长征系列运载火箭介绍
6页1、长征系列运载火箭介绍:长征三号系列作者:陈国华 概 述长征三号系列运载火箭由长征三号、长征三号 A、长征三号 B 和长征三号 C4种火箭组成。它们都是由中国运载火箭技术研究院研制的。它们区别于长征二号系列的特点是:1 )都是三级火箭; 2)三子级使用液氧和液氢作为推进剂;3)三子级的发动机可以多次起动;4 )可以直接将有效载荷送入地球同步转移轨道。长征三号长征三号是在长征二号火箭基础上发展起来的三级火箭,全长约 45 米,一子级和二子级的直径均为 3.35 米,三子级直径 2.25 米。卫星整流罩有 A、B 两种型号,A 型的直径为 2.6 米,B 型的直径为 3 米,尾翼翼展 6.15 米。火箭的起飞质量约 205 吨。长征三号的一子级和二子级均采用偏二甲肼和四氧化二氮作推进剂,三子级采用液氢和液氧作推进剂。由于长征三号在中国率先采用液氢和液氧作推进剂,不可避免地会遇到许多新问题,诸如研制氢氧发动机、低温绝热结构和防爆设计等。众所周知,在研制新发动机的过程中,试车占有重要的地位,设计中存在的问题要靠试车来发现,改进措施是否得当也要靠试车来验证。氢氧发动机在正式参加飞行试验之前,共进行
2、了约 120 次试车,累积时间 32000 秒。在三子级绝热共底贮箱的研制过程中,进行了缩比贮箱、短贮箱和全尺寸贮箱等各种试验,如推进剂的蒸发量试验、用液氢和液氮填充的爆破试验、共底的绝热试验、内压试验和外压试验等。通过这些试验,解决了贮箱的绝热性能、工艺性能、低温强度以及使用寿命等各项技术问题。同样,真空绝热的液氢输送管和各种低温阀门等也都在真空的介质中进行了严格的试验。针对液氢易爆的特点,在火箭上采取了安全防爆措施,如在易于聚集氢气的地方进行吹除和开通气孔;在氢箱与仪器舱之间设隔离膜,防止氢气进入仪器舱;为了防止氢气进入伺服机构,对伺服机构进行氮气保护等。此外还采用了屏蔽、接地、设置放电针等防雷电措施。火箭的制导系统采用平台 计算机全惯性补偿式方案,以保证卫星进入地球同步转移轨道的精度。火箭的姿态控制系统采用平台、速率陀螺、网络、摆动发动机连续式控制方案,而在三级滑行段飞行中则用继电器型开关控制系统,由开关放大器对无水肼喷管进行控制。姿态控制系统保证了火箭在给定的轨道上的稳定飞行,并将俯仰、偏航和滚动三个姿态角控制在一定的范围之内。为了了解火箭飞行过程中箭上各系统的工作情况,在火箭
3、上设置了 3 套遥测设备。一子级上装有一套 YE-3M 磁记录设备,记录分布于全箭各处的振动、冲击和噪声传感器送来的信息。它只在一级飞行时工作,一、二级火箭分离后随一子级箭体落至残骸落区,然后由人工收回处理。二子级上装有一套 Y7-1 速、缓变状态的大速变设备。它主要测量火箭在一级和二级飞行中的缓变参数和速变参数。三子级上也装有一套 Y7-1 速、缓变状态的大速变设备,主要测量第三级火箭和全箭控制系统在飞行全过程中的各类缓变和速变参数。两套 Y7-1设备所测得的数据均实时地通过发射机发回地面。从第 11 发火箭开始,取消了一子级上的 YE-3M 磁记录设备。火箭飞行过程中,地面的测控台站以及海上的测量船队都要对火箭进行跟踪测量,所以在箭上设有外弹道测量系统,给地面的测控台站提供跟踪信息。为了防止火箭发生故障而危及发射设施、城镇的安全,在箭上设置了安全系统,以求尽可能控制故障火箭的坠毁地点或爆炸时机。由于这两个系统都需要跟踪火箭的飞行轨迹,为简化箭上设备,所以将两者合为一个系统。长征三号火箭长达 45 米,纵向耦合振动( POGO)和低频振动问题随之突出起来。研制过程中进行了全箭纵向弹性
4、振动试验、一子级和二子级推进剂输送管路频率特性试验、蓄压器方案试验和二子级发动机冷流试验等各项试验。仪器舱安装仪器的平台采用了约束阻尼复合板结构,并改进了平台减振器的设计。长征三号火箭 1978 年开始方案设计,1980 年进入初步设计,1984 年 1 月 29日首次发射。截止到 1994 年底,共发射 9 次,除第一次发射因三子级发动机在第二次起动后未能正常工作和第 8 次发射由于三子级发动机的控制气路漏气,造成发动机在第二工作段被迫提前关机外,其它 7 次发射分别将 5 颗国内通信卫星、1 颗美国休斯公司制造的亚星一号通信卫星和 1 颗休斯公司制造的亚太一号通信卫星送入地球同步转移轨道。长征三号在西昌卫星发射中心发射。轨道倾角 27 度时,其地球同步转移轨道的运载能力为 1600 公斤(3 )。如果需要抬高远地点高度,则每抬高 1000公里将减少运载能力 16 公斤。长征三号的发射费用在国际上是最低的,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,表明了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。它首次采用了液氢和液氧作为火箭
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