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阅读 3673 次 历史版本 3个 创建者:haiyan (2011/12/29 15:38:03)  最新编辑:小乐 (2012/4/30 9:37:56)
運載火箭
拼音:Yùnzǎi Huǒjiàn (Yunzai Huojian)
英文:launch vehicle
運載火箭
             運載火箭
 
  運載火箭(英文名:launch vehicle)是由多級火箭組成的航天運輸工具。用途是把人造衛星、載人飛船空間站空間探測器等有效載荷送入預定軌道。是在導彈的基礎上發展的,一般由2~4級組成。每一級都包括箭體結構、推進系統和飛行控制系統。末級有儀器艙,内裝制導與控制系統、遙測系統和發射場安全系統。級與級之間靠級間段連接。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。

  許多運載火箭的第一級外圍捆綁有助推火箭,又稱零級火箭。助推火箭可以是固體或液體火箭,其數量根據運載能力的需要來選擇。推進劑大都采用液體雙組元推進劑。第一、二級多用液氧和煤油或四氧化二氮和混肼爲推進劑,末級火箭采用高能的液氧和液氫推進劑。制導系統大都用自主式全慣性制導系統。在專門的發射中心 (見航天器發射場) 發射。技術指標包括運載能力、入軌精度、火箭對不同重量的有效載荷的適應能力和可靠性。

運載火箭的類型

 
  由於航天器的種類不同,發射它們所用的運載火箭也不盡相同。也就是說,通常情況下,火箭是根據不同航天任務的需求研制的。

按所用的推進劑分

  目前,常用的運載火箭按其所用的推進劑(可簡單地理解爲燃料)來說,可分爲固體火箭液體火箭固液混合型火箭三種類型。如我國的“長征”-3號運載火箭是一種三級液體火箭;“長征”-1號運載火箭則是一種固液混合型的三級火箭,其第一級和第二級是液體火箭,第三級是固體火箭。美國的“飛馬座”運載火箭則是一種三級固體火箭。

按級數分

  如果按級數來分,運載火箭又可分爲單級火箭多級火箭。其中多級火箭按級與級之間的連接形式來分,則可分爲串聯型(可
長征二號運載火箭
     長征二號運載火箭
簡單地理解爲:一級挨着一級地連接在一起,連接起來的形式成一條直線)、並聯型(俗稱捆綁式)、串並聯混合型三種類型。

  在串聯型多級火箭中,級與級之間的連接與分離機構十分簡單,但串聯後火箭長度較長、從外形上來看比較嬌貴,似乎很容易摺斷(實際情況當然不是這樣),給設計帶來一定的困難,尤其是在發射時,這種火箭豎起來後太高,發射操作很不方便。同時,接近火箭頂部的那個級的發動機,大多都是在高空點火,點火的可靠性差。並聯型多級火箭采用横向捆綁連接,其外形就像幾個人圍在一起抱着電線杆,這種火箭的級與級之間的連接與分離機構相對複雜,但它的中間芯級第一級火箭與旁邊捆綁的火箭可在地面同時點火,避免了高空點火,點火的可靠性高。蘇聯人發射的世界上第一顆人造衛星的運載火箭,就是在中間芯級火箭的周圍又捆綁了4枚火箭,這4枚捆上去的火箭習慣上又稱助推器。助推器與芯級火箭在地面一起點火,工作一定時間後先關機,關機後與芯級火箭分離並抛掉。助推器因在第一級火箭飛行的半路上就關機了,“有始無終”,所以隻能算它是半級火箭。發射世界上第一顆人造地球衛星的“衛星”號運載火箭爲一級半火箭,而不稱它爲兩級火箭。我國研制的主要用於商業發射的第一代大推力“長征”-2號E運載火箭則是一枚串並聯混合型的兩級半火箭,其第一級火箭周圍捆綁了4枚助推器,在第一級火箭上面又串聯了一枚第二級火箭。

運載火箭的組成部分及功能


  不管是固體運載火箭還是液體運載火箭,不管是單級運載火箭還是多級運載火箭,其主要的組成部分有結構系統動力裝置系統控制系統。這三大系統稱爲運載火箭的主系統,主系統工作的可靠與否,將直接影響運載火箭飛行的成敗。此外,運載火箭上還有一些不直接影響飛行成敗並由箭上設備與地面設備共同組成的系統,例如,遙測系統、外彈道測量系統、安全系統和瞄准系統等。

箭體結構

  箭體結構是運載火箭的基體,它用來維持火箭的外形,承受火箭在地面運輸、發射操作和在飛行中作用在火箭上的各種載荷,安裝連接火箭各系統的所有儀器、設備,把箭上所有系統、組件連接組合成一個整體。

動力裝置系統

  動力裝置系統是推動運載火箭飛行並穫得一定速度的裝置。對液體火箭來說,動力裝置系統由推進劑輸送、增壓系統和液體火箭發動機兩大部分組成。固體火箭的動力裝置系統較簡單,它的主要部分就是固體火箭發動機推進劑直接裝在發動機的燃燒室殼體内。

控制系統

  控制系統是用來控制運載火箭沿預定軌道正常可靠飛行的部分。控制系統由制導和導航系統、姿態控制系統、電源供配電和時序控制系統三大部分組成。制導和導航系統的功用是控制運載火箭按預定的軌道運動,把有效載荷送到預定的空間位置並使之准確進入軌道。姿態控制系統(又稱姿態穩定系統)的功用是糾正運載火箭飛行中的俯仰、偏航、滾動誤差,使之保持正確的飛行姿態。電源供配電和時序控制系統則按預定飛行時序實施供配電控制。

