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  • 長征六號運載火箭

    長征六號運載火箭(英文:Long March 6,縮寫:CZ-6)是中華人民共和國上海航天技術研究院(中國航天科技集團公司第八研究院)研制的新一代無毒無污染小型液體運載火箭。

    長征六號為三級火箭,有700km高度太陽同步軌道500kg的運載能力。 該火箭成本低、高可靠、適應性強、安全性好,有許多新技術是在中國國內首次應用,研制難度很大。 長征六號運載火箭于2009年獲得國家正式批復立項,并于2013年12月在太原衛星發射中心完成場箭合練 。

    2015年9月20日7時01分,長征六號在太原衛星發射中心“一箭20星”首飛成功,不僅標志著中國長征系列運載火箭家族再添新成員,而且創造了中國航天一箭多星發射的新紀錄。 這也是中國新一代運載火箭的首次發射。

    編輯摘要

    基本信息 編輯信息模塊

    中文名稱: 長征六號運載火箭 外文名: Long March 6
    類型: 航天科技 目前狀態: 未發射
    研制單位: 上海航天技術研究院 制造國家: 中華人民共和國
    高度: 29.2米(96英尺) 直徑: 2.25米(本體部份)
    質量: 103200公斤 級數: 三級
    用途: 不可重復使用之運載火箭 首飛時間: 2015年9月
    一級發動機: 單臺雙擺YF-100 二級發動機: 單臺YF-115發動機
    三級發動機: 四臺1000N發動機 火箭長度: 29.237米
    起飛質量: 103噸 起飛推比: 1.2
    最大軸向過載: 7.0 發射場: 太原衛星發射中心
    公车上被猛烈的进出

    目錄

    研制原因/長征六號運載火箭 編輯

    根據中國新一代運載火箭的發展思路,研制新一代運載火箭應堅持無毒無污染、低成本、高可靠、適應性強、安全性好的發展原則形成的“一個系列、兩種發動機、三個模塊”的總體發展思路。新一代運載火箭系列中規劃的小型運載火箭,可以滿足小型有效載荷的發射需求,也符合小型運載火箭的總體規劃。 [1]

    研制主要是滿足小衛星的發射需求。從國內外衛星的發射市場分析與預測可以看出,500kg級太陽同步軌道衛星的發射需求占有相當大的比例,因此新一代運載火箭系列中規劃的小型運載火箭要能夠滿足700km太陽同步軌道(英文:Sun-synchronous orbit,縮寫:SSO)500公斤級小衛星的發射需求,同時具備雙星或多星發射更小重量級衛星的能力。 [2]

    設計原則/長征六號運載火箭 編輯

    成本

    降低成本是提高運載火箭在國內外衛星發射市場上競爭能力的重要條件,小型運載火箭研制的關鍵是降低成本。一方面,充分利用新一代運載火箭基本型的技術以降低研制成本,設計過程中要始終貫徹低成本設計思想,在保證可靠性的前提下盡量簡化系統配置;簡化發射操作,降低發射成本。采用煤油/液氧發動機,光燃料費比以前節省數百萬元。

    可靠性

    高可靠性是火箭的生命之本。遵循“簡單即可靠”的可靠性設計原則,在單機或系統設計時力求簡單;通過嚴格的質量保證體系和質量管理制度,控制產品的設計、生產質量。設計可靠性為95%,經過進一步優化,首飛可靠性提升到98%,比目前安全性最高的長征二號F型還高1%。

    適應性

    滿足用戶多種多樣的需求,既能夠適應發射各種軌道的小衛星,也可以進行雙星或多星發射;既能夠適應新發射場,也能夠在現有的發射場進行發射。首飛時長征六號完成一箭20星創造了中國衛星發射新紀錄。

