火箭实例相关.docx
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1、研制背景航天技术是国家综合实力的重要组成和标志之一,进入空间的能力是综合国力和科技实力的重要标志。运载火箭则是目前人类克服地球引力、进入空间的唯一工具,是发展空间技术、确保空间安全的基石,是实现航天器快速部署、重构、扩充和维护的根本保障,是大规模开发和利用空间资源的载体,是国家空间军事力量和军事应用的重要保证,是国民经济发展和新军事变革的重要推动力量。确保安全、可靠、快速、经济、环保地进入空间,推进太空探索技术发展,促进人类文明进程,是长征系列运载火箭的发展目标。发展阶段长征系列运载火箭的发展共经历了5个阶段。第一阶段是基于战略导弹技术起步,主要包括CZ-1、CZ-2;第二阶段是按照运载火箭技
2、术自身发展规律研制的火箭,包括CZ-3、CZ-3A系列、CZ-4系列;第三阶段是为满足商业发射服务而研制,典型代表是CZ-2E;第四阶段是为载人航天需要而研制的,如CZ-2F火箭;第五阶段是为适应环保及快速反应需要研制的运载火箭,如CZ-5系列、CZ-6系列、CZ-7系列、CZ-8系列、CZ-11系列等。火箭分代长征系列运载火箭共完成了4代运载火箭研制。第一代:长征一号(CZ-1)、长征二号(CZ-2)为第一代。第一、第二和第三代运载火箭 第一代根据战略武器型号改进而来,具有明显的战略武器型号特点,解决了我国运载火箭从无到有的问题,但其运载能力等总体性能偏低、使用维护性差、靶场测试发射周期长、
3、采用模拟控制系统。第二代:长征二号丙系列(CZ-2C系列)、长征二号丁(CZ-2D)、长征三号(CZ-3)、长征二号E(CZ-2E)为第二代。第二代仍然带有战略武器型号的痕迹,在第一代火箭的基础上进行了技术改进;第二代火箭以原始状态CZ-2C火箭为基础改进,一、二级与CZ-2C火箭基本相同;采用有毒推进剂(四氧化二氮和偏二甲肼);采用了数字控制系统。第三代:长征二号F(CZ-2F)、长征三号甲系列(CZ-3A系列)、长征四号系列(CZ-4系列)为第三代。第三代在第二代基础上,持续开展可靠性增长和技术改进,采用系统级冗余的数字控制系统;增加了三子级,任务适应能力大大提高;或为满足载人航天任务需求
4、,增加了故检和逃逸系统,其任务可靠性大大提高;简化了发射场测发流程,使用维护性能得到了提高。第四代:长征五号系列(CZ-5系列)、长征六号系列(CZ-6系列)、长征七号系列(CZ-7系列)、长征八号系列(CZ-8系列)、长征九号(CZ-9)、长征十一号系列(CZ-11系列)等为第四代。第四代采用无毒无污染推进剂,环境友好;采用全箭统一总线技术和先进的电气设备;最大运载能力得到了大幅提升。发展意义1970年中国第一次成功发射人造卫星,标志着中国人独立自主地掌握了进入空间的能力。经过半个世纪的发展,中国长征系列运载火箭经历了由常温推进剂到低温推进剂、由末级一次启动到多次启动、从串联到并联、从一箭单
5、星到一箭多星、从载物到载人的技术跨越,逐步发展成为由多种型号组成的大家族。具备进入低、中、高等多种轨道的能力,入轨精度达到了国际先进水平。长征系列运载火箭技术的发展为中国航天技术提供了广阔的舞台,推动了中国卫星及其应用以及载人航天技术的发展,有力支撑了以“载人航天工程”“北斗导航”和“月球探测工程”为代表的中国国家重大工程的成功实施,为中国航天的发展提供了强有力的支撑。长征一号系列长征一号系列运载火箭拥有“长征一号”、“长征一号丁”两种型号,主要用于近地轨道小型有效载荷。长征一号(CZ-1)是我国第一种运载火箭型号,是发射“东方红一号”卫星“651工程”的重要组成部分,于1965年开始研制。它
6、是在东风四号弹道导弹的基础上研制的三级运载火箭,一二级为液体发动机,三级为固体发动机。长征一号研制过程中攻克自旋稳定、级间连接与分离等关键技术。火箭全长29.86米,最大直径2.25米,起飞质量81.57吨,起飞推力112吨,近地轨道(LEO:440公里圆轨道,倾角70度)运载能力为300千克。1970年4月24日,长征一号运载火箭成功地将“东方红一号”卫星送入预定轨道,奠定了长征系列火箭发展的基础,并使我国成为世界上第五个能够独立发射人造地球卫星的国家,开辟了中国自主进入空间的新纪元。长征一号共进行了2次发射,均获成功,于1971年退役。长征一号乙也被称作“长征一号马杰”。是长征一号的第一个