遙測系統

  遙測系統的功用是把運載火箭飛行中各系統的工作參數及環境參數測量下來,通過運載火箭上的無線電發射機將這些參數送回地面,由地面接收機接收;亦可將測量所得的參數記錄在運載火箭上的磁記錄器上,在地面回收磁記錄器。這些測量參數既可用來預報航天器入軌時的軌道參數,又可用來鑒定和改進運載火箭的性能。一旦運載火箭在飛行中出現故障,這些參數就是故障分析的依據。

外彈道測量系統

  外彈道測量系統的功用是利用地面的光學和無線電設備與裝在運載火箭上的對應裝置一起對飛行中的運載火箭進行跟蹤,並測量其飛行參數,用來預報航天器入軌時的軌道參數,也可用來作爲鑒定制導系統的精度和故障分析依據。

安全系統

  安全系統的功用是當運載火箭在飛行中一旦出現故障不能繼續飛行時,將其在空中炸毁,避免運載火箭墜落時給地面造成災難性的危害。安全系統包括運載火箭上的自毁系統和地面的無線電安全系統兩部分。箭上的自毁系統由測量裝置、計算機和爆炸裝置組成。當運載火箭的飛行姿態,飛行速度超出允許的範圍,計算機發出引爆爆炸裝置的指令,使運載火箭在空中自毁。無線電安全系統則是由地面雷達測量運載火箭的飛行軌道,當運載火箭的飛行超出預先規定的安全範圍時,由地面發出引爆箭上爆炸裝置的指令,由箭上的接收機接收後將火箭在空中炸毁。

瞄准系統

  瞄准系統的功用是給運載火箭在發射前進行初始方位定向。瞄准系統由地面瞄准設備和運載火箭上的瞄准設備共同組成。

運載火箭的主要技術指標


  運載火箭的主要技術指標有運載能力、入軌精度和可靠性。

運載能力

  運載能力是指運載火箭能夠送入到預定軌道的有效載荷的質量。它隨着預定軌道的高度和傾角的增大而減小。因此,在表示運載能力時通常都應同時說明軌道高度和傾角。例如,中國長征二號F運載火箭的運載能力是:向高度200km×350km,傾角42°的軌道發射時,有效載荷的最大質量爲8 t。

入軌精度

  火箭的入軌精度主要取決於控制系統的精度和采用的控制方法。火箭通常從專門的發射場發射,也有用機載發射和海上平台發射的。一般情況下,火箭從地面垂直起飛,第一級火箭工作完畢後脱落,第二、三級依次接替工作,直到末級火箭工作完畢,火箭進入預定軌道,調整姿態,末級火箭與航天器脱離,完成其使命。

世界各國運載火箭的發展


宇宙神-5運載火箭
     宇宙神-5運載火箭
  發展航天飛行的運載火箭,無疑是20世紀航天史上最重大的成就之一。自1957年10月4日,前蘇聯用"SS-6"洲際導彈改裝成運載火箭將世界上第一顆人造地球衛星送入近地軌道,從此運載火箭作爲航天運載工具正式登上歷史舞台以來,前蘇聯、美國法國日本、歐盟等國家和地區競相發展運載火箭,迄今已形成能適應各種航天發射需求的若幹系列,並已走過它的兩個里程碑。
 
  第一個里程碑:用導彈改裝

  在運載工具的研制方面,最發達的國家是前蘇聯、美國、法國中國日本印度。這些國家在運載工具的發展初期,爲了搶時間,幾乎都采用同一種發展模式,即用導彈稍加改裝,使其適應不同衛星的發射需要。這個思路,首先是由前蘇聯的第一位航天總設計師卡拉廖夫提出來的。如前蘇聯第展一枚運載火箭,實際上隻是將"SS-6"洲際導彈的彈頭改換成衛星,火箭全長29·2米,最大外徑10.3米,起飛重量269噸,起飛推力3900千牛,這是當時世界上最大的運載火箭。後來,將這種運載火箭作爲芯級在其外側捆綁4個助推器,而分别形成發射衛星和發射前蘇聯最早的3個"月球號'宇宙探測器的"衛星"型和"宇宙"型兩級運載火箭系列。在此基礎上,再在芯級火箭的上面,裝上一個具有不同推力的第三級火箭,又形成發射"東方號"飛船和"上升號"飛船用的"東方型"三級運載火箭系列。前蘇聯在60年代繼"東方"型運載火箭之後還發展了一種"聯盟"型三級運載火箭系列,起飛重量310噸,其進入近地軌道的最大有效載荷達到7噸。從1966年起,前蘇聯利用"聯盟"型運載火箭先後發射了"宇宙號"系列的部分人造地球衛星,"聯盟號"和"聯盟T號"飛船以及"進步號"貨運飛船。後來,在"聯盟"型運載火箭基礎上再增加一個推力爲67千牛的液體火箭發動機作爲第4級,即形成"閃電號"運載火箭,先後發射了"月球一4"至"月球-14","閃電"、"探測器-1"到"探測器-3"、"火星一1",以及"金星一l"到"金星一8"等宇宙探測器。

  "雷神"是美國的一種地地中程導彈,長19.8米,彈徑2·44米,射程2400~3200公里。"雷神"導彈於1963年4月退役後,被用作運載火箭的第一級(芯級),下部捆綁固體助推器,頂部串聯不同的上面級,先後發展過20多個型號,形成了一個較完整的運載火箭系列。

  "宇宙神"是美國最早發展的一種液體洲際彈道導彈,射程l·8萬公里以上,總推力爲l.7兆牛頓(176噸力)。1959年裝備部隊,1965年被"民兵"洲際導彈取代後被用作運載火箭的芯級,與不同的上面級組合形成運載火箭系列。

  "大力神"導彈是美國的另一種液體洲際彈道導彈,它的研制時間比"宇宙神"晚一年多。共發展了兩種型號:"大力神5"射程11700公里,1962年4月裝備部隊,1965年全部退役。"大力神2"射程13400公里,1963年開始裝備部隊,直到1987年才全部退役。退役後也被改裝成運載火箭系列。

