雲二號氣象衛星、資源一號探測衛星的研製工作。1986年3月31日,國務院以“國發1986年41號”檔案轉批全國各省市、自治區,同意航天工業部提出的“一箭三星”規劃,命名為“862”工程。5月3日,國防科工委發出《關於迅速開展廣播通信衛星工程研製建設工作的通知》,根據這些決定,航天科技集團公司中國運載火箭技術研究院1986年秋初步組建了長三甲火箭研製隊伍,拉開了長三甲火箭研製工作的序幕時光的隧道進入20世紀90年代,我國通信衛星事業處於方興未艾的階段,幾年前發射的東方紅二號衛星的壽命均已到期,太空中已經沒有國產轉發器能夠投入使用。而當時在役的運載火箭沒有能力發射高軌道重型通信衛星,國家電視、廣播、通信事業面臨著嚴重的困難。十萬火急中,國家啟用巨額外匯租用了“中星五號”緩解當時緊張的局勢,同時也把期待的目光轉向中國運載火箭技術研究院,要求加快新一代大推力運載火箭長三甲的研製速度,為發射我國第二代大容量長壽命廣播通信衛星“東方紅三號”提供運載工具。
一箭雙星定乾坤
時勢造英雄,重負建偉業。為了長三甲火箭的成功,研製隊伍歷經了八年的艱苦鏖戰,一個個不眠之夜,一次次過關奪隘,一場場拼搏會戰,至今歷歷在目,刻骨銘心。1994年2月8日,是中國航天史上一個值得濃墨重彩的日子,長三甲火箭在青山環繞的西昌衛星發射中心進行首次發射,16時34分,隨著驚天動地的一聲轟鳴,長三甲火箭以雷霆萬鈞之勢拔地而起,昂首飛向浩瀚蒼穹,分別把“實踐四號”科學探測衛星和一顆模擬星送入預定軌道,成功地實現了具有國際標準的一箭雙星發射,標誌著我國運載火箭技術及運載能力有了大幅度的發展提高,展示出我國具有發射高軌道重型通信衛星的能力,為迎接我國廣播通信衛星套用事業嶄新歷史階段的到來奠定了堅實的基礎。
主力火箭名不虛傳
長三甲火箭首次飛行圓滿成功後,研製隊伍馬不停蹄地轉入第二戰役,把目標瞄準了發射第一顆“東方紅三號”衛星上。在第一次飛行試驗成功九個月後,1994年11月30日凌晨1時2分,長三甲火箭托舉起“東方紅三號”衛星,宛如一條噴吐著烈焰的巨龍,照亮了發射場坪,划過沉沉夜幕,直刺茫茫太空。到2004年,長三甲火箭又進行了七次發射,分別把我國廣播通信衛星、氣象衛星、導航衛星送入太空:1997年5月12日發射東方紅三號02星;2000年1月26日發射中星22號衛星;2000年10月31日發射北斗一號01星;2000年12月21日發射北斗一號02星;2003年5月25日發射北斗一號03星;2003年11月15日發射中星20號衛星;2004年10月19日發射風雲二號04星,以上發射均獲得圓滿成功,發射成功率達到百分之百。
走向國際市場
1985年10月,我國宣布長征火箭投入國際衛星發射服務市場。當時國際市場上最為活躍、需求最大的是發射高軌道(GTO)的地球同步通信衛星,而我國能夠發射這種衛星的只有長征三號火箭,它的GTO運載能力最大也只有1.5噸,在國際市場上的競爭能力不強。要想占領國際市場,必須開發運載能力更大、性能更好、適應性更強的運載火箭。國務院批准的我國第二期通信衛星工程計畫,即“862”工程,為研製我國新的大型運載火箭提供了契機,也為長三乙火箭的誕生直接奠定了基礎。正是因為國內外市場的需求,特別是我國改革開放的大政方針,使火箭發射服務走出國門,將發射外國的重型商業衛星作為我國大型運載火箭研製的牽引力,才使長三乙火箭的誕生成為可能。因此可以說,長三乙火箭是改革開放的產物,是長征火箭從封閉的科研院走向國際市場的碩果。
關鍵技術先進可靠
早在研製初期,長三甲系列火箭研製隊伍就將長三甲、長三乙、長三丙作為一組系列火箭進行模組化、組合化與整體化最佳化設計,確定了以長三甲火箭為基本型的發展模式。長三甲火箭是在長征三號火箭的基礎上重新設計火箭第三級而形成的大型三級低溫液體火箭,全長52.52米,一、二子級直徑3.35米,三子級直徑3.0米,GTO的運載能力達到2600千克;在長三甲火箭的芯一級捆綁四個2.25米的助推器就派生出了長三乙火箭,它全長54.838米,GTO軌道運載能力可達到5200千克,運載能力僅低於俄羅期的質子號,當時位居世界第二位;在長三甲火箭的基礎上捆綁兩個2.25米助推器,又組合成長三丙火箭,GTO軌道運載能力可達到3800千克,長三丙火箭的設計工作早已完成,“十一五”期間將承擔國防建設急需的各類套用衛星的發射任務。長三甲系列火箭的發展模式是按照當初提出的“上改下捆、先改後捆”的技術途徑實施的,體現了模組化、組合化與整體最佳化先進設計理念。這一發展思路對長三甲及其發展型火箭的形成和大型火箭的發展規划起到了重要的指導作用。長三甲系列火箭共同構成了我國高軌道運載能力最大、適應性最強的運載火箭系列,其運載能力可以適應世界絕大多數套用衛星的質量,不僅顯著地增強了我國商業火箭在國際衛星發射服務市場上的競爭能力,也為我國未來航天事業的發展創造了良好條件。長三甲系列火箭運載入軌精度高、適應能力強,其發射衛星的入軌精度與阿里安、宇宙神等世界上名牌火箭相當,達到20世紀末世界一流水平。長三甲系列火箭既可以一箭單星也可以一箭多星發射,既可以用於標準地球同步轉移軌道發射,也可以用於超同步轉移軌道或低傾角同步轉移軌道發射,以及深空探測器發射,還可以在飛行過程中實現測向機動變軌、多次起旋、消旋、定向等,可以滿足衛星用戶多種不同使用要求。
套用前景無限廣闊
進入二十一世紀,長三甲、長三乙、長三丙火箭成為我國發射國內、國外各類套用衛星的主推產品,承擔著國內民用、軍用、商業及國外衛星發射服務艱巨而繁重的任務。從2006年至2010年,長三甲系列火箭將要進行三十次套用發射,迎來了前所未有的發射高峰期,是長三甲系列火箭的鼎盛時代。特別值得一提的是,2004年1月23日,由國務院總理溫家寶批准的繞月探測工程項目正式立項,為工程配套的運載工具首選長三甲火箭。“嫦娥奔月”、“月兔搗藥”、“吳剛伐桂”是在我國民間千載流傳的美麗神話,該工程以此命名,既引起了人們無限的遐想和神往,又激發了航天人敢上九天攬月的豪情壯志,長三甲火箭於今天高擎起“嫦娥一號”衛星奔向月球,探索月宮無盡的奧妙,為人們揭開宇宙神秘的面紗。