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中国新火箭长征八号首飞成功 为啥需要这么多火箭型号?

2020/12/22 20:39:38  文章来源:新京报  作者:佚名
文章简介:长征八号火箭。国家航天局供图北京时间12月22日12时37分,长征八号运载火箭在文昌成功发射,将新技术验证七号、海丝一号、元光号、天启星座零八星、智星一号A星等5颗卫星送入预定轨道。这是中国新一代中型运载火箭长征八号的首次飞行任务。长征八号由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(简称火箭院)抓总研制。中低轨卫星发射需求

中国新火箭长征八号首飞成功 为啥需要这么多火箭型号?_图1-1


长征八号火箭。国家航天局供图


北京时间12月22日12时37分,长征八号运载火箭在文昌成功发射,将新技术验证七号、海丝一号、元光号、天启星座零八星、智星一号A星等5颗卫星送入预定轨道。这是中国新一代中型运载火箭长征八号的首次飞行任务。


长征八号由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(简称火箭院)抓总研制。中低轨卫星发射需求如今越来越旺盛,而中国新一代运载火箭的运载能力尚存在空白,不能满足3吨至4.5吨太阳同步轨道发射需求。长征家族迫切需要引入一位“新成员”扛起重任。

中国新火箭长征八号首飞成功 为啥需要这么多火箭型号?_图1-4


长征八号火箭。国家航天局供图


太阳同步轨道运载能力提升50%,先期验证重复使用技术


长征八号运载火箭应运而生,将中国运载火箭太阳同步转移轨道运载能力从3吨提升至4.5吨。


火箭院长征八号总指挥肖耘说,长征八号运载火箭的首飞成功,将推动中国中型运载火箭的更新换代,带动和牵引中低轨卫星的发展,满足中低轨高密度发射任务需求。


长征八号采用芯级捆绑2枚助推器构型,全长约50.3米,起飞质量约356吨,起飞推力约480吨,700公里太阳同步轨道运载能力不小于4.5吨。


长征八号提升了长征系列火箭的运载能力,对卫星等有效载荷来说,也将是一个平台的升级换代。


“在太阳同步轨道上,具备5吨级运载能力的长征八号,将和长征五号、长征六号、长征七号、长征十一号等新一代运载火箭形成更加优化、合理的能力布局,这将大力提升中国航天进出空间的能力,对推进中低轨道卫星组网建设具有重大意义。”肖耘说。


长征八号还为中国重复使用运载火箭研制打下了基础。实现重复使用,火箭发动机推力调节是重要的技术。本次发射中,长征八号应用了发动机推力调节技术,这在中国火箭中是首次工程应用,为后续重复使用技术提前进行了先期技术验证。


长征八号=长征七号+长三甲


火箭院长征八号总设计师宋征宇介绍,长征八号是中国新一代中型火箭的代表,按照新一代运载火箭的型谱规划,在长征七号基础上,与长征三号甲系列火箭三子级组合形成了这款新构型火箭。


中国自80年代开始,就围绕新一代运载火箭开展了规划,逐步形成了小、中、大新一代运载火箭的型谱。


以液氧煤油和液氢液氧发动机为基础,通过二十多年的预研和工程研制,新一代运载火箭陆续诞生,形成了2.25米、3.35米和5米直径的通用模块,为中国新一代运载火箭 “模块化、系列化、组合化”发展奠定基础。


长征八号研制团队进一步挖潜火箭能力,以构建完善的运载火箭型谱为目标。他们从中国现有的火箭模块中,对比几百种的搭配,最终提出了现在的构型。


长征八号2018年4月转入工程研制阶段工作,2020年10月完成出厂评审。“从型号开始论证到首飞火箭具备出厂条件,仅用时2年多,这在新一代运载火箭研制的历史上是不多见的。 ”宋征宇介绍。