  第二個里程碑:研制新型火箭

  60年代,前蘇聯爲了發射"禮炮號"軌道站,專門研制了一種"質子號"運載火箭。這是一種串並聯式的多級運載火箭,第一級安裝6台單燃燒室液體火箭發動機,總推力達9兆牛。第二級爲4台每台推力爲6兆牛的單燃燒室液體火箭發動機。第三級除一台同類型的液體火箭發動機外,還安裝了一台操舵液體火箭發動機,它有4個鏇轉室,可操縱末級的飛行方向及其姿態控制。前蘇聯專家認爲,該火箭的總體布局各級的發動機裝置結構以及箭上各系統均采用了前蘇聯火箭制造業的先進成果,因而運載火箭的使用性能優於同級的美國"土星1B"。"質子號"運載火箭於1965年投入使用以來,除發射"禮炮號"軌道站外,還成功地發射了"質子-4號"宇宙飛船。後來在3級運載火箭基礎上,又加了一級推力爲83千牛的第4級,曾將"探測器-4號"至"探測器-8號"、"月球-15號"至"月球-24號"、"金星-9號"至"金星-16號"、"火星-2號"'至"火星-7號"等探測器,以及"虹"、"熒光屏"、"地平線"、"宇宙號"等系列衛星送入太空。

  從發射的結果來看,"質子號"稱得上是一種具有高可靠性的、有多種發射功能的運載工具,成功率約爲93%。現已成爲一種爲商業性服務的運載火箭。

  70年代,前蘇聯爲發射"暴風雪號"航天飛機,專門研制"能源號"運載火箭。這是一種兩級重型運載火箭(由於這兩級在起飛時同時點火,故又稱一級半)。第一級由4個捆綁助推器組成,推進劑爲液氧/煤油。由於這種兩級"能源號"火箭隻能把重型有效載荷送入低地球軌道(芯級隻能作亞軌道飛行),要把有效載荷送入高地球軌道或逃逸軌道還需再加一級,所以研制了兩種新的輔助級,即上面級(EUS)及制動和修正級(RCS)。這兩種輔助級是單獨使用還是一起使用,取決於執行的任務。正是由於"能源號"采取了積木式的設計,它既具有發射大型低軌道有效載荷(105噸)和航天飛機的能力,又具有將10噸以上有效載荷送入地球同步軌道或飛往月球和行星軌道的能力。其中,同步軌道運載能力約爲18噸,月球軌道運載能力爲32噸,火星和金星軌道的運載能力爲28噸。1988年11月15日"能源號"火箭成功地將"暴風雪號"不載人航天飛機送入亞軌道,在160公里高度上啟動航天飛機上的發動機,將"暴風雪號"助推到入軌速度,然後機上發動機再次啟動,把"暴風雪號"送上250公里的圓形軌道。迄今爲止,"能源號"是世界上運載能力最大的火箭。

  60年代,美國爲執行"阿波羅"登月計劃,專門研制了"土星"型運載火箭系列。主要有"土星1'、"土星1B和"土星V"等幾種型號。其中,"土星1"爲一種試驗型的兩級運載火箭,第一級運載裝置由8台"H-1"液體火箭發動機組成,總推力爲7兆牛;第二級由6台總推力爲408千牛的液體火箭發動機組成。入軌高度185公里時的最大有效載荷爲10點2噸。爲了改進"土星"火箭及確定"阿波羅"飛船的總體方案,"土星1"於1961年至1965年從卡納維拉角共發射10次,其中有5次把"阿波羅"飛船的主體模型發射入軌。

  "土星IB"是爲在近地軌道操練載人和不載人的"阿波羅"飛船而研制的。它也是兩級運載火箭,第一級和第二級均爲"土星1"的改進型,但在第二級配備了一台用液氧/液氫作推進劑的J-2發動機,推力1.023兆牛。這樣,使火箭在入軌高度爲195公里時,最大有效載荷達到18.l噸。在1966-1975年間,"土星IB"在卡納維拉爾共發射9次,均穫成功。

  "土星V"是專爲在近地和近月軌道操試"阿波羅"飛船的全套設備,以及將航天員送往月球而研制的。由於"阿波羅"飛船總重達46噸,高25米,最大直徑6.6米,要把這麼重的飛船以第二宇宙速度將其送入月球軌道,以往任何一種運載火箭都無法勝任。爲此,專門研制的"土星v"三級運載火箭稱得上是一個重量級的航天"大力士",它全長85米,直徑10米,起飛質量達2950噸,起飛推力達35211千牛,總功率約2億馬力,相當於200萬輛普通大轎車功率的總和。運載火箭與"阿波羅"登月飛船組裝在一起後,高達110米,相當於36層樓房高。從1967~1973年間,"土星V"從卡納維拉爾角共發射13次,其中有10次是運載"阿波羅"載人飛船進入預定軌道。
"阿麗亞娜"運載火箭
"阿麗亞娜"系列運載火箭