    周期短

    充分應用新一代運載火箭基本型的技術,研制周期短,簡化發射方式,縮短發射周期,滿足快速發射的要求。首飛時發射準備時間只需要一周。  

    總體方案/長征六號運載火箭 編輯

    早期方案

    早期方案圖圖早期方案性能對比圖 早期方案圖圖早期方案性能對比圖

    早期方案圖 早期方案性能對比圖

    方案A(二級構形、直徑2.25m)
      1)一子級為新一代運載火箭2.25m模塊,發動機單擺改雙擺,推進劑質量為61噸,滾控采用4 X 1000N過氧化氫/煤油輔助動力系統;
      2)二子級采用一臺15t級液氧煤油發動機,雙擺、兩次啟動,推進劑質量為13.15t,滾控、滑行過程姿控及推進劑管理采用10 X 25N,4 X 100N,2 X 300N過氧化氫/煤油輔助動力系統。
      3)整流罩直徑為2.25m或2.6m,整體或分體吊裝。
      4)火箭全長為35.07m,直徑為2.25m。
      5)起飛質量為84.537t,起飛推重比為1.467,最大動壓為33.8kPa,最大軸向過載為5.8g。
      6) 700kmSSO運載能力約為650kg。

    對比圖 對比圖

    方案B(三級構形、直徑2.25m)

    1)一子級同方案A。
      2)二子級基本同方案A,發動機一次啟動。
      3)增加三子級,采用4 X 1000N變軌,采用4 X 25N, 8 X 100N用于二級滾控和三級姿控.和方案A相比增加了4 X 1000N推力室、4X 100N推力室,減少6X25N推力室、2X300N推力室,加注量增加。
      4)整流罩直徑為2.25m或2.6m,整體或分體吊裝。
      5)火箭全長為35.87m,直徑為2.25m。
      6)起飛質量為85.027t,起飛推重比為1.459,最大動壓為36.9kPa,最大軸向過載為5.7g。
      7) 700kmSSO運載能力約為870kg。

    方案C(三級構形、一級直徑3.35m)
      1)一子級采用3.35m直徑,增加15t推進劑;滾控采用4 X 1000N過氧化
      氫/煤油輔助動力系統。
      2)二子級基本同方案B,增加2t推進劑。
      3)三子級同方案B.
      4)整流罩直徑為2.25m或2.6m,整體吊裝。
      5)火箭全長為29.237m
      6)起飛質量為103.217t,起飛推重比為1.20,最大動壓為22.3kPa,最大軸向過載為5.0g.
      7) 700kmSSO運載能力約為1080kg,在滿足國內測控的要求下運載能力為500kg。

    方案D(三級構形、一級直徑3.0m)
      1)一子級采用3m直徑
      2)二子級同方案C;
      3)三子級同方案C
      4)整流罩直徑為2.25m或2.6m整體吊裝;
      5)火箭全長為31.53米m,長細比為10.51。
      6)起飛質量為103.167t,起飛推重比為軸向過載為5.0g。
      7) 700kmSSO運載能力約為1100kg。

    方案E(三級構形、直徑3.0m)
      1)一、二、三子級采用3米直徑,推進劑工作量同方案C;
      2)二子級煤油箱采用懸掛貯箱,直徑為2.25m。
      3)整流罩直徑為3.0m整體或分體吊裝
      4)火箭全長為31.19m,長細比為10.4
      5)起飛質量為103.677t,起飛推重比為1.196,最大動壓為21.8kPa,最大軸向過載為4.9g;
      6) 700kmSSO運載能力約為780kg

    方案F(三級構形、直徑2.5m)
      1)一、二、三子級采用2.5m直徑
      2)一級推進劑質量為71t,二、三級加注量同方案C
      3)整流罩直徑為2.5m,整體吊裝
      4)火箭全長為34.46m,長細比為13.8
      5)起飛質量為98.105t,起飛推重比為1.264,最大動壓為25.8kPa,最大軸向過載為5.0g
      7) 700kmSSO運載能力約為910kg。 