长八研制中遵循“模块化、系列化、组合化”的发展思路,继承在役型号的产品和技术,借鉴已有的试验验证成果,实现型号快速集成研制,以较小成本、最快时间完成了集成研制。


长八火箭是中国首个研制中未开展全箭模态试验的中大型火箭,采用虚实结合的模态分析技术。全箭动特性数据在已有模块试验数据及动力学模型的基础上,通过全箭动力学模型组装和数值仿真计算获取。长征八号的研制探索,为后续其他大型、重型火箭的模态综合技术奠定基础,大幅缩短研制周期、降低研制费用。


宋征宇说,后续在长八火箭的基础上,还将研制融合型火箭,实现电气一体化、两平一垂快速发射、提升经济性的火箭。


火箭大厂也要做好“乙方”


据火箭院长征八号副总指挥段保成介绍,长征八号火箭在立项之初,就确立了以市场需求为导向进行研制,考虑到能力指标、经济可靠性等综合因素。


长征八号自设计之初,就考虑到技术与经济的一体化,通过项目制、高继承性等尝试,降低生产成本和配套成本,实现火箭成本有效控制。


在此次发射任务中,火箭研制人员以市场需求为导向,一直与卫星用户沟通星箭接口等问题,为用户服务。后续,随着批量化生产的能力提升,客户从签署发射服务合同到实施发射将缩短至一年,组网建设周期将进一步缩短。


“长八火箭本身运载能力达到5吨级,而起飞规模为356吨,运载效率在国内火箭中是名列前茅的。运载能力的提升、成本的下降,会带来很高的性价比。”段保成说。


盘点:新一代运载火箭全亮相


为保持航天运输系统先进水平,中国规划了新一代长征系列运载火箭型谱。“十三五”期间,新一代运载火箭集体亮相,逐渐在密集、复杂的航天任务中担当重任。


新一代运载火箭采用了无毒、无污染推进剂,攻克了数十项关键技术难关。中国运载火箭发展迈入绿色无污染的新阶段,运载能力达到世界一流水平。


2015年至2016年,长征五号、长征六号、长征七号、长征十一号先后4型新一代长征系列运载火箭圆满完成首飞任务。


2015年9月20日,长征六号在太原卫星发射中心“一箭20星”首飞成功,创造了中国航天一箭多星发射的新纪录。长征六号有700km高度太阳同步轨道500千克的运载能力,主要是满足小卫星的发射需求。


2015年9月25日,第一型固体(使用固体燃料)长征运载火箭——长征十一号运载火箭首飞。该型火箭具备全天候数小时内完成发射的能力,可实现卫星快速组网和补网,满足应急发射需求。


2016年6月25日,长征七号火箭从文昌航天发射中心首次成功发射。长征七号是中国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的中型运载火箭,采用“二级半”构型,近地轨道运载能力13.5吨,地球同步转移轨道运载能力5.5吨,达到国内外同类火箭先进水平。


2016年11月3日,新一代大型运载火箭长征五号首飞成功。长五以通用化、系列化、组合化为重点,采用“一级半”或“二级半”构型,芯级直径达到5米,捆绑四枚3.35米直径的液氧煤油助推器,近地轨道运载能力25吨,地球同步转移轨道运载能力14吨,与国际上主流运载火箭的运载能力相当。它的推出标志着中国追赶上运载火箭的国际先进水平。


2020年5月5日,长征五号B运载火箭首飞成功,标志着空间站阶段飞行任务首战告捷。长征五号B是中国首个采用一级半构型的新一代大型液体运载火箭,近地轨道(LEO)运载能力不小于22吨,是专门为载人航天工程空间站建设而研制的一型新型运载火箭。


2020年12月20日,长征八号在海南文昌卫星发射中心成功首飞,将中国太阳同步转移轨道运载能力从3吨提升至4.5吨。


新一代运载火箭的推出是一次巨大的技术跨越,不仅采用无毒、无污染推进剂,而且运载能力成倍增长,令中国进入空间能力大幅提高。随着新一代长征系列运载火箭的发展和完善,现役的上一代运载火箭将逐步退出历史舞台,实现新老火箭全面交替。



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