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长征五号火箭近期将首飞
自主研发的长征五号火箭近期将首飞
来源:时频网作者:小康网址:http://www.tf086.com

   自主研发的长征五号火箭近期将首飞

中国自行研发的长征五号火箭将于20161103日在海南文昌卫星发射中心首飞。

长征五号系列运载火箭是中华人民共和国为了满足进一步航天发展需要,并弥补中外差距而在2006年立项研制的一次性大型低温液体捆绑式运载火箭  ,也是中国新一代运载火箭中芯级直径为5米的火箭系列。

长征五号系列由中国航天科技集团公司研制,设计采用通用化、系列化、组合化思想。系列由二级半构型的基本型长征五号运载火箭(代号:CZ-5)、不加第二级的一级半构型长征五号乙运载火箭(代号:CZ-5B)以及添加上面级的长征五号/远征二号运载火箭(代号:CZ-5/YZ-2)组成,地球同步转移轨道和近地轨道运载能力将分别达到13吨、23吨。中国未来天宫空间站、北斗导航系统的建设,探月三期工程及其它深空探测的实施都将使用该火箭系列。

长征五号已经完成了发射前的转场工作,长征五号/远征二号预计于2016113日在文昌卫星发射中心首飞。首飞成功后长征五号将成为中国运载能力最大的火箭。

研制背景

长征五号的历史最早可以追溯到1986年“大型运载火箭和天地往返运输系统”被中国列为国家高技术研究发展计划(即863计划)的主题之一,但研制工作当时并未开始。在随后的九十年代,长征三号乙等火箭的首飞,中国完善了火箭体系,但同时老旧的长征火箭也暴露出一系列问题。

九十年代后期各航天强国火箭升级,中国火箭技术逐渐“丧失了在世界航天界第二集团的优势地位”。由于数次发射失败等火箭问题以及九十年代末美国通过的“国际武器交易规则”使中国丧失了大部分原有的世界商业发射市场份额,而中国载人航天工程未来空间站以及其它大质量卫星的发射需求也超过了当时中国火箭的运载能力。为缩小与世界的差距、重获市场份额、满足未来航天需要,再加上研制新火箭以维持研发队伍的考虑,中国在2000年前后将新型火箭的论证工作提上日程。

设计演进

863计划开始后的1988年中国即开始了大型运载火箭的论证工作。通过和世界新一代运载火箭以及自身需求的对比,中国火箭专家认为,旧的长征火箭系列存在着运载能力低,芯级直径小,型号偏多,型谱重叠,可靠性不高,发射准备周期长,使用的偏二甲肼和四氧化二氮推进剂毒性大且价格昂贵的问题,在小型火箭方面还存在空白。希望新型火箭解决这些问题,2001年预研工作开始前,中国已经明确了火箭的运力指标、级数、推进剂种类,并要求新型火箭高可靠、低成本。

2001年后,中国继续对新型火箭的设计方案、发展途径、发射场等方面进行讨论。2002年中国改进完善863计划火箭发动机和大型运载火箭专家组组长朱森元“模块化研制、积木式发展”的建议,确

定了“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路以及”通用化、系列化、组合化”的设计思想。这在2006年新火箭立项开始研制时公布的新火箭方案中得到体现。

“三个模块”是指使用液氧/液氢的5米直径模块,使用液氧/煤油的3.35米直径模块、2.25米直径模块;“两种发动机”是指新研制的地面推力50YF-77氢氧发动机和地面推力120YF-100液氧/煤油发动机;

在三个模块基础上第一步组合制造出5米直径芯级的大型运载火箭,再进一步组合制造出3.35米直径芯级的中型运载火箭和小型运载火箭,最终形成近地轨道运力覆盖1.5-25吨,地球同步转移轨道运力覆盖1.5-14吨的“一个系列”。按照方案,火箭运载能力相比原长征火箭大幅度提高;使用推进剂无毒无污染;采用“三化”的设计思想降低成本;比传统火箭普遍少一级的一级半或二级半构型提高火箭固有的可靠性;拥有完整的运载能力覆盖范围。

尽管中国新一代运载火箭与原长征火箭有很大的不同,但是考虑到长征系列火箭已有的品牌影响力,中国在2007年还是将新火箭统一命名归纳为“长征五号”系列。此后长征五号火箭的方案经过一些更改。2009年与2010年原本作为长征五号系列中衍生型号的小型、中型火箭分别独立形成“长征六号”与“长征七号”,长征五号系列中仅剩下5米芯级直径的大型火箭。同时,为避免火箭系列间运载能力交叉重叠,长征五号系列的优先发展型号由2006年时的基本型构型D转变为近地轨道、地球同步转移轨道运力最强的两种型号:构型B和构型E

2011年左右,二者分别被命名为“长征五号乙”和“长征五号”,再加上配套的远征二号上面级,便形成了目前的长征五号系列。

长征五号火箭近期将首飞

研制过程

中国航天动力部门在火箭研制开始前很早就对发动机进行了研制。长征五号使用的液氧煤油补燃循环发动机YF-1002000年获得工程立项。在此之前中国863计划就将高压补燃液氧煤油发动机列入规划,1990年从前苏联引进了2RD-120发动机进行原理研究,之后进行关键技术攻关,奠定了YF-100的基础。YF-10020012005

分别进入初样研制和试样研制阶段。2012年,YF-100完成发动机研制专项验收。一级氢氧发动机YF-77研制始于二十世纪90年代,2001年获得研制立项,2009年转入试样研制。20128月,发动机500秒长程热试车成功,确定了长征五号首飞发动技术状态。二级氢氧发动机YF-75D是长征三号甲系列火箭三子级氢氧发动机YF-75的适应性改进型号于2006年开始研制,2014年进入验收阶段。

2006年新一代运载火箭基本型(即构型D)获得立项开始工程研制,进入方案设计阶段。

2009年长征五号运载进入初样研制阶段,期间完成以5.2米直径整流罩和5米直径火箭舱段为代表的大部分箭体结构的制造、生产、试验等技术,并在中国首次实现了火箭全型号数字工程化应用。

2011年,长征五号乙立项进入工程研制。20137,长征五号进入试样研制阶段。主要完成了全箭模态试验、各动力系统试车,整流罩分离试验等大型地面试验,并开展火箭的生产、总装和测试。2016年长征五号完成发射场合练,验证了火箭、发射场、地面发射支持系统的接口协调以及吊装起竖、测试、转运等流程,最终确定长征五号火箭整体技术状态。长征五号的研制同时带动一些列配套设置的建造。为了火箭测试,2013年中国研制完成了70吨级的世界最大推力的振动台。用于火箭、航天器生产、总装、测试的中国新一代运载火箭天津产业化基地一期于2012年建成投入使用,用于箭体运输的远望21号于同年下水。长征五号的发射场中国文昌卫星发射中心2009年开始建设,接近完成。

长征五号的发射场选择在海南文昌卫星发射中心。文昌卫星发射中心位于中国海南省文昌市附近北纬约19190秒,东经约109480秒,原是中国以前的一个发射亚轨道火箭的测试基地。经过扩建改进,将成为中华人民共和国的第四个卫星发射中心。该发射场具有纬度低和临海的天然优势,并且自动化、信息化、智能化程度、可靠性和安全性也很高。

西安同步电子科技有限公司祝贺长征五号系列运载火箭首飞取得圆满成功,并对参数长征五号系列运载火箭的研发人员进行深深的敬意。

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