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 14:19:08 新京报 

长征八号火箭。国家航天局供图

新京报快讯(记者 倪伟 通讯员 王伟童)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。这是我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(000901,股吧)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,而我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。

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,将我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,将推动我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。

长征八号还为我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,这在我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,长征八号是我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。

我国自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,为我国新一代运载火箭 “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。他们从我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。

长八火箭是我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,我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(603698,股吧)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。它的推出标志着我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是我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,将我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,令我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。

新京报记者 倪伟 通讯员 王伟童

编辑 樊一婧 校对 卢茜

(责任编辑:王治强 HF013)
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