長三甲系列火箭實(shí)現(xiàn)百次發(fā)射

文/姜哲 王偉童

2019年4月20日，長征三號乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心將北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道。至此，長征三號甲系列火箭成為中國首個(gè)發(fā)射次數(shù)達(dá)到100次的單一系列運(yùn)載火箭。

自1977年12月長征三號運(yùn)載火箭啟動總體方案論證算起，伴隨著改革開放的40年，長三甲系列火箭不斷跨越發(fā)展、不斷創(chuàng)新融合、不斷開放共享，闖出了一片廣闊空間。

百次發(fā)射 鑄就金牌火箭

時(shí)光回溯到1978年9月，作為國內(nèi)第一個(gè)采用低溫推進(jìn)劑的運(yùn)載火箭長征三號火箭迎來了研制歷程中的第一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)——?dú)溲醢l(fā)動機(jī)50秒短程試車取得成功。就在幾個(gè)月前，型號總體方案論證確定火箭三子級采用氫氧發(fā)動機(jī)，伴隨著這項(xiàng)重大技術(shù)創(chuàng)新，為長三甲系列火箭的誕生打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，長三甲系列火箭開啟了金牌火箭的傳奇。

長三甲系列火箭從長征三號火箭演變而來，包含長征三號甲、長征三號乙、長征三號丙三型火箭（以下簡稱長三甲、長三乙、長三丙），是現(xiàn)役執(zhí)行高軌發(fā)射任務(wù)最多的系列火箭，承擔(dān)了以探月工程、北斗工程為代表的多項(xiàng)國家重大工程任務(wù)。

▲2015年12月，長征三號乙火箭發(fā)射高分四號衛(wèi)星前 南勇攝

技術(shù)創(chuàng)新是長三甲系列火箭的優(yōu)良傳統(tǒng)?；鸺兄茣r(shí)期就采用了以大推力氫氧發(fā)動機(jī)、動調(diào)陀螺四軸平臺、冷氦加溫增壓和氫氣能源雙擺伺服機(jī)構(gòu)為代表的上百項(xiàng)性能先進(jìn)的新技術(shù)，服役初期的長三甲系列火箭綜合性能達(dá)到了國際一流水平。40年間，型號科研人員始終以創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展，攻克了一項(xiàng)又一項(xiàng)火箭技術(shù)，將長三甲系列火箭打造成為中國航天的“金牌火箭”。

在首飛過后的25年里，長三甲系列火箭突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從高軌衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道到工作軌道發(fā)射，從地球軌道到地月軌道發(fā)射等多個(gè)跨越；邁出了我國運(yùn)載火箭系列化、組合化、通用化的重要一步；實(shí)現(xiàn)了高軌衛(wèi)星一箭雙星、高密度發(fā)射的跨越；圓滿完成了以探月工程、北斗導(dǎo)航工程為代表的多項(xiàng)國家重大科技專項(xiàng)任務(wù)。火箭運(yùn)載能力、年發(fā)射數(shù)量、發(fā)射成功率及發(fā)射入軌精度等航天核心技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界一流水平。

百次發(fā)射 帶動產(chǎn)業(yè)升級

中國航天事業(yè)的發(fā)展，離不開綜合國力的增強(qiáng)和基礎(chǔ)工業(yè)能力的提升；中國航天事業(yè)的發(fā)展，也推動了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級。正是在這樣的“你拉我拽”中，航天事業(yè)與我國的基礎(chǔ)工業(yè)實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)發(fā)展。

長三甲系列火箭就是這種發(fā)展的縮影。運(yùn)載火箭研制是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)都要與各行各業(yè)發(fā)生關(guān)聯(lián)，在材料、工藝、器件、設(shè)備等領(lǐng)域都與我國基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展密不可分。比如在材料方面，為了提高火箭運(yùn)載能力，對火箭進(jìn)行結(jié)構(gòu)減重是最直接而有效的方法，碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展，使得結(jié)構(gòu)減重成為可能；在工藝方面，依靠國內(nèi)相關(guān)工業(yè)企業(yè)的支撐和協(xié)助，成功研制生產(chǎn)了我國最大的貯箱高精度全自動大型焊接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了攪拌磨擦焊技術(shù)在火箭貯箱生產(chǎn)中首次應(yīng)用，使貯箱生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保證；在設(shè)備領(lǐng)域，航天產(chǎn)品特殊的可靠性及環(huán)境適應(yīng)性要求，促進(jìn)了相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，逐漸形成了在強(qiáng)度、環(huán)境、可靠性檢測、環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備研制、試驗(yàn)檢測系統(tǒng)集成等領(lǐng)域的典型技術(shù)能力。

“中國航天的發(fā)展是全國基礎(chǔ)工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的縮影。同樣，中國航天人也有責(zé)任通過軍民深度融合，成為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要力量?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)有限公司一院黨委書記李明華說。

▲“長三丙”送“嫦娥二號”探月 劉建安攝

百次發(fā)射 探索綠色動力

作為我國低溫液體火箭探索者，長征三號甲系列火箭的三子級采取液氫/液氧推進(jìn)劑，做到了環(huán)保無污染。而以長征五號、長征七號為代表的新一代運(yùn)載火箭在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，所用的三種主發(fā)動機(jī)均采用無毒無污染的推進(jìn)技術(shù)，其中120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)推力大、比沖高，已成為我國新一代運(yùn)載火箭各個(gè)不同構(gòu)型火箭共用的基礎(chǔ)動力裝置；50噸級液氧/液氫發(fā)動機(jī)技術(shù)在國際同類發(fā)動機(jī)中處于先進(jìn)水平；8噸級膨脹循環(huán)先進(jìn)上面級液氧/液氫發(fā)動機(jī)技術(shù)，可以大大提高發(fā)動機(jī)的自身可靠性，為我國首創(chuàng)。三型新型發(fā)動機(jī)均做到了綠色環(huán)保，使我國運(yùn)載推進(jìn)技術(shù)水平大幅提高的同時(shí)，也彰顯了航天科研工作者為“美麗中國”做出的不懈努力。