  爲了抗衡前蘇聯和美國在航天領域的強大發展勢頭,1972年法國建議西歐10國聯合組成歐洲航天局(ESA),共同研制"阿麗亞娜"運載火箭。1973年7月研制計劃穫得批准。法國空間研究中心(CNES)負責"阿麗亞娜"火箭的計劃管理,航空航天公司負責總裝。迄今,"阿麗亞娜"運載火箭系列已發展了從"阿麗亞娜1"至"阿麗亞娜V"共5個型號。"阿麗亞娜1"爲三級液體運載火箭,該火箭長50米帶有效載荷),直徑3.8米,發射質量200噸,進入遠地點36000公里高度過渡軌道的有效載荷爲1700公斤。阿麗亞娜2是在"阿麗亞娜1"基礎上將第一、第二推力通過增加發動機燃燒室壓力而增加9%,第三級通過加大推進劑數量而延長了燃燒時間,這樣,使進入地球同步軌道的運載能力達到2200公斤。"阿麗亞娜3"是在"阿麗亞娜2"基礎再裝兩枚固體推進器組成,使進入地球同步軌道的運載能力增加到2600公斤,1984年8月首次發射,成功地將兩顆通信衛星送入轉移軌道。1982年1月開始研制的"阿麗亞娜4"除將"阿麗亞娜3"的第二、三級稍加改進外,還重新研制了新的液體火箭發動機,4米直徑的整流罩和多星發射裝置等,並組合成6種不同的型號,其進入地球同步軌道的運載能力,基本型號(AR40)爲1900公斤,最大型號(AP44L)高達4200公斤。在希臘神話中,阿麗亞娜是克里特王米諾斯之女,這位美麗又聰明的公主曾用一團小線幫助雅典英雄泰西逃出迷宮。以"阿麗亞娜"命名的歐洲航天局的運載火箭"阿麗亞娜4"也不負眾望,它以高可靠性、高入軌精度、交貨及時和價格適中等優點,占據了世界商業火箭發射市場的60%以上的生意。但歐航局並未以此而滿足。爲了在激烈競爭的航天市場中進一步鞏固優勢,並且把這種領先一直保持到下個世紀,早在1985年1月,ESA參加國就通過一項研制更大型運載火箭"阿麗亞娜V"的計劃,目標是既能將重十餘噸的"赫爾墨斯"載人航天飛機送上地球低軌道;又能將總重8噸(有同時運載兩顆或3顆衛星兩種裝配方式)的有效載荷送上同步轉移軌道。"阿麗亞娜V"經過近三年的預研後,於1988年正式立項,原計劃耗資35億美元,於1995年升空。但由於在研制過程中發生過一連串的事故,如1995年4月11日,在法國小城沃濃的火箭發動機試車台上,主發動機(HM60液氧/液氫發動機)的渦輪泵發生爆炸;同年5月5日南美法屬圭亞那庫魯航天中心,在"阿麗亞娜V"發射台上的兩名軍官在操作中因毒氣體泄露而中毒死亡。之後,於5月30日、7月3日和9月1日又接連出現各類大小故,迫使阿麗亞娜公司推延了首次發射時間,並將總研制費上升到60億美元以上。但由於"阿麗亞娜V"總的設計思想是追求低成本,高可靠,同時,發射准備時間短,入軌精度高,據專家們認爲,其市場潛力不可低估。

  日本爲了爭當航天大國,已研制成功M系列(又稱謬系列)和H系列兩大類運載火箭。其中,M系列是由日本宇宙科學研究所研制的,主要用於發射科學研究衛星和空間探測器,尚在使用的有M3S2型和MS型。H系列(包括以前的N系列)是日本宇宙開發事業團(NASDA)負責研制的,主要用於發射應用衛星。其中,於1983年開始研制的"H-2',爲日本大型主力運載火箭。它是一種捆綁了兩個大型固體助推器的兩級火箭。一、二級均采用液氫/液氧發動機。第一級的LE-7發動機是新研制的,推力86噸;第二級的LE-SA發動機是"H-l"火箭第一級發動機的改進型,推力12噸。火箭總長50米,直徑4米,起飛質量260噸。"H-2"火箭的主要特點:一是結構良好,火箭長度短,重量輕,其重量僅爲運載能力相同的蘇聯"質子"火箭的38%,歐航局的"阿麗亞娜IV"的一半,而且可靠性高達96%;二是技術先進,如第一級主發動機(LE-7)采用的二級燃燒循環方式是一項燃燒效率很高的高難技術,目前隻有美國航天飛機的主發動機和前蘇聯的"能源號"火箭第一級發動機采用了這項技術。第二級火箭具有重新啟動功能,使"H-2"火箭具有足夠的靈活性來滿足把有效載荷送入不同軌道的要求。但目前的發射成本較高,每一枚相當l·55億美元(170萬日元),而發射能力相近的"阿麗亞娜4"隻需0.82億美元。另一不利因素是發射時間受限制,每年隻有l~2月和8~9月共90天的時間可供發射。

  爲了爭奪運載火箭發射市場,日本成立了包括三菱重工、日產汽車和日本電氣等著名公司在内的75家公司聯合組成的火箭系統股份有限公司,一方面着重對如何降低成本,進一步保持火箭的高可靠性抓緊研究;另一方面正在努力爭取放寬發射期限和考慮與"阿麗亞娜"火箭的兼容,借此在日本和世界贏得市場。1994年2月4日,"H-2"火箭從鹿兒島縣的種子島宇宙中心首次發射成功,標志着日本的火箭技術已可與歐洲的"阿麗亞娜"火箭和美國的航天飛機技術幾近並駕齊驅,它將爲日本躋進世界衛星發射市場奠定基礎。另外,爲了適應國際市場小衛星的發射需要;爭取在短時間内能開發出一種低成本的火箭,促使昔日爲競爭對手的宇宙開發事業團和宇宙科學研究所,於1992年聯手,共同開發一種三級固體火箭(JI)。第一級采用"H-2"的固體助推器,第二、三級和整流罩則均爲"M-3S"火箭的原件。隻有第一、第二兩級的級間過渡段和第一級的兩台游動小發動機等爲數不多的部件是新開發的。這樣,通過兩家公司的"火箭技術對接",取長補短,使日本的火箭家族在20世紀末又增添了一個新成員。

中國長征系列運載火箭


  中國自1956年開始展開現代火箭的研制工作。1964年6月29日,中國自行設計研制的中程火箭試飛成功之後,即着手研制多級火箭,向空間技術進軍。經過了五年的艱苦努力,1970年4月24日“長征1號”運載火箭誕生,首次發射“東方紅1號”衛星成功。中國航天技術邁出了重要的一步。“長征”系列火箭已經走向世界,享譽全球,在國際發射市場占有重要一席。