    實施方案

    剖面圖 剖面圖

    上海航天技術研究院(即中國航天科技集團公司第八研究院) 自2000年就組織科技人員開展了中國新一代運載火箭的總體方案論證和關鍵技術的攻關工作。2008年7月,集團公司作出決定,明確“長征六號”由八院總承研制。八院隨即開始組建研制隊伍,全面開展立項前各項協調、論證和策劃工作。八院已經完成了總體方案論證,確定了型號研制全過程的計劃安排,明確了各系統負責人,基本確定了各分系統主要技術方案,正在深化關鍵技術攻關和關鍵單機的研制。 [3]

    基本參數/長征六號運載火箭 編輯

    動力系統/長征六號運載火箭 編輯

    YF-100液氧煤油發動機

    長征六號芯一級使用一臺YF-100液氧煤油發動機(雙擺)。

    性能參數:

    YF-100采用分級燃燒循環,富氧預燃。

    地面推力:1199.19kN(122.3t)

    地面比沖:2942.0m/s(300s)

    真空推力:1339.48kN(136.7t)

    真空比沖:3286.2m/s(335s)

    液氧流量:296.39kg/s

    煤油流量:113.31kg/s

    總流量:409.70kg/s

    混合比:2.6

    噴口面積:1.406m

    噴口直徑:1.338m

    噴管面積比:35

    推力調節:65%~100%

    長3米

    重1.9噸 [4]

    YF-115液氧煤油發動機

    長征六號火箭芯二級使用一臺YF-115液氧煤油發動機組成。

    性能參數:

    分級燃燒循環,富氧預燃。

    地面推力:150千牛(15.3噸)

    發動機研發團隊 發動機研發團隊

    真空推力:180千牛(18.37噸)

    真空比沖:3349米/秒(342秒)

    燃燒室壓力:12Mpa

    混合比:2.5

    噴管出口直徑:946mm

    高度:2325mm

    噴管面積比:88

    推力調節范圍:80%至100%

    混合比調節范圍:±8%

    循環方式:補燃循環

    研制時間:2002年至2014年 [5]

    YF-50E常規推進劑發動機

    長征六號火箭芯三級使用一臺YF-50E發動機

    推力:6.5千牛

    類型:泵壓式常規推進劑上面級發動機 [6]

    用途:長征6號第3級發動機,長征6號滾控、姿控、推進劑管理等??赡苡糜谖磥硐冗M上面級和航天器軌控、姿控。

    比沖:3092m/s(315.5s) [7]

    控制與制導系統/長征六號運載火箭 編輯

    數字總線

    中國現役火箭的控制系統中,信息傳輸主要采用傳統的模擬電纜點對點方式,整個系統結構復雜,生產測試過程成本很高。與之相矛盾的是,未來火箭各分系統間需要進行大量的信息交換,模擬電纜傳輸已經無法滿足需求,更無法實現冗余設計和故障的自動監測隔離。

    長征六號火箭上,設計人員開拓性地應用了1553B總線技術的控制系統設計,這一設計實現了全箭信息數字化傳輸和綜合利用。從模擬電路技術跨越至數字總線控制系統,這在我國新一代運載火箭控制系統中尚屬首次。

    數字總線技術保證了箭上控制系統計算機與各單機之間實現快速、準確的信息互通,為長六火箭實現精確控制提供了便利條件。

    迭代制導

    控制系統 控制系統

    我國現役火箭為了實現精確入軌,大多數采用攝動制導技術??蒲腥藛T在火箭的出發點和入軌點之間規劃一條固定路線,火箭在飛行過程中只要發生軌道偏移,就要先回到預定軌道上,然后再繼續飛行。

    長征六號火箭的設計師們專門研制了迭代制導技術。運用新技術后,火箭在飛行過程中一旦發生偏離軌道的情況,不用再回到預定軌道,而是從所在位置直接規劃入軌的最優路線,駛入最終軌道。

    采用迭代制導技術,可以在很大程度上提高火箭入軌精度和對太空干擾因素的適應性,‘長六’成功應用此技術也為新一代運載火箭提高整體質量作出了貢獻。

    雙八表捷聯慣組

    長征六號火箭在飛行過程中除了需要有精準控制的能力外,還需要有精準判別的能力。為了讓“長六”能夠清晰地洞察自己的飛行軌跡,科研人員為它配置了一雙敏銳的“眼睛”——雙八表捷聯慣組。

