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notorious
勳爵士 | 2010-3-21 13:07:11

本文最後由 notorious 於 2010-3-21 14:48 編輯

透視中國大陸現役長征系列運載火箭及新一代運載火箭

中國大陸長征系列運載火箭自1970年首次成功發射衛星以來不斷發展壯大,目前已經形成了一個龐大的家族。現役的成熟運載火箭有以下幾種型號:
長征2號丙  運載火箭技術研究院研製  主要用於發射返回式衛星和SSO衛星
長征2號丁  上海航天局研製  主要用於發射返回式衛星和SSO衛星
長征2號F  運載火箭技術研究院研製  主要用於發射神舟飛船
長征3號甲/乙/丙  運載火箭技術研究院研製  主要用於發射地球同步軌道衛星
長征4號/乙/丙  上海航天局研製  主要用於發射SSO衛星

目前,長征系列運載火箭的型譜已經相對完備,累計發射次數已超過120發,LEO運載能力達到了8500kg,SSO運載能力達到了6100kg,GTO運載能力達到了5500kg。不過現役的火箭系列依然存在非常明顯的弱點,可歸納如下:
1.推進技術落後。長征系列運載火箭主發動機依然沿用上世紀70年代的設計,與歐洲阿裡亞娜5、日本H-2A系列火箭主發動機存在很大的差距。上面級氫氧發動機採用燃氣發生器循環,推力小,畢沖低,可靠性不夠高。
2.推進劑污染嚴重。長征系列火箭使用劇毒的肼類燃料,生產、運輸、存儲和使用都很不方便。
3.模塊化、系列化程度低。長征系列火箭屬於“家族式”的火箭,每個運載型號的發展都源自於特定的需求,型號間技術狀態差別較大,還存在運載能力重疊的現像,不利於運載火箭產業化生產。
4.整體可靠性不高。長征火箭的可靠性設計工作先天不足,目前雖然通過大量的可靠性增長工作不斷提升飛行成功率,但和德爾塔4、宇宙神5以及阿麗亞娜5等國外新型火箭相比依然存在差距。
5.整體的材料和製造工藝落後。目前阿麗亞娜5、H-2B等火箭普遍採用2219合金以及攪拌磨擦焊接工藝,而在中國大陸這些先進技術等到研製新一代運載火箭才得到運用。
6.發射準備時間偏長,不利於高密度發射。
7.缺乏適應性更強、技術更先進的通用上面級,限制了長征火箭的任務適應性。
8.運載能力區間存在空白,既缺乏LEO20噸級、GTO10噸級的重型火箭,也缺乏成熟的SSO能力在1噸左右的輕型火箭。

以上各點可歸結為一條:現役長征火箭與國際主流火箭相比已存在代差。究其原因,上世紀80年代中國大陸由於集中精力進行經濟建設,對航天工業的投入大大減少,直接導致長征火箭更新換代緩慢,再加上中國大陸基礎工業相對薄弱,新一代運載火箭的研發進程不得不一再拖延。

要一勞永逸地解決現役長征火箭存在的諸多問題,就必須大力研發新一代運載火箭。總結公開消息可知,目前在研的新一代長征運載火箭共有三個系列:長征5/6/7號。
長征5號:5米直徑氫氧芯級搭配液氧煤油助推器,共6個型號,覆蓋LEO10噸至25噸、GTO6噸至14噸的運力區間。
長征6號:3.35米直徑液氧煤油芯級(1臺YF100發動機),搭配液氧煤油上面級,SSO運載能力1噸,是一種可快速發射的輕型火箭。
長征7號:類似於現役的長2F,用3.35米直徑液氧煤油芯級(2臺YF100發動機)搭配4只2,25米直徑液氧煤油助推器(各1臺YF100),LEO能力在13.5噸左右。目前尚不清楚是這一系列否會出現搭配2只助推甚至不搭配助推的型號。

就研製進度來講,目前計畫長征6、7號火箭2013年首飛,長征5號火箭2014年首飛。長征7號技術狀態相對簡單,按時首飛可以預期。長征7號有長征2號的老底子在,進度也可保證。不過長征5號可能會有所拖延,天津的大火箭基地和海南文昌發射場的建設進度都不容樂觀。不過好在按計畫長征5在2014年前後並無太多重量級載荷,發射天宮2、3可用長征7號應急,嫦娥工程3期用長三乙加強型也不是不可,因此長5的進度就算有所延誤也可勉強接受。

今年中國大陸的“兩會”期間,有一條消息格外引人關注。中國運載火箭技術研究院黨委書記梁小紅接受記者採訪時透露,長征火箭已經逐步實現產業化生產,今年預計進行15次左右的航天發射,而預計在未來的3年內,單單長征三號甲系列火箭發射量就高達29次。首度實現產業化生產,這對長征系列火箭而言無疑是一次巨大的飛躍。眾所周知,強大的航天工業必須兼備數量和質量,年航天發射次數和在軌衛星數是評判一個國家航天實力的硬指標。時至今日,曾經的冷戰雙雄美國、俄羅斯依然在年航天發射次數上傲視全球,他們也當之無愧地處於全世界航天實力的第一集團。如今,中國運載火箭的產業化以及年發射次數的增加昭示著中國大陸航天工業的騰飛,現役以及新一代的長征系列運載火箭無疑要迎來更大的機遇,同時也將面對更艱難的挑戰。

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black69
伯爵 | 2010-3-23 15:56:32

不知怎麼了
也許中國在火箭第一段中心級使用液態氧氫經驗少
那個YF-77的比衝似乎只有428秒(當初是438秒)  推力也很低

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notorious
勳爵士 | 2010-3-23 16:25:37

本文最後由 notorious 於 2010-3-23 16:27 編輯
不知怎麼了
也許中國在火箭第一段中心級使用液態氧氫經驗少
那個YF-77的比衝似乎只有428秒(當初是438秒)  推力也很低
black69 發表於 2010-3-23 15:56

YF77其實是半路出家的型號,當初長征五號的構型是液氧煤油第一級+液氧煤油助推器+氫氧上面級,YF77在預研階段就是作為上面級發動機來研製的,真空推力50噸,真空比沖438秒。後來長5的構型發生變化,決定採用全氫氧芯級,航天一院只好趕鴨子上架把YF-77放大到真空70噸的水準,雙機並聯作為第一級。YF77由上面級改作第一級,必須針對全程作性能優化,真空比沖自然會下降一些。另外,以前YF77試車都沒有使用延伸段噴管,428秒可能是短噴管構型的數據,現在加裝了大噴管,比沖應該會有所增加。個人估計YF77的真空比沖與火神2基本相當

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black69
伯爵 | 2010-3-24 10:54:30

3# notorious


長征5不是要延到2015年之後嗎
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notorious
勳爵士 | 2010-3-24 16:36:32

這個長征5延到2015年后首飛的說法是哪裡來的?目前我看到的最遲時間表是2015年

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