▲長征三號甲火箭發(fā)射瞬間

未來幾年，長征七號甲、長征八號、長征九號、新一代載人運(yùn)載火箭的研制工作也將相繼展開，將完成我國運(yùn)載火箭的整體更新?lián)Q代，綠色無污染的環(huán)保推進(jìn)劑將成為中國火箭的主流。與此同時(shí)，火箭子級回收的相關(guān)技術(shù)也在研究之中，對降低發(fā)射成本、控制落區(qū)安全、節(jié)約利用資源具有積極意義。

▲長征三號甲火箭轉(zhuǎn)運(yùn)

百次發(fā)射“長征”走向世界

伴隨改革開放的40年，長三甲系列運(yùn)載火箭始終堅(jiān)持開放發(fā)展，積極走向國際市場，在用中國火箭技術(shù)服務(wù)世界的同時(shí)，也在國際合作中不斷提升著長三甲系列金牌火箭的綜合性能，在開放中圖發(fā)展，在合作中謀共贏，努力把“長征”火箭打造成為響當(dāng)當(dāng)?shù)膰H品牌，成為世界航天大家族中的一員。

從上世紀(jì)90年代開始，長三甲系列火箭在接口設(shè)計(jì)上充分考慮了與國際衛(wèi)星的兼容性，實(shí)現(xiàn)了與美國、歐洲等國家和地區(qū)制造的衛(wèi)星完全兼容，在發(fā)射、服務(wù)、技術(shù)等方面能夠滿足國內(nèi)外用戶的需求。同時(shí)，依靠火箭可靠性高、履約能力強(qiáng)、保險(xiǎn)費(fèi)率低等優(yōu)勢，在國際發(fā)射市場上占據(jù)了一席之地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年12月，長三甲系列火箭已先后承擔(dān)了20余次國際商業(yè)發(fā)射任務(wù)，為多個(gè)國家和地區(qū)發(fā)射了衛(wèi)星，全部取得了圓滿成功。其中，鑫諾一號衛(wèi)星的發(fā)射服務(wù)項(xiàng)目使長三甲系列火箭打開了歐洲市場，首次與法國合作發(fā)射通信衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了與歐洲一流國際公司的接軌。在尼日利亞衛(wèi)星項(xiàng)目中，首次實(shí)現(xiàn)了整星出口，首次以在軌交付方式為國際用戶提供宇航系統(tǒng)集成的一攬子服務(wù)。

當(dāng)前，長三甲系列火箭正借力國家“一帶一路”倡議和雙邊多邊合作機(jī)制，積極拓展航天應(yīng)用領(lǐng)域，探索從航天制造、發(fā)射、地面到系統(tǒng)應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈的“一站式”服務(wù)，面向全球提供發(fā)射服務(wù)、整星出口、技術(shù)轉(zhuǎn)讓與培訓(xùn)、地面站建設(shè)等商業(yè)航天一攬子解決方案，以更加自信、更加開放的形象，努力在國際商業(yè)航天市場的激烈競爭中搶得先機(jī)。

知識鏈接：

長征三號火箭（CZ-3）

CZ-3是由中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院抓總研制的三級低溫液體運(yùn)載火箭，是我國首個(gè)采用低溫推進(jìn)劑的火箭。一、二子級由CZ-2C改進(jìn)而成，其三級采用了以液氫液氧為推進(jìn)劑的具有二次啟動能力的低溫發(fā)動機(jī)。一、二子級直徑3.35米，三級直徑2.25米，整流罩直徑2.6米或3.0米，全長44.6米，起飛重量205噸，起飛推力2962千牛頓。CZ-3火箭主要用于高軌道衛(wèi)星發(fā)射，標(biāo)準(zhǔn)地球同步軌道運(yùn)載能力1.6噸。1984年1月首次發(fā)射，共完成13次發(fā)射任務(wù)，現(xiàn)已退役。

長征三號甲火箭（CZ-3A）

CZ-3A長52.5米，一、二子級直徑3.35米，三子級直徑3.0米，起飛重量約243噸，主要用于發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星，運(yùn)載能力約2.6噸。主要承擔(dān)了風(fēng)云氣象衛(wèi)星、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星和我國首顆月球探測器“嫦娥一號”的發(fā)射任務(wù)，自1994年2月8日首次發(fā)射成功以來，至今發(fā)射成功率為100%。

長征三號乙火箭（CZ-3B）

CZ-3B是以CZ-3A為芯級，在其一子級上捆綁了四枚2.25米直徑的助推器，起飛重量約456噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為5.5噸，具有高軌道大推力運(yùn)載能力。主要發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星，也可進(jìn)行一箭多星發(fā)射或其它軌道衛(wèi)星的發(fā)射。

CZ-3B是我國北斗導(dǎo)航工程衛(wèi)星組網(wǎng)，以及國際商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的主力火箭，主要承擔(dān)了委星1號、巴星1R、尼星1R、W3C等通信衛(wèi)星和嫦娥三號月球探測器的發(fā)射任務(wù)。

長征三號丙火箭（CZ-3C）

CZ-3C是在CZ-3B基礎(chǔ)上取消了兩枚助推器而設(shè)計(jì)形成，起飛重量約367噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為3.9噸。主要用于發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星。2008年4月25日首飛成功，主要承擔(dān)了天鏈一號衛(wèi)星、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星和嫦娥二號月球探測器等發(fā)射任務(wù)。