    慣組作為捷聯慣性系統的核心部件,在運載火箭控制系統中負責測量箭體相對空間的速度和加速度,經過坐標變換和計算機計算后,可得到箭體的各種導航信息。

    長征六號火箭上裝配的雙八表捷聯慣組由兩部分組成,其一是八表激光慣組,其二是八表光纖慣組。八個表的慣組是我國現役火箭型號的最高配置,并且激光慣組和光纖慣組同時使用也屬首次。

    雙八表捷聯慣組按照主從冗余模式,以激光慣組為主份系統。一旦發生故障后,將整體切換到備份的光纖慣組上。雙八表慣組的使用,在滿足火箭高可靠的要求下,成功解決慣組系統可靠性、經濟成本、測試復雜度等多個制約因素之間的矛盾,保證了長征六號火箭慣組系統高可靠度和高精度,也為其精確入軌奠定了基礎。

    為長征六號提供精準判斷能力的除雙八表捷聯慣組之外,還有它配備的多星座導航接收機。

    多星座導航接收機與雙八表捷聯慣組配合,為長征六號提供精確的測量定位,這款接收機除了兼容美國GPS系統、俄羅斯格洛納斯系統之外,還能接收到我國自主研制的北斗二代導航系統信號。這三種信號綜合在一起,就能可靠、精準地確定長征六號飛行過程中的位置。 [8]

    轉運與發射系統/長征六號運載火箭 編輯

    運輸車輛

    長征六號運輸車 長征六號運輸車

    寶鋼工程技術集團蘇州大方特種車股份有限公司在接到 “自行式火箭運輸起豎車”的研發、制造。按照“通用化、組合化、系列化”設計方案要求,綜合采用了多種特種車輛的前沿技術和先進的電子信息技術。在為期一年多的研制過程中,蘇州大方攻關團隊相繼攻克了車輛自動導航、精確定位對接、高負荷起豎和耐低溫等多項技術難題,成功為長征六號新一代運載火箭度身定制了這輛“私人座駕”。

    該車最大載重120t,長征六號運載火箭“躺在”上面就可完成從轉運、起豎,一直到加注發射的所有流程,使發射準備時間從幾星期縮短至7天。該車輛能通過計算機控制實現自動無人駕駛,在發射陣地實現自主導航駕駛及精確定位對接,定位精度誤差不超過5sm。  

    發射平臺

    長征六號起豎系統 長征六號起豎系統

    中國航天科工集團十院航天天馬公司研制生產的火箭運輸 起豎系統和發射臺。

    2009年,科工十院天馬公司接到“長征六號”運載火箭運輸起豎系統及發射臺項目研制任務后,在總體單位的指導下,航天天馬公司迅速反應,精心策劃,成立了由行政、結構、電氣、液壓、工藝等技術人員組成的項目組,各司其職,高效聯動,完成了“長征六號”整體運輸起豎系統及發射臺原理樣機研制;2011年,項目組完成了該型號某階段整體運輸起豎系統及發射臺的方案設計,并通過評審;2013年,完成了該項目產品的生產加工和調試,產品轉入上海開始系統聯調;2014年,完成合練試驗總結后轉入試樣研制階段。2015年7月,天馬公司派出7名技術人員和工人在現場隨時配合保障,加班加點,晝夜鏖戰,確保各項工作如期進行。

    研發團隊/長征六號運載火箭 編輯

    設計團隊

    設計團隊照片 設計團隊照片

    總設計師: 張衛東,曾榮獲2013年航天創新獎。 [9] [10]

    副總設計師:周遇仁

    副總設計師:李程剛

    副總設計師、液氧煤油發動機總設計師:劉紅軍 [8]

    副總設計師:丁秀峰 [8]

    結構系統主任設計師:唐杰

    控制系統主任設計師:周如好 [11]