7、改进方案。方案提出使用意造马杰火箭的第三级意丽丝固体火箭发动机来替换国产的第三级GF-02固体火箭发动机。火箭的一、二级没有更变。但当时因缺乏资金所以没有向意大利购买马杰火箭的第三级,因此没有投入生产。第一、二级使用长征一号的发动机,保留不变,而第三级使用更先进的四氧化二氮、偏二甲肼液体燃料,使火箭的近地运载能力提高到半吨。1984年首次成功测试第三级发动机,但因种种原因,中国运载火箭技术研究院于1988年取消了长一丙工程。长征一号丁运载火箭(CZ-1D)是在长征一号火箭的基础上改进的一枚装有“变轨级”的三级小型运载火箭。全箭起飞质量81.075吨,全长28.22米,LEO(300公里圆轨道,
8、倾角57度)运载能力为930千克(自旋)和750千克(三轴稳定)。1995年5月,长征一号丁火箭首次飞行成功。由于长征一号丁三次飞行任务皆为亚轨道飞行,所以不计入长征系列运载火箭的发射记录。目前该火箭已退役。长征二号系列长征二号系列运载火箭是目前中国最大的运载火箭家族,拥有“长征二号”、“长征二号丙”系列、“长征二号丁”、“长征二号E(长二捆)”、“长征二号F”等型号,主要承担近地轨道和太阳同步轨道的发射任务,其中长征二号F是目前我国唯一一型用于载人航天发射的运载火箭。长征二号运载火箭(CZ-2)是中国运载火箭的基础型号,是在东风五号弹道导弹的基础上研制的两级液体运载火箭,用于发射返回式卫星。
9、长征二号研制过程中首创小推力弹道方案,将运载能力提升25%;在首飞失利后,系统研究并形成运载火箭大型地面试验方法。火箭全长32.6米,最大直径3.35米,起飞重量192吨,LEO运载能力2.0吨。该火箭于1970年开始研制。1974年11月5日首次飞行试验失败。第二次发射于1975年11月26日获得成功,将我国第一颗返回式卫星准确送入预定轨道。随后,又连续两次发射成功,将中国第二颗和第三颗返回式卫星准确送入预定轨道。长征二号共完成4次发射,成功3次,于1979年退役。大体就是长征二号运载火箭,但准确指在1974年长征二号首发失败后,对长征二号使用的风暴一号火箭第二级的陀螺控制系统作了微小改进后
10、的火箭型号。1975年首发成功后,又成功地发射两次。按照国际惯例,对火箭发动机做多么微小的改进都需要注册,改进后第二级的“YF-22/23”火箭发动机改称“YF-22A/23A”(22/23甲),火箭的型号也同时改作“CZ-2A”(长征二号甲)。这个型号又因与年后的长征二号丙(为提供国际运载服务而更名)完全一致,所以常常造成混淆。所以一些列表会用“长征二号”或“长征二号甲”来标示1974年11月5日的发射失败,而1975年11月26日、1976年12月7日、1978年1月26日的三次发射与后期的长二丙发射任务一并收录为“长征二号丙”的发射任务。目前该火箭已退役。长征二号丙运载火箭(CZ-2C)
11、是由中国运载火箭技术研究院在长征二号基础上研制的一种两级常规液体运载火箭,采用四氧化二氮/偏二甲肼作为推进剂,主要用于发射低轨和太阳同步轨道卫星。火箭全长43.72米,箭体直径3.35米,起飞质量245吨,LEO运载能力为4.0吨。改进后发展出的长征二号丙系列火箭具备发射LEO、SSO、GTO及大椭圆轨道卫星的能力;具备一箭一星、一箭多星的发射能力。长征二号丙首次成功研制主动章动控制自旋稳定SM上面级,突破一型火箭不同发射场适应性技术;首次成功研制SMA固体上面级双星串联的内支撑安装结构,可完成多类型卫星发射任务。长征二号丙于1982年9月首次成功发射。1998年底,长征二号丙火箭被原航天工业
12、总公司授予“金牌火箭”称号,是中国首个“金牌火箭”。长征二号丙改进型号有四种:长征二号丙/智能分配器(CZ-2C/SD)、长征二号丙/固体发动机(CZ-2C/SM)、长征二号丙/固体发动机甲(CZ-2C/SMA)和长征二号丙/远征一号S(CZ-2C/YZ-1S)。长征二号丙/智能分配器(CZ-2C/SD)是在长征二号丙(CZ-2C)火箭的基础上安装了一个上面级的智能分配器,主要用于商业卫星发射任务。该型火箭于1997年12月8日首次成功发射,连续7次成功发射铱星及其模拟星。长征二号丙/固体发动机(CZ-2C/SM)是在长征二号丙(CZ-2C)火箭的基础上安装了改进版的固体上面级,主要用于发射高