長征一號系列運載火箭

  長征一號系列包括長征一號運載火箭和長征一號丁運載火箭兩個型號。它們都是三級運載火箭,主要用於發射近地軌道小型有效載荷。長征一號運載火箭於1965年開始研制。1970年4月24日,長征一號運載火箭發射了中國第一顆人造地球衛星——東方紅一號。以後還進行了長征一號乙運載火箭、長征一號丙運載火箭的研制,但未投入生產。

  長征一號運載火箭(已退役)

1970年4月24日,長征一號運載火箭整裝待發東方紅一號衛星
1970年4月24日,長征一號運載火箭整裝待發東方紅一號衛星
  是一種三級火箭,主要用於發射近地軌道小型有效載荷。火箭全長29.86米,最大直徑2.25米,起飛重量81.6噸,起飛推力112噸,能把300千克重的衛星送入440公里高的近地軌道。1970年4月24日,長征1號運載火箭成功地將“東方紅一號”衛星送入預定軌道,奠定了長征系列火箭發展的基礎,發射成功率爲100%。

  長征一號乙運載火箭(未投入生產)

  也被稱作“長征一號馬傑”。是長征一號的第一個改進方案。方案提出使用意造馬傑火箭的第三級意麗絲固體火箭發動機來替換國產的第三級GF-02固體火箭發動機。火箭的一、二級沒有更變。但當時因缺乏資金所以沒有向意大利購買馬傑火箭的第三級,長征一號乙也沒有投入生產。

  長征一號丙運載火箭(未投入生產)

  也沒有投入生產。第一、二級使用長征一號的發動機,保留不變,而第三級使用更先進的四氧化二氮偏二甲肼固體燃料,使火箭的近地運載能力提高到半噸。1984年首次成功測試第三級發動機,但因種種原因,中國運載火箭技術研究院於1988年取消了長一丙工程。

  長征一號丁運載火箭(現役)

  “長征一號丁”運載火箭是“長征1號”火箭的改進型。主要的改進有:提高一子級發動機推力;提高二、三子級性能;采用“平台-計算機”全慣性制導。經過改進,“長征1號D”火箭可以發射各種低軌道衛星,並已投入商業發射。該型號火箭已進行多次亞軌道飛行,但至今未進行亞軌道以外的航天飛行。

長征二號系列運載火箭

  “長征二號”運載火箭是中國的航天運載器的基礎型號。在“長征1號”的技術基礎上,發展了“長征2號”、“長征三號”和“長征四號”系列運載器。長征二號目前是中國最大的運載火箭家族,擁有“長征二號”、“長征二號丙”、“長征二號丁”、“長征二號捆(E)”、“長征二號F”等型號,承擔近地軌道發射任務。
長征二號捆綁運載火箭
  長征二號捆綁運載火箭

  長征二號運載火箭(已退役)

  “長征2號”火箭是一種兩級火箭,全長31.17米,最大直徑3.35米,起飛重量190噸,能把1.8噸的衛星送入距地面數百公里的橢圓形軌道。1975年11月26日,“長征2號”火箭完成了中國第一顆返回式衛星的發射任務。

  長征二號運載火箭於1974年11月5日在酒泉衛星發射中心進行了首次發射。由於控制系統的一根導線斷裂,致使火箭的姿態失控而使試驗失敗。1975年11月26日長征二號火箭再度發射並成功將中國第一顆返回式衛星送入預定軌道。長征二號運載火箭是中國航太運載器的基礎型號。在長征二號的技術基礎上,發展了長征二號系列運載火箭、長征三號系列運載火箭和長征四號系列運載火箭。

  長征二號火箭共進行了4次發射,除首次發射失敗外,另外三次均圓滿成功。

  長征二號甲運載火箭(已改型)

  大體就是長征二號運載火箭,但准確指示在1974年長征二號首發失敗後,對長征二號使用的風暴一號火箭第二級的陀螺控制系統作了微小改進後的火箭型號。1975年首發成功後,又成功地發射兩次。按照國際慣例,對火箭發動機做多麼微小的改進都需要注冊,改進後第二級的“YF-22/23”火箭發動機改稱“YF-22A/23A”(22、23甲),火箭的型號也同時改作“CZ-2A”(長征二號甲)。這個型號又因與年後的長征二號丙(爲提供國際運載服務而更名)完全一致,所以常常造成混淆。所以一些列表會用“長征二號”或“長征二號甲”來標示1974年11月5日的發射失敗,而1975年11月26日、1976年12月7日、1978年1月26日的三次發射與後期的長二丙發射任務一並收錄爲“長征二號丙”的發射任務。

  長征二號丙運載火箭(現役)

長征二號丙運載火箭
長征二號丙運載火箭
  “長征二號丙”運載火箭是在“長征二號”火箭基礎上改進設計研制的,采用了大推力液體火箭發動機,箭長爲35.15 米,近地軌道的運載能力增加到2.4噸,火箭的可靠性也大大提高。在“長征二號丙”火箭基礎上研制的“長征二號丙”改進型火箭是一種三級火箭,箭長增加爲43.027米。“長征二號丙”系列運載火箭自1982年9月首次成功發射以來,至今發射成功率爲100%。1987年,“長征二號丙”火箭被授予“全國質量金質獎”。1999年,“長征二號丙”火箭被中國航天工業總公司授予“優質液體運載火箭”稱號,至今發射成功率爲100%。

  長征二號丙/SD運載火箭(現役)

  1997年12月8日首次發射,是一種商業衛星發射器,即在長征二號丙的二級火箭上安裝一個上面級的智能分配器(Smart Dispenser)。

  長征二號丙/SM運載火箭(現役)

