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  • 长征六号运载火箭

    长征六号运载火箭(英文:Long March 6,缩写:CZ-6)是中华人民共和国上海航天技术研究院(中国航天科技集团公司第八研究院)研制的新一代无毒无污染小型液体运载火箭。长征六号为三级火箭,有700千米高度太阳同步轨道500千克的运载能力。 该火箭成本低、高可靠、适应性强、安全性好,有许多新技术是在中国国内首次应用,研制难度很大。 长征六号运载火箭于2009年获得国家正式批复立项,并于2013年12月在太原卫星发射中心完成场箭合练 。2015年9月20日7时01分,长征六号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。此次发射任务圆满成功,不仅标志着我国长征系列运载火箭家族再添新成员,而且创造了中国航天一箭多星发射的新纪录。 这也是我国新一代运载火箭的首次发射。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    英文名: Long March 6或LM-6 用途: 不可重复使用之运载火箭
    制造商: 中国运载火箭技术研究院(CALT) 制造国家: 中华人民共和国
    高度: 29.2米(96英尺) 直径: 2.25米(本体部份)
    质量: 103200公斤 级数: 三级
    现况: 开发中 研制单位: 上海航天技术研究院
    目前状态: 未发射 首飞时间: 2015年9月
    名称: 长征六号运载火箭
    一级发动机: 单台双摆YF-100 二级发动机: 单台YF-115发动机
    三级发动机: 四台1000N发动机 火箭长度: 29.237米
    起飞质量: 103吨 起飞推比: 1.2
    最大轴向过载: 7.0 发射场: 太原卫星发射中心

    目录

    研制原因/长征六号运载火箭 编辑

    根据中国新一代运载火箭的发展思路,研制新一代运载火箭应坚持无毒无

    长征六号首飞成功长征六号首飞成功

    污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好的发展原则形成的“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路。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五号、中型火箭长征七号、小型火箭长征六号。

    研制主要是满足小卫星的发射需求。从国内外卫星的发射市场分析与预测可以看出,500kg级太阳同步轨道卫星的发射需求占有相当大的比例,因此新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭要能够满足700千米太阳同步轨道(英文:Sun-synchronous orbit,缩写:SSO)500kg级小卫星的发射需求,同时具备双星或多星发射更小重量级卫星的能力。

    设计原则/长征六号运载火箭 编辑

    1) 低 成本

    长征六号示意图长征六号示意图

    降低 成 本 是提高运载火箭在国内外卫星发射市场上竞争能力的重要条件,小型运载火箭研制的关键是降低成本。一方面,充分利用新一代运载火箭基本型的技术以降低研制成本,设计过程中要始终贯彻低成本设计思想,在保证可靠性的前提下尽量简化系统配置;简化发射操作,降低发射成本。

    2) 高 可靠性

    高可靠性是火箭的生命之本。遵循“简单即可靠”的可靠性设计原则,在单机或系统设计时力求简单;通过严格的质量保证体系和质量管理制度,控制产品的设计、生产质量。

    3) 适应性 强

    满足用户多种多样的需求,既能够适应发射各种轨道的小卫星,也可以进行双星或多星发射;既能够适应新发射场,也能够在发射场进行发射。

    4) 周期 短

    充分应用新一代运载火箭基本型的技术,研制周期短;简化发射方式,缩短发射周期,满足快速发射的要求。

    设计思想/长征六号运载火箭 编辑

    贯彻 “三化”(通用化、系列化、组合化)设计思想,小运载总体和分系统方案在低成本的前提下尽量与新一代运载火箭基本型进行“三化”设计。

    总体方案/长征六号运载火箭 编辑

    早期方案

    早期方案图图早期方案性能对比图早期方案图图早期方案性能对比图

    早期方案图

    早期方案性能对比图

    方案A(二级构形、直径2.25m)

    1)一子级为新一代运载火箭2.25m模块,发动机单摆改双摆,推进剂质量为61t,滚控采用4 X 1000N过氧化氢/煤油辅助动力系统;

    2)二子级采用一台15t级液氧煤油发动机,双摆、两次启动,推进剂质量为13.15t;滚控、滑行过程姿控及推进剂管理采用l O X 25N, 4 X 100N, 2 X 300N过氧化氢/煤油辅助动力系统;

    3)整流罩直径为2.25m或2.6m,整体或分体吊装;

    4)火箭全长为35.07m,直径为2.25m;

    5)起飞质量为84.537t,起飞推重比为1.467,最大动压为33.8kPa,最大轴向过载为5.8g;

    6) 700km SSO运载能力约为650kg。

    对比图对比图

    方案B(三级构形、直径2.25m)

    1)一子级同方案A;

