长征系列运载火箭介绍(三)——长征三号

研制背景:

地球静止轨道距地面3.6万千米,掌握地球静止轨道发射技术,发射同步定点通信卫星,是航天技术的新飞跃。20世纪60~70年代,由于地球静止轨道同步通信卫星具有的优越性,美国、苏联和欧洲竞相发展大推力运载火箭发射通信卫星。1964年美国首先发射了地球同步轨道卫星;随后苏联也发射了大椭圆轨道通信卫星;1974年欧洲发射了第一颗地球同步轨道卫星。

1970年4月24日中国第一颗人造卫星发射成功后,20世纪70年代中期,为了完善中国的通信系统建设,促进航天与电子技术的发展,中共中央决定实施卫星通信工程。

因此,为发射地球同步轨道通信卫星,长征三号投入研究!

总体概述:

长征三号(代号:CZ-3)是20世纪70~80年代中国研制的一型三级液体运载火箭,为发射地球同步轨道通信卫星而研制。长征三号以长征二号丙火箭为原型增加了氢氧第三级,1978年启动研制;1984年1月29日首次发射因第三级故障卫星未入轨;1984年4月8日长征三号成功发射中国第一颗通信卫星东方红二号;1990年4月7日长征三号成功将美国休斯公司亚洲1号卫星送入地球同步转移轨道,中国航天开始进入国际航天发射市场 。

长征三号是中国火箭发展史上的一个重要里程碑,该火箭首次采用了液氢和液氧作为第三级火箭推进剂,首次实现了火箭的多次启动,首次将有效载荷送入地球同步转移轨道。长征三号运载火箭的研制成功使中国成为世界上第四个具有地球同步卫星发射能力的国家。

研制历程:

1975年3月,中国国务院批准作为卫星通信工程重要组成的长征三号火箭立项研制。

1977年9月,研制通信卫星及其长征三号运载火箭(代号CZ-3)工程,被列为航天工业的三项重点之一。

1978年,长征三号启动方案设计。

1980年,长征三号开始进入初步设计。

1984年1月29日,长征三号首次发射,因第三级二次启动后未能正常工作,卫星没有进入转移轨道,仅进行了通信试验。

1984年4月,长征三号发射中国第一颗通信卫星东方红二号成功,标志着中国首期卫星通信工程系统投入运营。

20世纪80年代中期,由于国家经济建设的快速发展,原第一期卫星通信工程不能满足卫星通信事业发展需要。

1986年2月,中共中央决定开展第二期卫星通信工程,同时为了投入国际卫星发射服务市场,提高长征火箭的竞争力,需要性能更好的新型火箭。因此,当月长征三号甲(CZ-3A)正式立项研制。

1990年4月7日,长征三号首次执行外星发射服务合同,成功发射了亚洲一号卫星,卫星入轨精确位置数据实际只偏差了9千米。

1994年2月8日,长征三号甲将两颗卫星送入预定轨道,首次发射成功。

技术特点:

长征三号(CZ-3)是一枚三级液体运载火箭,主要用于发射地球同步轨道(GTO)有效载荷,其GTO运载能力为1.45吨,全箭起飞质量204吨,全长44.56米,一、二子级直径3.35米、三子级直径2.25米,卫星整流罩最大直径3.0米。一子级和二子级使用偏二甲肼和四氧化二氮作为推进剂,三子级则使用效能更高的液氢和液氧。

长征三号全箭由一子级、二子级、三子级和卫星整流罩等箭体结构及箭上的推进系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理与姿态控制系统等组成。

长征三号一、二级之间的分离采用热分离方式。三级和卫星星箭分离有两种方式,可以采用反推火箭,也可以采用分离弹簧。发射国内卫星时,包带解锁后,安装在三子级后短壳上的反推火箭点火,使三子级减速,实现分离。发射外国卫星时,应用户要求,采用了分离弹簧。

长征三号的系列型号有:长征三号甲(CZ-3A)、长征三号乙(CZ-3B)、长征三号丙(CZ-3C)。

长征三号甲


长征三号甲(CZ-3A)是在长征三号成功之后研制的大型三级火箭,其各方面的技术性能比长征三号都有较大幅度的提高。长征三号甲火箭的一、二级与长征三号的一、二级相同,三级则是新研制的大推力的液氢/液氧发动机,推力比长征三号运载火箭大两倍多。火箭全长52.5米,芯级最大直径3.35米,运载能力地球同步转移轨道2.6吨,主要用于发射地球同步轨道卫星。

长征三号乙

长征三号乙(CZ-3B),是三级液体捆绑式运载火箭,用长征三号甲火箭为芯级,捆绑四台液体助推器。火箭全长54.838米,芯级最大直径8.45米,运载能力在地球同步转移轨道时为5吨。火箭主要用于发射地球同步卫星,可单星或多星发射。该火箭为中国同步转移轨道运载能力最大的商用运载火箭。

长征三号丙

长征三号丙(CZ-3C)是中国运载火箭技术研究院在研制长征三号乙的同时,研制的另外一种型号运载火箭。长征三号丙采用长征三号甲火箭作为芯级,捆绑了两个助推器,其他部分基本与长三乙相同,其地球同步转移轨道的运载能力为3.7吨。

价值意义:

长征三号的发射费用在世界各国中是最低的,每发火箭的发射费约3500万美元(1993~1994年价格)。长征三号的研制成功,表明中国火箭技术的提高,是中国火箭发展史上的一个重要里程碑。长征三号首次采用了液氢和液氧作为火箭推进剂,首次实现了火箭的多次启动,首次将有效载荷送入地球同步转移轨道。

长征三号系列火箭作为一种有前途的商用运载火箭,具有良好的发展潜力,对现有设计稍加优化与减重处理就可以提高运载能力;更长远的设想可以构成标准GTO运载能力约14吨的二级半新的重型运载火箭,国际竞争能力将显著增强。

长征三号作为中国第三代运载火箭,在第二代基础上持续开展可靠性增长和技术改进,采用系统级冗余数字控制系统,增加了三子级,任务适应能力大大提高。为满足载人航天任务需求增加故检逃逸系统而研制载人火箭,大幅度提升任务可靠性,并且简化发射场测发流程,提高使用维护性能。

总结:

时代在进步,技术在发展,未来随着火箭更新换代,相信新时代的航天人在后续型号研制中能够发扬长征三号系列火箭的优良基因、充分汲取新一代火箭的新成果,从中国的“金牌”创新发展成世界“金牌”火箭,并在未来航天事业中发挥更重要的作用。

来源: 智感天图