13、轨道卫星。地球同步转移轨道(GTO)运载能力达1.25吨。该型火箭于2003年首次成功发射。长征二号丙/固体发动机甲(CZ-2C/SMA)是一种三级常规液体火箭,是在长征二号丙(CZ-2C)火箭的基础上增加了新研制的三轴稳定固体上面级和双星适配器,主要用于太阳同步轨道卫星的发射。700千米太阳同步轨道运载能力(SSO)达到2.1吨。该型火箭于2008年首次成功发射。长征二号丙/远征一号S(CZ-2C/YZ-1S)是在长征二号丙(CZ-2C)火箭的基础上增加了远征一号S上面级,主要用于低轨卫星的多星组网发射任务。SSO运载能力达到2.3吨。该型火箭于2018年10月9日首次发射成功。长征二号丁运
14、载火箭(CZ-2D)是由上海航天技术研究院研制的一种二级常规液体推进剂运载火箭,是在长征四号甲(CZ-4A)的基础上减少常规液体三子级,并进行适应性改进形成的火箭,主要用于发射近地轨道和太阳同步轨道卫星。火箭全长41.056米,箭体直径3.35米,起飞质量250吨,LEO运载能力4.0吨,500公里SSO运载能力1.5吨。长征二号丁于1992年8月9日首次发射成功。长征二号丁/远征三号(CZ-2D/YZ-3)是在长征二号丁火箭基础上增加一个远征三号上面级,用以满足低轨异轨多星的发射任务。远征三号“多星发射上面级”可以实现20次以上的自主快速轨道机动,以及一次10颗或更多卫星的精确部署,从而延长
15、卫星使用寿命,大大降低卫星发射成本,有助满足蓬勃发展的微小卫星市场,增强卫星快速发射及组网能力。 13 同时,完成任务后还可以实施主动离轨,最后再入烧毁。 14 长征二号丁/远征三号于2018年12月29日首次成功发射。长征二号E(CZ-2E)即长征二号捆绑式运载火箭(简称“长二捆”),是由中国运载火箭技术研究院研制的在加长的长征二号丙(CZ-2C)周围捆绑四枚2.25米直径液体助推器的火箭,主要用于发射近地轨道有效载荷,配以合适的上面级,可进行中高轨道卫星的发射。火箭全长49.686米,一、二子级直径3.35米,每个液体助推器长为15.4米,直径2.25米,卫星整流罩最大直径4.2米,起飞质
16、量462.46吨,LEO运载能力达到9.2吨(200公里圆轨道,倾角28.5)。长二捆是中国第一种为商业卫星发射而研制的运载火箭,也是我国首型捆绑式运载火箭。长二捆火箭研制过程中攻克了高空风修正、助推器捆绑和分离、推进剂利用、横向变轨和全方位调姿定向、大尺寸分离包带、大型整流罩等和大型发射台等36项关键技术,为我国的运载火箭进入国际发射服务市场起到了重要的推动作用。 15 同时,长二捆火箭实现了中国运载火箭捆绑技术的突破,为我国后续载人火箭研制奠定了坚实的技术基础。长征二号E于1990年7月首次成功发射,共发射7次,成功5次,于1995年退役。长征二号F运载火箭(CZ-2F)是由中国运载火箭技
17、术研究院在长征二号E(CZ-2E)火箭的基础上,按照发射载人飞船的要求,以提高可靠性、确保安全性为目标研制的运载火箭,可靠性超过97%(置信度0.7),主要用于发射神舟飞船到近地轨道。它我国第一种载人运载火箭,也是目前唯一的一型载人运载火箭。长征二号F火箭研制过程中攻克载人火箭总体设计、逃逸系统、故障检测处理系统、冯卡门外形整流罩等重大关键技术。长征二号F基本型火箭全长58.34米,一、二子级直径3.35米,助推器直径2.25米,整流罩最大直径3.8米,起飞质量479.8吨,LEO运载能力8.4吨(200350km,倾角42)。长征二号F基本型先后成功发射了“神舟一号”至“神舟七号”飞船,为我