    2)二子级基本同方案A,发动机一次启动;

    3)增加三子级,采用4 X 1000N变轨,采用4 X 25N. 8 X 100N用于二级滚控和三级姿控.和方案A相比增加了4 X 1000N推力室、4X 100N推力室,减少6X25N推力室、2X300N推力室,加注量增加;

    4)整流罩直径为2.25m或2.6m,整体或分体吊装;

    5)火箭全长为35.87m,直径为2.25m;

    6)起飞质量为85.027t,起飞推重比为1.459,最大动压为36.9kPa,最大轴向过载为5.7g;

    7) 700km SSO运载能力约为870kg。

    方案C(三级构形、一级直径3.35m)

    1)一子级采用3.35m直径,增加15t推进剂;滚控采用4 X 1000N过氧化

    氢/煤油辅助动力系统。

    2)二子级基本同方案B,增加2t推进剂。

    3)三子级同方案B.

    4)整流罩直径为2.25m或2.6m,整体吊装。

    5)火箭全长为29.237m.

    6)起飞质量为103.217t,起飞推重比为1.20,最大动压为22.3kPa,最大轴向过载为5.0g.

    7) 700km SSO运载能力约为1080kg,在满足国内测控的要求下运载能力为500kg.

    方案D(三级构形、一级直径3.0m)

    1)一子级采用3.Om直径;

    2)二子级同方案C;

    3)三子级同方案C

    4)整流罩直径为2.25m或2.6m,整体吊装;

    5)火箭全长为31.53m,长细比为10.51;

    6)起飞质量为103.167t,起飞推重比为轴向过载为5.0g;

    7) 700Km SSO运载能力约为1100kg。

    方案E(三级构形、直径3.0m)

    1)一、二、三子级采用3.Om直径,推进剂工作量同方案C;

    2)二子级煤油箱采用悬挂贮箱,直径为2.25m;

    3)整流罩直径为3.0m,整体或分体吊装;

    4)火箭全长为31.19m,长细比为10.4;

    5)起飞质量为103.677t,起飞推重比为1.196,最大动压为21.8kPa,最大轴向过载为4.9g;

    6) 700km SSO运载能力约为780kg.

    方案F(三级构形、直径2.5m)

    1)一、二、三子级采用2.5m直径;

    2)一级推进剂质量为71t,二、三级加注量同方案C;

    3)整流罩直径为2.5m,整体吊装;

    4)火箭全长为34.46m,长细比为13.8;

    5)起飞质量为98.105t,起飞推重比为1.264,最大动压为25.8kPa,最大轴向过载为5.0g;

    7) 700km SSO运载能力约为91 0kg。

    实施方案

    上海航天技术研究院(即中国航天科技集团公司第八研究院)自2000年就组织科技人员开展了中国新一代运载火箭的总体方案论证和关键技术的攻关工作。2008年7月,集团公司作出决定,明确“长征六号”由八院总承研制。八院随即开始组建研制队伍,全面开展立项前各项协调、论证和策划工作。八院已经完成了总体方案论证,确定了型号研制全过程的计划安排,明确了各系统负责人,基本确定了各分系统主要技术方案,正在深化关键技术攻关和关键单机的研制。

    总体技术指标及要求

    长征六号示意图长征六号示意图

    为了满足小卫星的发射需求,初步制定小运载的总体技术指标及要求如下:

    1) 700km 太阳同步轨道运载能力不小于500kg;

    2) 飞行可靠性:0.95;

    3) 入轨精度不低于现有长征火箭水平;

    4) 飞行中轴向过载系数不超过7g;

    5)具备双星或多星发射能力;

    6)具备有效载荷调姿定向功能;

    7)具备末级离轨功能;

    8)发射周期不超过7个工作日;

    9)可以在现有发射场发射。

    基本参数/长征六号运载火箭 编辑

    参数 一子级 二子级 三子级
    推进剂
    液氧/煤油
    液氧/煤油 液氧/煤油
    发动机 单台双摆YF-100 单台YF-115发动机 四台1000N发动机
    推力
    1200kN(地面)
    /1340kN(真空)
    12-15吨 4000N
    发动机比冲 (N*s/kg) 2942(地面)/3286(真空)

    箭体直径 3.35m 2.25m 2.25m
    火箭类型 三级小型液体运载火箭
    火箭全长 29.237米
    起飞质量 103吨
    起飞推比 1.2
    最大轴向过载 7.0
    SSO运载能力 700KM轨道达到500kg

