中国新一代运载火箭

文/李大光 

 

2015年9月20日7时01分,长征6号运载火箭在太原卫星发射中心点火发射,成功将20颗微小卫星送入太空。长征6号运载火箭的发射也是中国新一代运载火箭的首次登场。

研制长征6号运载火箭的目的
长征6号运载火箭由上海航天技术研究院(中国航天科技集团公司第八研究院)负责总研制,是我国新型三级液体运载火箭,主要用于满足微小卫星的发射需求。
作为无毒、无污染的新型液体运载火箭,长征6号采用全新的总体方案、结构形式、动力系统和电气系统,此次成功发射标志着中国新一代运载火箭开始承揽发射任务。新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭,可以满足小型有效载荷的发射需求,也符合小型运载火箭“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体规划。其中一个系列就是我们熟知的长征系列火箭,两种发动机就是液氧煤油发动机和液氢液氧发动机,三个模块就是大、中、小三个模块,即大型火箭长征5号、中型火箭长征7号、小型火箭长征6号。长征6号运载火箭的发射可靠性提高到0.98,达到国际先进水平。
从国内外人造卫星发射的市场分析与预测可以看出,新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭需要满足700千米太阳同步轨道500千克级小卫星的发射需求,同时具备双星或多星发射更小质量级卫星的能力。
长征6号采用新型120吨级液氧煤油发动机,实现了中国火箭动力从常规至绿色无毒的巨大跨越。由于中国新一代运载火箭家族中的长征5号、长征7号也将使用这种液氧煤油发动机,长征6号的研制成功,将为中国载人航天工程、月球探测工程以及下一步深空探测工程奠定坚实的基础。

长征6号运载火箭拥有许多创新
作为我国新一代运载火箭的首飞火箭,长征6号具有许多创新。
一是“三平”的测发新模式。以往,火箭研制完毕从总装车间运往发射场,大多是分段运输,然后在发射场的塔架上完成火箭各子级的垂直吊装、总装和测试。长征6号对这一传统模式进行了彻底变革,创造性地采用了“三平”测发新模式,即水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射。
二是回收利用的航天新技术。长征6号首次采用了我国最新研制的高压、大推力、无毒、无污染的补燃循环液氧煤油发动机。为了获得更大的运载能力,长征6号火箭采用了一系列全新的设计方案,独特的发动机氧箱自生增压技术是最大亮点。这项回收利用的航天新技术在国际上从未有过先例。此外,长征6号还创造性地使用了发动机燃气滚控系统,利用一级发动机涡轮泵后引出高温高压富氧燃气,与发动机一起对火箭进行滚动姿态控制,保证火箭飞行过程中的姿态稳定,在国际上也属首创。
三是全新的火箭“神经网络”。控制系统是火箭的“神经网络”。长征6号紧跟国际运载火箭发展趋势,将控制、测量、供配电组成全新的电气系统,实现了箭上信息一体化、供配电一体化和地面测发控系统一体化,有效提高了火箭电气系统的先进性、可靠性与适应性。在控制系统中,采用了“双八表捷联惯组组合导航”技术和“迭代制导”技术,综合利用地面测控网、导航星座系统和中继卫星,实现天基测控和地基测控相结合,在火箭飞行过程中对火箭状态进行实时测量,实现更高的导航精度,以确保卫星入轨精度达到百米级,在太空实现点对点的“上门投递”。
四是航天“智造”的新工艺。长征6号在设计中采用了全箭数字化协同研发及一体化总装集成技术。将设计转化为实物,充分展现了航天“智造”的新工艺。为了大幅降低火箭自重,长征6号运载火箭首次采用大温差隔热复合材料夹层共底贮箱。夹层共底需承受液氧、煤油两个独立系统的正压、反压载荷,同时还要抵抗液氧和煤油之间将近200℃的温差。
长征6号运载火箭首飞成功,对于完善我国运载火箭型谱,提升进入空间能力具有重大意义。

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