Green 版 (精华区)

发信人: ersy (雪人), 信区: Green
标  题:  中国运载火箭技术发展概况  (转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年11月24日17:46:37 星期一), 站内信件

【 以下文字转载自 Aero 讨论区 】
【 原文由 dxmxqe 所发表 】
1970年4月24日，我国成功地用自行研制的长征1号运载火箭发射了第一颗人造地球卫星，
使我国成为继苏、美、法、日之后第五个用自制火箭发射自制人造卫星的国家。卫星的重
量比前4个国家发射的首颗人造卫星重量之和还多。这表明，当时我国的运载火箭已达到了
一定的水平。

至今，我国已经发射成功的长征系列火箭有14种，完成了飞行试验前的全部研制工作、只
待飞行验证的还有2种。在这些火箭中，主要用于低地球轨道发射的有6种（长征1、2、2C
、2D、2E和2F）；主要用于中轨道（如太阳同步轨道）发射的有4种（长征1D、2C/SD、4A
和4B）；主要用于高轨道（如地球静止转移轨道）发射的有4种（长征3、3A、3B和3C）。
对应这三种典型轨道的运载能力为：低地轨道0.2～8.0吨，太阳同步轨道为0.4～2.8吨，
静地转移轨道为1.5～5.1吨。长征系列火箭的运载能力基本覆盖了低、中、高地球轨道不
同航天器的发射需要。

1、长征1号系列

长征1号是一种三级火箭。它的第一和第二级采用的是液体火箭，与当时我国已发射成功的
远程战略导弹所用的火箭相同；第三级则是新研制的固体火箭。该火箭全长近30米，最大
直径2.25米，起飞质量近82吨，起飞推力1020千牛。第一级装有4台推力各为255千牛的液
体火箭发动机。推进剂中氧化剂用的是硝酸，燃料用的是偏二甲肼。这是一种自燃推进剂
，氧化剂与燃料只要一接触就着火燃烧，不用点火装置。第一级火箭内装有61吨推进剂，
发动机工作140秒，平均每秒要烧掉近半吨推进剂。第二级用一台真空推力为294千牛的液
体火箭发动机，所用推进剂与第一级相同。第二级火箭内装有11.2吨推进剂，发动机工作
102秒。第三级用一台当时首次研制成功的中型固体火箭发动机，推力达111千牛，装1.8吨
聚硫橡胶推进剂，工作约40秒。东方红1号卫星就放在固体火箭发动机的前面。

长征1号系列运载火箭中正式使用过的有长征1号和长征1号D两种火箭。在长征系列中它们
的运载能力较小，适合于运送质量较小、轨道较低的有效载荷。


2、长征2号系列

长征2号系列中按投入使用的先后次序有长征2、2C、2E、2D、2C/SD和2F这6个型号。长征
2号系列火箭主要用于发射近地轨道且质量较大的有效载荷。其中长征2、2C和2D主要用于
发射返回式卫星；长征2C/SD是长征2C的改进型，主要用于一箭多星发射；长征2E是捆绑式
火箭，其芯级是长征2C的又一改进型，主要用于将重型卫星送入近地轨道，曾用于发射澳
大利亚通信卫星；长征2F则是长征2E的改进型，主要是提高了火箭各系统的可靠性，主要
任务是发射神舟号飞船。

1999年11月12日，长征2F成功发射了我国第一艘飞船神舟1号，使我国成为继苏、美之后第
三个掌握发射飞船技术的国家。迄今为止，它已成功地将4艘无人飞船和1艘载人飞船准确
可靠地送入预定轨道，其可靠稳定的飞行性能为我国航天员安全可靠地进入太空提供了有
力的保证。它采用了垂直总装、垂直测试和垂直运输的"三垂"模式，使火箭在发射架上的
准备时间由以往的15天缩短为3天。

发射载人飞船的火箭与发射卫星的火箭的主要差异就是可靠性更高了，几乎要达到100%，
因为运载火箭的可靠性是影响航天员安全的最主要因素之一。当今发射载人航天器的运载
火箭一般不超过三级，其原因就是随着火箭级数的增加，火箭系统会变得越来越复杂，可
靠性也将下降，只要其中一级出现故障，就会导致箭毁人亡。级数越少，可靠性越高。


长征2F和长征2E的运载能力基本一样。但长征2F在长征2E的基础上，大大提高了火箭的可
靠性，并增加了故障检测处理和逃逸系统。长征2F为两级火箭，起飞重量479.7吨，是我国
最高、最重的运载火箭，能把8吨重的飞船送入200～350千米高的轨道，可靠性从长征2E的
91%提高到97%，航天员的安全性达99.7％，从而在功能、性能、可靠性和安全性方面全部
达到了载人运载火箭的要求。