  2003年首次發射,安裝了改進版的固體上面級。

  長征二號丙/SMA運載火箭(現役)

  2008年首次發射,用於發射太陽同步軌道衛星。

  長征二號丁運載火箭(現役)

  “長征二號丁”運載火箭是一種兩級火箭,全長38.3米,起飛重量232 噸。主要是在“長征二號” 火箭的基礎上采取增加推進劑加注量和增大起飛推力的辦法,使運載能力進一步提高。1992年8月首次發射,至今發射成功率爲100%。

  長征二號E運載火箭(已退役)

  “長征二號E”捆綁火箭,是以加長型“長征二號丙”爲芯級,並在第一級周圍捆綁四個液體助推器組成的低軌道兩級液體推進劑火箭。火箭總長49.68米,直徑3.35米。每個液體助推器長爲15.4米,直徑2.25米,芯級最大直徑4.2米。總起飛重量461噸,起飛推力600噸,能把8.8噸至9.2噸有效載荷送入近地軌道;經適當適應性修改後,還可以用來發射小型載人飛船。該型號火箭已退役。

  長征二號F運載火箭(現役)

長征二號F型運載火箭發射發射神舟五號雄姿
長征二號F型運載火箭發射發射神舟五號雄姿
  “長征二號F”火箭是在“長征二號E”火箭的基礎上,按照發射載人飛船的要求,以提高可靠性、確保安全性爲目標研制的運載火箭。CZ-2F是我國第1種爲載人航天研制的高可靠性、安全性運載火箭,是載人航天工程的重要組成部分之一。它在CZ—2E基礎上增加了2個新系統,即逃逸系統和故障檢測處理系統。火箭全長58.343m,起飛質量479.8t,芯級直徑3.35m,助推器直徑2.25m,整流罩最大直徑3.8m。火箭的芯級和助推器發動機均使用四氧化二氮和偏二甲肼作爲推進劑。 它可把8t重的有效載荷送入近地點高度200km、遠地點高度350km、傾角42.4°-42.7°的軌道。 火箭由四個液體助推器、芯一級火箭、芯二級火箭、整流罩和逃逸塔組成,是目前我國所有運載火箭中起飛質量最大、長度最長的火箭。運載火箭有箭體結構、控制系統、動力裝置、故障檢測處理系統、逃逸系統、遙測系統、外測安全系統、推進劑利用系統、附加系統、地面設備等十個分系統,爲兼顧衛星的發射,保留了有效載荷調姿定向系統的接口和安裝位置。故障檢測處理系統和逃逸系統是爲確保航天員的安全而增加的,其作用是在飛船入軌前,監測運載火箭狀態,若發生重大故障,使載有航天員的飛船安全地脱離危險區。長征二號F”運載火箭先後成功發射了神舟一號至神舟七號飛船,爲我國成功實現載人航天飛行做出了歷史性貢獻,至今發射成功率爲100%。

  長征二號F/G(開發中)

  “長征二號F/G”運載火箭爲長征二號F火箭的無人改進狀態。

  它在載人航天工程後續任務中將完成發射貨運飛船的任務,“天宮一號”目標飛行器和“神舟八號”無人飛船預計將由長征二號F/G承擔發射。

  長征二號F/H(開發中)

  “長征二號F/H”運載火箭爲長征二號F火箭的載人改進狀態。

  它在載人航天工程後續任務中將完成發射載人飛船的任務,“神舟九號”、“神舟十號”載人飛船預計將由長征二號F/H火箭承擔發射任務,與太空實驗室進行載人對接。

長征三號系列運載火箭

  “長征三號”系列運載火箭是我國目前承擔高軌道發射任務的運載火箭,目前有“長征三號”、“長征三號甲”、“長征三號乙”、“長征三號丙”等型號。
在
    長征三號乙運載火箭

  長征三號運載火箭(已退役)

  “長征三號”運載火箭是三級火箭,其一、二級是在“長征二號丙”火箭的基礎上研制的,其三子級采用了低溫高能液氫液氧發動機。火箭全長44.86米,一、二級直徑3.35米,三級直徑2.25米,起飛重量204.88噸,地球同步轉移軌道運載能力爲1.6噸。“長征三號”火箭的成功發射,標志着中國運載火箭技術跨入世界先進行列,是中國運載火箭發展上的一個重要里程碑:它首次采用了液氫、液氧作火箭推進劑,首次實現火箭的多次啟動。該型號火箭已退役。

  長征三號甲運載火箭(現役)

  長征三號甲運載火箭是目前長征三號系列火箭的基礎型號。“長征三號甲”火箭是三級火箭,它繼承了“長征三號”火箭的成熟技術,采用了新設計的液氫液氧三子級。火箭全長 52.52米,最大直徑3.35 米,起飛質量240噸,主要發射地球同步轉移軌道的有效載荷,也可以發射低軌道、極軌道或逃逸軌道的有效載荷,首次將有效載荷送入地球同步轉移軌道。其地球同步轉移軌道的運載能力爲2.6噸。自1994年2月8日首次發射成功以來,至今發射成功率爲100%。2007年6月被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號。

  長征三號乙運載火箭(現役)

  “長征三號乙”火箭是在 “長征三號甲”和“長征二號E”火箭的基礎上研制的三級大型液體捆綁式運載火箭,其芯級與“長征三號甲”火箭基本相同,一子級殼體捆綁4個標准液體助推器。火箭全長54.84米,起飛質量426噸,主要發射地球同步轉移軌道的重型衛星,亦可進行輕型衛星的一箭多星發射或發射其它軌道的衛星。其地球同步轉移軌道的運載能力爲5.1噸。

  長征三號乙/E運載火箭(現役)

  長征三號乙/E(增強型)運載火箭由中國航天科技集團公司所屬中國運載火箭技術研究院研制,其運載能力在長征三號乙標准型火箭的基礎上適度提升,達到標准地球同步轉移軌道運載能力5500千克。長征三號乙增強型至今發射成功率爲100%。