    动力系统/长征六号运载火箭 编辑

    CZ-6运载火箭的一子级将使用发动机燃气滚控系统,它工作在高温高压和富氧的恶劣工作环境下,对可靠性要求很高,通过多次热点火试验后,上海八院攻克了发动机燃气滚控技术的难题。CZ-6运载火箭第一级装有两台燃气滚控系统,这套系统在国内尚属首创。CZ-6运载火箭还使用了独特的发动机氧箱自生增压技术,液氧储箱的增压气体来自发动机燃气发生器,虽然还有一定的杂质,但可以省去原有的增压供配气系统,简化增压系统的结构,降低增压系统的质量并减少质量隐患。

    CZ-6小型运载火箭三子级发动机具备双向摆动和二次启动能力,它们不仅在一、二级分离后为火箭提供推力,还将在飞行期间为火箭提供俯仰、偏航控制力,这样的设计减少了火箭小型姿控发动机的数量,简化了姿控系统并提高了火箭工作的可靠性。

    长征六号所使用的液氧煤油发动机,是中国研制的新型液体燃料火箭发动机,开创了中国航天发动机领域的多个第一。与传统长征二号等系列火箭所使用的偏二甲肼(UDMH)等有毒燃料相比,液氧煤油燃料具有无毒、环保等优点,它的使用可以极大的保护火箭测试人员的身体健康和环境清洁。

    三平测发模式/长征六号运载火箭 编辑

    长征六号运载火箭长征六号运载火箭

    在传统概念中,火箭执行发射任务,都需要分段运输至发射场,再在塔架上完成各子级的垂直吊装总装和测试。长征六号针对后续卫星发射的需求,在国内运载火箭领域创造性地采用了“三平”测发模式,对现役火箭的测发模式进行了一次彻底的变革。

    所谓“三平”,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”。火箭在水平状态下在厂房内完成全箭总装和测试,包括与卫星的对接,同时将整发火箭水平放置于专门研制的自行式整体运输起竖车上,由起竖车将火箭水平运输至发射工位,并完成水平对接、翻转起竖、垂直定位、燃料加注和发射等动作。整个过程一气呵成,大大简化了发射区操作时间和发射台占用时间。按照设计,采用“三平”测发模式的长征六号的发射准备周期仅需7天,有力适应卫星发射低成本、短周期的需求。

    发射记录/长征六号运载火箭 编辑

    序号 发射时间 运载火箭 载荷 目标轨道 发射场及工位 发射结果 备注
    计划中的发射任务
    1 2015年9月20日7时01分 长征六号遥一 浙江大学皮星二号A/B(ZDPS-2A/2B)、清华大学3颗卫星(包括西电空间实验一号皮卫星)、国防科技大学天拓三号(TT-3)手机卫星(CAS-3I)和XX星4颗、哈尔滨工业大学紫丁香二号、深圳东方红海特开拓一号卫星和DCBB(CAS-3G)、航天东方红希望二号2A-2F(CAS3A-3F) SSO 太原卫星发射中心新工位 成功 首飞

    研制进度/长征六号运载火箭 编辑

    时间 具体进度 备注
    2009年9月 长征六号运载火箭立项,由航天八院承担
    2012年3月 长征六号三级发动机整机试车成功 由六院承担
    2012年4月 长征六号首台芯一级发动机交付总体 120吨液氧煤油发动机
    2012年7月 长征六号芯一级发动机由初样进入试样阶段
    2012年8月 长征六号液氧箱低温静力试验成功 由八院800所承担
    2012年11月 长征六号动力首次热试车成功 由六院101所承担
    2013年4月 长征六号一级液氧贮箱绝热包覆完成 由八院149厂承担
    2013年7月 长征六号三级热试车成功 由八院805所承担
    2013年12月 长征六号火箭完成全箭合练工作
    2014年3月 长征六号三级电动伺服系统试样阶段的首次发动机摇摆热试车 由八院803所承担
    2014年4月 长征六号辅助动力系统全系统热试车成功 由801所承担

    发射意义/长征六号运载火箭 编辑

    1981年9月20日,中国成功地用一枚运载火箭同时把3颗卫星送入地球轨道。一箭三星发射成功,使中国在一箭多星发射技术方面,成为世界上第四个掌握这种发射技术的国家。2013年11月19日,美国轨道科学公司的“弥诺陶洛斯”火箭创纪录地同时把29颗卫星送入地球轨道。2013年11月21日俄罗斯用“第聂伯”运载火箭顺利发射了多颗卫星。本次发射载荷总数达到32个。如果此次长征六号火箭发射一箭20星成功,那么中国将与美国和俄罗斯形成该领域的三甲集团。

    长征六号的首飞,也是中国研制的液氧煤油发动机首次太空出征。

    此次发射任务创造了国内单次发射卫星数量之最。

    长征六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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    扩展阅读
    1网易:长征六号运载火箭立项正式获批,2009年9月2日

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