  3、长征3号系列
长征3号系列包括长征3、长征3A和长征3B这3个型号，主要任务是将质量较大的有效载荷直
接送入静地转移轨道，是目前我国发射国内外静地卫星的主力火箭。马部海、亚太2R、中
卫1和鑫诺1等卫星都是由长征3B送上太空的。

在长征系列运载火箭中，长征3号系列可谓"帅哥"，因为它身体修长，体态优美。它们的特
点是：（1）均为三级液体火箭，且第三级均采用液氧/液氢作推进剂，第三级贮箱都是低
温共底贮箱；（2）第三级发动机可以多次启动；（3）可直接将有效载荷送入静地转移轨
道，可谓登高英雄。

液氧/液氢是目前火箭上使用的性能最好的化学推进剂，但只有少数国家掌握。液氧和液氢
均是超低温液体，在1个大气压下，沸点分别是－183和－253摄氏度，为此必须对推进剂贮
箱和输送导管进行绝热，以免箭上其他系统在超低温环境下无法工作和推进剂大量蒸发造
成损失。即使如此，在发射准备过程中，箭上的液氧和液氢仍会蒸发掉一部分，所以在临
发射时还要进行补充加注。氢的分子量小，粘度低，极易泄漏，且与空气中的氧混合后极
易爆炸，因而在火箭上采用了严格的密封和吹除措施。为了增大火箭的运载能力，长征3号
系列在第三级上都采用了共底贮箱，即液氢箱的下底就是液氧箱的上底，以求尽量减轻结
构质量。液氢的温度足以使液氧冻成固态氧，这就要求两个贮箱的交界处不仅要有足够的
强度，不允许有任何渗漏，还应有良好的绝热性能。

长征3和长征3A装有不同的氢氧发动机，但它们都可作多次启动，从而有助于飞行轨道的转
换，也有利于提高有效载荷入轨精度。在发动机关闭期间，发动机无法控制火箭的飞行姿
态，因此采用了单元肼类推进剂姿态控制发动机，由其提供控制力，控制火箭在滑行段的
飞行姿态。

长征3号系列火箭能直接将有效载荷送入静地转移轨道，因而它们在执行不同的运载任务时
，无需改变火箭的状态，有较强的适应能力。

长征3A的一、二子级基本上与长征3的一、二子级相同，只是结构尺寸有某些改变，如尾翼
加大、贮箱增长等。三子级则是新研制的，采用了许多先进技术，如数字化小型控制系统
、四框架挠性平台、大推力氢氧发动机、冷氦增压系统、推进剂利用系统和用氢气气动机
作动力的双向摆动伺服机构等。

长征3B是目前我国运载能力最大的火箭，也是具有当今世界一流技术水平的商用大型运载
火箭。它的芯级是经过修改设计的长征3A，芯级一子级捆绑了4台液体助推器。

在长征3B的前身长征3A还处于攻克技术难关的研制阶段时，长征3B就被推向了国际市场。
经过与西方航天大国多种名牌火箭的激烈竞争，1992年4月24日，长征3B终于赢得了第一份
外星发射服务合同，规定在1995年底，用其发射国际通信卫星组织的一颗卫星。据此，19
93年2月1日，长征3B火箭被正式立项研制。经过3年努力，1996年2月15日进行了首次飞行
，可惜由于一个电子器件功能失效使惯性基准失稳，导致飞行任务失败。又经过一年半的
艰苦努力，1997年8月20日，长征3B第二次飞行获得成功。到1998年7月18日止，长征3B已
将4颗西方制造的大型通信卫星送入了预定轨道。

长征3B是捆绑式三级液体大型运载火箭。全箭起飞质量426吨，起飞推力近6000千牛，全长
55.638米，第一、二级箭体直径3.35米，第三级直径3米，4台助推器直径约2.25米。卫星
整流罩最大直径4.2米，最长9.777米，头部采用双锥加半圆头方案，圆柱段直径4.2米，与
第三级箭体（或仪器舱）过渡采用倒锥段。它的标准静地转移轨道（倾角28.5度，近地点
200千米，远地点35786千米）运载能力为5.1吨。典型发射工位为西昌发射场2号工位。

长征3B也可以发射超静止转移轨道卫星，如马部海、亚太2R和中卫1号就被送入了这种轨道
。这时的入轨精度会有所降低。

从技术角度看，长征3B有以下主要特点：

（1）技术新。由于设计目标高，为满足火箭的总体技术性能，在设计与生产过程中采用了
大量的新技术，其中重大或比较重大的共113项，属于重要技术创新点的有22项，属于重大
关键技术的有4项。