  長征三號丙運載火箭(現役)

  “長征三號丙”火箭是在 “長征三號乙”火箭的基礎上, 減少了兩個助推器並取消了助推器上的尾翼。火箭全長54.84米,起飛質量345噸,主要發射地球同步轉移軌道的有效載荷,可以進行一箭多星發射或發射其它軌道的衛星。 其地球同步轉移軌道的運載能力爲3.8噸,至今發射成功率爲100%。

長征四號系列運載火箭

  “長征四號”系列運載火箭承擔太陽同步軌道和極軌道的發射任務。目前有“長征四號甲”、“長征四號乙”、“長征四號丙”等型號。

載有“海洋二號”衛星的“長征四號乙”運載火箭點火升空
2011年8月16日6時57分,載有“海洋二號”衛星的“長征四號乙”運載火箭從太原衛星發射中心點火升空
  長征四號運載火箭(已改型)

  “長征四號”系列運載火箭包括“風暴一號”、“長征四號”、“長征四號甲”、“長征四號乙”等火箭。“長征四號”是在“風暴1號”基礎上研制的三級常規運載火箭,作爲發射地球同步轉移軌道衛星運載火箭的另一方案,其後改型爲“長征4號A”,用於發射太陽同步軌道衛星。火箭長41.9米,最大直徑3.35米。

  風暴一號運載火箭(已退役)

  風暴一號火箭於1972年8月首次進行遙測試驗火箭發射,取得了成功;在1973年9月18日和1974年7月12日的兩次發射科學實驗衛星時遭到失敗;1975年7月該火箭成功將中國第一顆質量超過1噸的衛星送上太空;1981年9月該火箭將3顆衛星同時送上太空,這是中國首次用一枚火箭同時發射3顆衛星。風暴一號火箭在中國酒泉衛星發射中心共進行了11次飛行,取得了7次成功,共發射了6顆低軌道衛星和成功地進行了兩次低彈道發射實驗。該火箭於1982年停用。(該型號火箭發射記錄不計入長征火箭發射歷史)

  長征四號甲運載火箭(已退役)

  “長征四號甲”火箭是三級火箭,一、二、三級均采用常規推進劑,主要用於發射太陽同步軌道衛星。火箭全長41.9米,最大直徑3.35 米,起飛質量248.9噸,起飛推力約300噸。1988年9月首次發射,發射成功率爲100%。

  長征四號乙運載火箭(現役)

  “長征四號乙”火箭是在“長征四號甲”火箭基礎上發展的一種運載能力更大的運載火箭,主要用於發射太陽同步軌道衛星。火箭全長45.58米,最大直徑3.35米,起飛質量249噸,起飛推力約300噸,900千米高度極軌的運載能力爲1.45噸。1999年5月首次發射,至今發射成功率爲100%。

  長征四號丙運載火箭(現役)

  “長征四號丙”火箭是在“長征四號乙”火箭的基礎上,三級發動機采用二次啟動技術,大幅提高了有效載荷的運載能力。長征四號丙(CZ-4C)運載火箭是由中國航天科技集團公司第八研究院抓總研制的常溫液體推進劑三級運載火箭,是在原長征四號乙(CZ-4B)運載火箭的基礎上經大量技術狀態改進設計而成,以全面提高火箭的任務適應性和測試發射可靠性爲目標進行研制。CZ-4C火箭可以滿足多種衛星在發射軌道、重量和包絡空間等方面更高的要求,同時采取新的測發控模式,可以顯着的提高火箭測試和發射的可靠性,縮短發射場工作周期。首發改進型運載火箭於2006年4月27日在太原衛星發射中心成功發射,將我國首顆遙感衛星准確送入預定軌道,並實現了首發火箭發射場測試零故障,至今發射成功率爲100%。

發射記錄

  中國航天科技集團公司研制的長征系列運載火箭,具有發射近地軌道、太陽同步軌道、地球靜止軌道空間飛行器的能力,近地軌道最大運載能力爲12000千克,地球同步轉移軌道最大運載能力爲5500千克,太陽同步軌道運載能力可達6100千克。運載火箭的可靠性、經濟性、入軌精度和適應能力達到國際一流水平。截至到2010年底,長征系列運載火箭已進行了136次發射,發射成功率在94%以上。1996年10月至2009年4月,長征系列運載火箭發射均穫得圓滿成功(連續成功75次)。從1990年成功發射“亞洲一號”衛星以來,長征系列運載火箭先後爲國外和香港用戶發射了37顆衛星。截至2010年底,長征火箭共進行過29次商業發射和6次搭載服務,早已成爲了國際市場上知名的高科技品牌。

各國著名運載火箭

日本運載火箭系列

“H系列”火箭
 “H系列”火箭
  “H系列”火箭也有兩個型號,“H-1”型和“H-2”型。“H-1”是一種三級常規燃料火箭,全長40.3米,直徑2.4米,總重達140噸,可把1噸重的衛星送入地球同步轉移軌道。“H-2”是一種兩級液氫液氧燃料火箭,全長50米,直徑4米,總重260噸,可把約9噸的有效載荷送上近地軌道,把2噸的有效載荷送上地球同步軌道。“H-2”火箭是日本目前最大的運載火箭,它的投入使用,將使日本的運載火箭提高到一個新的水平。

  “J系列”火箭有“J-1”火箭,它是在“H-2”火箭和“M-3S”火箭的基礎上發展起來的三級固體燃料火箭,主要是用於發射小型衛星,能將約1噸重的有效載荷送入近地軌道。火箭全長33.1米,直徑1.8米。