    慣組系統主任設計師:王鵬 [8]

    地面負責人:常娟

    副主任工藝師:陳長江

    管理團隊

    總師兼總指揮張衛東 總師兼總指揮張衛東

    總指揮:張衛東(兼) [9]

    副總指揮:李軍

    副總指揮:王建設 [12]

    研制進度/長征六號運載火箭 編輯

    發射記錄/長征六號運載火箭 編輯

    備注

    1.首發時間變更:

    長征六號首飛 長征六號首飛

    原計劃2014年,由于發射載荷 改為一箭20星,發射時間也相應調整到了2015年8月。當8月窗口時間進行準備時,卻出現了衛星不能按時到位的狀況,幾經協調,最后將發射時間定在了9月20日。 [13]

    推遲一天到9月20日發射的一個原因:19日早上6點30分,距離長征六號首飛發射還有30分鐘,指揮大廳的大屏幕上顯示動力系統抽真空管路壓力出現異常。20分鐘后,搶險排故完成,抽真空終于正常。但最后還是改到9月20日發射。 [14]

    研制改造/長征六號運載火箭 編輯

    為滿足中型載荷的發射需求,八院正在研制長征六號改運載火箭,通過捆綁4枚固體助推器,進一步提高運載能力,預計于2020年底首飛。

    此前分別于2015年9月和2017年11月以一箭20星和一箭3星的方式圓滿完成兩次飛行試驗。

    長征六號全箭長29.3米,為三級構型,起飛質量約103噸,700公里太陽同步軌道運載能力為1噸,支持單星發射、多星發射和搭載發射。通過水平整體測試、水平整體星箭對接、水平整體運輸起豎的“三平”測發模式,可完成各類航天器的快速發射任務。

    航天科技集團所屬長城公司與阿根廷Satellogic公司簽署了多發發射服務合同,將用長征六號與長征二號丁共同為其發射共計90顆衛星。 [15]

    獲得榮譽/長征六號運載火箭 編輯

    2015年11月3日,長征六號運載火箭摘得第17屆中國國際工業博覽會的最高榮譽——特別榮譽獎。 [16]

    發射意義/長征六號運載火箭 編輯

    英國廣播公司援引《解放日報》的報道稱,“長征六號”發射提高了中國的“空間進入能力”并且“縮小了與世界先進國家差距”,對中國運載火箭“后續發展具有里程碑意義”。 [17]

    香港《商報》網站9月21日報道,中國新一代運載火箭長征六號將20枚微小衛星送上太空軌道,創下亞洲最多,亦是全球第三位發射最多衛星的一次。這次發射成功也意味著新一代運載火箭技術和小衛星技術的成功。 [18]

    央視報道:9月20日上午,我國新一代運載火箭長征六號成功首飛,這也是我國新一代運載火箭的第一次飛行試驗。此次長征六號火箭將承擔20顆衛星的發射任務,不僅創造了我國一箭多星的發射新紀錄,同時“一箭20星”的發射數量也創下了亞洲之最。 [19]

    相關文獻

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    參考資料
    [1]^引用日期:2019-07-03
    [2]^引用日期:2015-09-21
    [3]^引用日期:2014-02-11
    [4]^引用日期:2019-07-03
    [5]^引用日期:2019-07-03
    [6]^引用日期:2015-12-24
    [7]^引用日期:2017-03-16
    [8]^引用日期:2015-11-06
    [9]^引用日期:2019-07-03
    [10]^引用日期:2015-10-12
    [11]^引用日期:2019-07-03
    [12]^引用日期:2016-01-01
    [13]^引用日期:2016-01-01
    [14]^引用日期:2016-09-29
    [15]^引用日期:2019-02-12
    [16]^引用日期:2015-11-06
    [17]^引用日期:2015-12-24
    [18]^引用日期:2015-12-24
    [19]^引用日期:2015-12-24
    擴展閱讀
    1網易:長征六號運載火箭立項正式獲批,2009年9月2日

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