（2）难度大。火箭的长细比高达16.6，列世界大型火箭第二位，使姿态控制系统的设计难
度很大。冷氦增压与螺旋管束式大喷管成型焊接等技术均属当今世界航天领域难度较高的
技术。

（3）运载能力强。长征3B的静地转移轨道运载能力设计值为5吨，实际已达5.1吨。这在当
时世界上已投入商业发射使用的火箭中处于第二位。

（4）入轨精度高。其卫星入轨精度与欧洲的阿里安和美国的宇宙神等主要火箭相当，甚至
略高，达到了国际一流水平。

（5）适应性好。长征3B既可以一箭单星发射，也可以一箭多星发射；既可以用于标准静地
转移轨道发射，也可用于超静地转移轨道或低倾角静地转移轨道发射。它在飞行中还可以
进行侧向变轨、多次起旋与消旋、调姿和定向等，能满足卫星用户的多种不同使用要求。


（6）经济性能好。精心的设计和周密的工程管理，使长征3B的研制经费与成本大为减少，
在国际市场上有较强的竞争能力。

长征3B经过4次成功的应用发射，证明其设计方案正确，性能优良，产品质量趋于稳定。但
作为一种有前途的商用火箭，还必须不断完善可靠性设计，严格生产过程的质量控制，以
求不断提高火箭的可靠性。长征3B火箭具有良好的发展潜力，稍加改进设计即可派生出运
载能力更大的火箭。例如，增加2台和现在完全相同的助推器，或将现有的4台助推器加长
一倍，其余部分基本上不作变动，则可使标准静地转移轨道运载能力分别提高到6.5吨和7
吨，形成系列大型火箭。这将会进一步增强其在国内外卫星发射市场上的竞争力。 

 
  4、长征4号系列
长征4号系列包括长征4A和长征4B两种火箭。它们都是三级液体火箭，各级都采用四氧化二
氮和偏二甲肼作推进剂，主要任务是发射太阳同步轨道卫星，如"中巴地球资源卫星"1、风
云1号极轨气象卫星和海洋1号等。

图
长征4B火箭在厂房中（CASC画册）

5、特点

我国长征系列运载火箭的经济性、入轨精度、有效载荷系数、运载能力和适应能力等均可
认为属国际一流水平。以地球静止转移轨道发射为例，长征3B发射费用约为1.4万美元/千
克。再以中等高度地球轨道（接近太阳同步轨道）发射为例，长征2C/SD的发射费用约为1
.6万美元/千克。这在国际商业卫星发射市场上均属有竞争力的价格。长征系列火箭的14个
型号有如下一些技术特点：

（1）这些型号既有串联的结构形式，又有并联的结构形式。前者如长征1、2、3和4等，后
者如长征2E、2F、3B和3C。
（2）它们使用的既有液体推进剂，又有固体推进剂，液体推进剂中又分常温可贮存（如长
征2和4等）和低温高能易挥发（长征3号系列）两类。
（3）所用上面级发动机既有一次启动的（如长征1、长征2和4），又有可两次启动的（如
长征3号系列）。
（4）既可一箭单星发射，也可一箭多星发射。例如长征2C、2C/SD和3A均有一箭双星发射
的记录，长征4A有一箭三星发射的记录，长征2E和长征3B等也具有一箭多星发射能力。

（5）具有三波道大姿态角运动双偏差交连解耦控制功能（如长征3A、3B和3C），对控制系
统进行了单机、子系统以至系统级冗余设计（如长征2F和3A等）。
（6）既有惯性平台制导系统（如长征2、3和4），也有捷联惯性制导系统（如长征1号）或
两者混用的制导系统（如长征2C/FP和2F）。

6、未来前景

我国现已全面开展预先研究的新一代运载火箭，将按照"一个系列，两种发动机，三个模块
"的思想进行设计，即以无毒无污染的1200千牛级液氧/煤油发动机和500千牛级液氧/液氢
发动机为动力装置，通过直径为5米、3.35米和2.25米三个结构模块的组合，形成系列化型
谱。新一代火箭的低轨道运载能力可覆盖1.5～25吨，静地转移轨道运载能力可覆盖1.5～
14吨。它的研制可与2005年以后的卫星发射任务逐步衔接，并能满足未来国内外市场对火
箭的需求，成为扩大国际商业发射服务市场份额的新生力量。

到2003年10月15日长征2F发射神舟5号载人飞船为止，长征系列运载火箭共进行了71发射，
其中成功64次，成功率超过90%，达到了国际先进水平。尤其值得一提的是，自1996年10月
以来，长征系列运载火箭已连续29次发射成功，充分展现了它的实力。□ 



中国航天 神舟5号特刊
--

※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.226.28]
--
※ 转载:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn．[FROM: 202.118.228.120]