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标 题: 【科普】长征二号丙运载火箭
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Feb 18 21:04:16 2004), 站内信件
作者:lnsky
原载于中国空间技术研究院留言本
http://www.cast.cn/castgb/index.asp?boardid=1&page=1
长征二号丙――老牌火箭 与时俱进
CZ-2C这个型号在中国航天史上的分量举足轻重,如果算上它的改进型,CZ-2C是我国目前
发射次数最多的一个型号,也是成功率最高的一个型号……100%,虽然别的许多型号也保
持着100%的发射成功率,但是就发射次数而言,无可与CZ-2C有一拼者。而且,CZ-2C也是
第一个在中国的三座卫星发射中心都进行过发射的火箭。
CZ-2C的前身是CZ-2,CZ-2是为发射我国第一代返回式卫星在远程地地导弹的基础上研制的
,1974年首飞失败,1975~1978年连续三次发射成功,1982年9月9日,CZ-2C首次发射成功
。事实上,CZ-2到CZ-2C的过渡是渐近的,运载能力在不断增大,只是到了82年才改称CZ-
2C(当时CZ-2A和2B两个编号已经另有它用了)。有些对外宣传中,把74年首发失败的CZ-
2叫做为CZ-2A,然后把后三发CZ-2也算做CZ-2C,多少与史实有些出入,但考虑到CZ-2和C
Z-2C的相似性,这样说亦可,但很多正式的文献中都严格区分了CZ-2与CZ-2C。
CZ-2C是两级液体运载火箭,一、二级直径都是3.35米,采用偏二甲肼/四氧化二氮为推进
剂,全箭长根据有效载荷不同会有变化,在35米左右;起飞质量约192顿,起飞推力280吨
。在CZ-2C起飞的时候,经常可以看到从一级箭体中部有棕红色烟雾涌出,这是火箭在调节
燃料贮箱的压力的时候排放掉部分四氧化二氮,四氧化二氮又分解成红棕色的二氧化氮所
至。
1982年9月9日CZ-2C首飞的当天,南美洲的法属圭亚娜库鲁航天中心也发射了一枚阿丽亚娜
火箭,那是阿丽亚娜火箭的首次商业飞行,结果是以失败告终。
CZ-2C在1982年首飞成功后,又在1983-8-19、1984-9-12、1985-10-21、1986-10-6、1987
-8-5发射了5颗返回式卫星,这5颗和之前的4颗返回式卫星都属于“返回式卫星一号”(C
AST网站命名),其中1985年的那次发射成功后,中国政府宣布进军国际商业卫星发射服务
市场,在中国航天初闯国际市场的时候,中国只有两种型号的火箭在服役,CZ-2和CZ-3,
尽管那时推销的主要是发射同步卫星的CZ-3和还在草纸上的CZ-2E,但是CZ-2C的连续成功
显然增加了国际市场对中国火箭的信任。
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图1 长征二号丙在发射返回式卫星
1987年9月9日,CZ-2C首飞5周年的日子,CZ-2C发射新的“返回式卫星一号甲”,而这次发
射的CZ-2C火箭也经过了一些改进,开始了一个新的批次的飞行。
从1987年9月9日开始,CZ-2C发射了5颗“返回式卫星一号甲”,最后一次发射是在1993年
10月8日,但是最后一颗“返回式一号甲”卫星却没能返回,成了中国迄今唯一一颗回收失
败的返回式卫星。
在1992年10月6日发射的CZ-2C上,不仅发射了一颗返回式卫星,还搭载了一颗瑞典科学探
测卫星,这是CZ-2C首次进行一箭双星发射,到了后来,CZ-2C改进型发射一箭双星成了“
家常便饭”。
CZ-2C在发射返回式卫星的时候不需要整流罩,在搭载发射瑞典卫星的时候增加了一个搭载
舱,此后的返回式卫星一号乙和新型返回式卫星用CZ-2D来发射,CZ-2D是上海航天技术研
究院研制的。
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图2 CZ-2C于1992年10月6日发射了我国第14颗返回式卫星和瑞典科学探测卫星
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图3 CZ-2C主要技术参数
在1993年10月的《航天》杂志上,给出了CZ-2C的四种技术状态,分别是CZ-2C发射返回式
卫星状态、CZ-2C发射返回式卫星并搭载外星状态(即发射瑞星时增加搭载舱状态)、CZ-
2C发射双星技术状态和CZ-2C发射同步卫星状态。其中CZ-2C发射双星状态就是后来发射铱