18、国成功实现载人航天飞行做出了历史性贡献。目前该型火箭已停产,后续任务由长征二号F改进型承担。长征二号F改即长征二号F改进型运载火箭(CZ-2F/G),是在长征二号F基本型的基础上,将助推器推进剂储箱顶部椭球顶改为锥形顶,提升推进剂储存量。长征二号F改包括两种状态,即发射运输飞船状态和发射目标飞行器状态。 17 火箭起飞质量约493吨。发射载人飞船型号和发射目标飞行器或空间实验室型号的整流罩最大直径分别为3.8米和4.2米,火箭全长分别为58.34米和52米。火箭运载能力有所提升,LEO运载能力8.8吨(200350km,倾角42)。神舟七号发射任务完成后,长征二号F基本型不再执行任务,后续任务
19、由长征二号F改进型执行。长征二号F改进型火箭已先后成功发射神舟八号至神舟十一号飞船及天宫一号、天宫二号。长征三号系列长征三号系列运载火箭拥有“长征三号”、“长征三号甲”、“长征三号乙”、“长征三号丙”等型号,主要承担高轨道的发射任务。其中“长征三号甲”、“长征三号乙”、“长征三号丙”又可统称为长征三号甲系列运载火箭。另有计划中的“长征三号丁”、“长征三号E”。长征三号运载火箭(CZ-3)是由中国运载火箭技术研究院研制的在长征二号丙(CZ-2C)的基础上,增加2.25米直径氢氧三子级形成的三级液体火箭,主要用于发射地球同步轨道有效载荷。火箭全长44.56米,一、二子级直径3.35米、三子级直径2
20、.25米,卫星整流罩最大直径3.0米,起飞质量204.88吨,标准地球同步转移轨道(GTO)运载能力为1.6吨。长征三号研制过程中首次提出了基于氢氧低温三子级的火箭总体方案,全新设计地面增压、氮气瓶补压、自生增压三段有机结合增压方案,首次研制低温共底贮箱,首次较全面研究并解决液体火箭低频振动力学环境管理技术,率先提出并研究液体火箭纵向耦合振动(POGO)问题。长征三号火箭的成功发射,标志着中国运载火箭技术跨入世界先进行列,是中国运载火箭发展上的一个重要里程碑:它首次采用了液氢、液氧作火箭推进剂,首次实现火箭的多次启动,首次将有效载荷送入地球同步转移轨道。长征三号于1984年首飞成功,共发射13
21、次,成功10次,于2000年退役。长征三号甲运载火箭(CZ-3A)由中国运载火箭技术研究院研制,是长征三号甲系列火箭的基础型号。是将长征三号(CZ-3)氢氧三子级替换为3米直径、采用两台8吨氢氧发动机的氢氧三子级,具备了大姿态调姿能力,任务适应能力更强。火箭主要用于东方红三号卫星平台的发射。火箭全长52.52米,一、二子级直径3.35米、三子级直径3.0米,卫星整流罩最大直径3.35米,起飞质量243吨,标准GTO运载能力为2.65吨。长征三号甲系列火箭研制过程中,突破了YF-75发动机、小型四轴惯性稳定平台、冷氦加温增压系统、低温氢气能源双向摇摆伺服机构等四大关键技术。长征三号甲自1994年
22、2月8日首次发射成功以来,至今发射成功率为100%。2007年底,长征三号甲火箭被中国航天科技集团公司授予“金牌火箭”称号,是中国的第二个“金牌火箭”。长征三号乙运载火箭(CZ-3B)是由中国运载火箭技术研究院在CZ-3A和CZ-2E火箭的基础上研制的大型三级液体捆绑火箭,以长征三号甲(CZ-3A)作为芯级,捆绑四枚2.25米直径液体助推器构成,助推器及其捆绑结构则与CZ-2E基本相同。主要用于发射地球同步转移轨道卫星,亦可进行一箭多星发射或其它轨道卫星的发射,也是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。该火箭共有2种构型:长征三号乙标准型(已停产)、长征三号乙改一型。长征三号乙标准型(CZ-3B
23、)火箭芯一级与助推器为不加长状态,使用4000F型整流罩,控制系统为平台+激光惯组主从冗余方案。火箭全长54.838米,一、二子级直径3.35米、助推器直径2.25米,三子级直径3.0米,整流罩直径4.0米,起飞质量425.8吨,标准GTO运载能力为5.1吨。长征三号乙运载火箭于1996年2月15日首次飞行发射国际708通信卫星失败,火箭起飞22秒后触地爆炸。在1997年8月和10月则成功地发射了菲律宾马部海卫星和亚太二号R卫星。长征三号乙改一型(CZ-3B/G1)是在长征三号标准型的基础上,采用起飞滚转定向、双向风补偿、三级一次工作、串联式双星分离,使用3700Z加长型(3700ZS型)双星
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