星的CZ-2C/SD火箭。
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图4 CZ-2C的几种不同的发射状态
1993年中美签署了铱星系统的发射合同,美方向中方采购了11枚CZ-2改进型火箭,合同款
总计达2.7亿美元。根据合同要求,CZ-2C改进型火箭每次发射两颗,发射地点在太原卫星
发射中心,这种改进型CZ-2C命名为CZ-2C/SD,SD是Smart Dispenser的缩写(或者CZ-2C/
FP,FP是分配器的意思)。它在CZ-2C的基础上增加了三级火箭――分配器,用于使卫星变
轨并释放两颗铱星,并增加了卫星整流罩。CZ-2C/SD在1997年9月1日进行了成功的发射试
验,然后从同年12月到1999年6月发射了12颗铱星,其中组网卫星和补网卫星各6颗。1998
年3月26日发射的CZ-2C/SD火箭成为了第50枚升空的长征系列运载火箭。尽管还没有达到发
射合同规定的数量,但是由于摩托罗拉公司铱星系统经营失败,铱公司破产倒闭,后续发
射没有进行。
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图5 CZ-2C/SD在太原卫星发射中心发射铱星
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图6 CZ-2C/SD主要技术参数
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图7 CZ-2C改进型的飞行过程
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图8 SD变轨示意图
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图9 CZ-2C/SD火箭整流罩,SD上面级和铱星
上世纪末上马的“双星计划”也采用了CZ-2C改进型作为运载工具。去年12月30日,“探测
一号”卫星由CZ-2C/SM火箭发射升空,这是CZ-2C一种新的改型,火箭由两极状态的长征二
号丙火箭加上新研制的上面级(SM)组成,SM是固体发动机和液体发动机的组合体,其中
固体发动机为卫星的变轨提供动力,液体发动机控制卫星的调姿和起旋,以满足卫星入轨
的要求。上面级起飞质量3.6吨,由主结构、固体发动机、姿控系统、控制系统、分离系统
、遥测系统等组成。火箭起飞一、二级分离后,上面级将在高速旋转的情况下开始工作,
使卫星连续完成变、起旋、消旋、调姿、再起旋等14个复杂动作,直至把卫星送入预定轨
道。
CZ-2C/SD和CZ-2C/SM在发射卫星时,都是首先将上面级和卫星送入过渡轨道,然后上面级
再工作一段时间,再将卫星送入最终轨道,这样一来,如果不采取任何措施,上面级在完
成任务后继续留在轨道上的可能性很大,将成为“太空垃圾”,我国在设计这两种CZ-2C改
进型时候,都增加了在星箭分离后降低上面级轨道的措施,使其再入大气层后销毁。虽然
这样要增加火箭研制的难度,并对火箭性能有一些损失,但是这是一种有远见的负责任的
做法。
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图10 CZ-2C/SM发射探测一号卫星
中国和韩国曾经在2001年签订了使用CZ-2C改进型发射韩国科学卫星的发射合同,并得到了
双方政府的批准,但这一合同也夭折了,韩国的这颗卫星后来选择了俄罗斯的“呼啸”号
火箭作为运载工具。由于近年了夭折的商业发射合同太多,而且大都是大型商业卫星的发
射合同,这项韩国卫星的发射合同的夭折倒没有引起太多的关注。
尽管两级的CZ-2C火箭在1993年后再没有发射过,但CZ-2C这个老牌火箭已经与时俱进的推
出了两种改进型,使得其在长征系列运载火箭家族中仍占有重要地位。CZ-2C改进型的后续
发射任务还是很重,今年年中它将发射“探测二号”卫星,明年将发射“海洋一号B”卫星
,由于眼下我国有多颗小卫星在研,因此CZ-2C未来的空间还是相当大的。
CZ-2C首任总师为德高望重的火箭专家屠守锷,第二任总设计师是王德臣,王德臣也是发射
澳星的CZ-2E的总师,现任总设计师为李占奎。
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图11 CZ-2C/SD在发射台上
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