  日本航天工業有“L系列”、“M系列”、“N系列”、“H系列”、“J系列”等系列火箭,其中“L系列”僅“L-4S”是運載火箭,並在1970年2月11日成功地發射了日本第一顆人造衛星“大隅號”。自此,日本在空間技術領域不斷取得新的成就。

  “L系列”火箭是日本最早期的火箭,其中僅“L-4S”火箭是多級固體運載火箭。自1964年5月開始,“L-4S”火箭進行了數次飛行試驗,直到1970年2月11日“L-4S-5”火箭成功

“J系列”火箭
       “J系列”火箭
  發射了日本第一顆人造衛星“大隅號”,爲日本航天業奠定了基礎。“L-4S-5”火箭爲四級,箭長16.5米,最大直徑約1.4米。

  “M系列”火箭基於“L-4S”火箭,第一代“M系列”火箭是“M-4S”火箭,它比“L-4S”試驗火箭的運載能力提高了3倍。該箭爲四級固體火箭,全長23.6米,直徑1.41米,總重43.5噸,可將75千克的有效載荷送上近地橢圓軌道。第二代以後“M系列”火箭改爲三級,型號分别爲“M-3C”、“M-3H”、“M-3S”等。

  “N系列”火箭是日本引進美國的“雷神-德爾塔”火箭技術後研制成功的系列火箭。這一系列包括兩個型號,“N-1”火箭和“N-2”火箭。“N-1”火箭有三級,總長爲32.6米,最大直徑2.44米,起飛重量90噸,近地軌道的有效載荷重1.2噸,地球同步轉移軌道的有效載荷重260千克。“N-2”火箭總長35.4米,起飛重量136噸,近地軌道有效載荷爲2噸,地球同步轉移軌道的有效載荷爲680—715千克。

美國運載火箭

“大力神”系列運載火箭
“大力神”系列運載火箭
  “大力神”系列運載火箭由洲際彈道導彈“大力神2”發展而來,包括“大力神2”、“大力神3”、“大力神34”、“大力神4”、“商業大力神3”子系列火箭。

  “大力神2”系列火箭有“大力神2LV-4”、“大力神2SLV”、“大力神2s”等幾種型號。“大力神2LV-4”是爲“雙子星座”載人飛船計劃而服務,火箭長33.22米,最大直徑3.05米。

  “大力神3”系列火箭由美國國防部主持研制,有A、B、C、D、E五種型號,可發射各種軌道衛星,有代表性的是“大力神3C”火箭。該火箭由“大力神3A”發展而來,主要用於發射軍用同步軌道衛星。火箭最長50.6米,最大直徑9.7米。

  “大力神34”系列火箭有34B、34D、34D/慣性上面級、34D/過渡級等幾種型號。主要用於發射軍用衛星。“大力神34B”爲三級火箭,最大直徑3.05米。“大力神34D”長49.35米,最大直徑9.82米。

  “商業大力神3”火箭是“大力神34D”的改型,其設計完全出於商業目的,火箭的各種整流罩可適用於目前各種商業有效載荷。火箭長48.2米,最大直徑9.82米。

  “大力神4”系列火箭是“大力神34D”的改型,系美國空軍預備在航天飛機不能滿足軍需時使用的火箭。主要用於發射太陽同步軌道大型軍用衛星及其它軍用衛星。

“德爾塔”系列運載火箭
“德爾塔”系列運載火箭
  “德爾塔”系列運載火箭是在“雷神”中程導彈基礎上發展起來的航天運載器。它是世界上成員最多,改型最快的運載火箭系列(改型達40餘次)。其發射次數居美國其它各型火箭之首,同時,該型火箭發射了世界第一顆地球同步軌道衛星。“德爾塔”原型火箭由“先鋒號”火箭和“雷神”中程導彈組成,火箭長28.06米,最大直徑2.44米。 “德爾塔2914”火箭是該系列火箭中發射次數最多的一種火箭主要用於發射地球同步軌道衛星。火箭長35.36米,最大直徑4.11米。

  “雷神”系列運載火箭是在“雷神”中程彈道導彈的基礎上發展起來的,主要用來發射軍用衛星和早期的航天探測器。該系列包括“雷神-艾布爾”、“雷神-艾布爾星”、“雷神-博納”、“加大推力雷神-阿金納”等型號。

  “雷神-艾布爾”型是三級運載火箭,綜合了“雷神”中程導彈和“先鋒號”火箭而成,箭長27.28米,最大直徑2.44米。

  “雷神-艾布爾星”是“雷神-艾布爾”的改進型,其長度縮短,運載能力增大,結構簡化,可靠性增強。該箭長24.11米,最大直徑2.44米。

  “雷神-博納”是爲滿足美國空軍發射中、小型衛星而設計的。箭長21.56米,最大直徑2.44米。

“雷神”系列運載火箭
“雷神”系列運載火箭
  “加大推力雷神-阿金納D”型火箭是爲發射大質量偵察衛星而研制的,在“雷神”基礎級上增加三台固體助推器,並組合“阿金納D”上面級而形成。箭長29米,最大直徑2.44米。

  “宇宙神”系列運載火箭由“宇宙神”洲際彈道導彈發展而成的,主要有“宇宙神D”、“宇宙神多級系列”、“宇宙神I”等型號系列

  “宇宙神D”是美國發射載人飛船的第一枚運載火箭,該火箭是在“宇宙神D”洲際彈道導彈的基礎上經適當改進而成,箭長29.07米,最大直徑4.87米。

  “宇宙神SLV-3C-半人馬座D”火箭爲多級火箭。該火箭是“宇宙神”火箭系列中首次使用低溫液氫液氧上面級的火箭,箭長38.35米,最大直徑4.87米。

  “宇宙神I”是“宇宙神G-半人馬座D-1A”的一個改進型。地球同步轉移軌道運載能力爲2.25至2.34噸,主要用於商業發射。箭長42-43.9米,起飛質量163.9噸。

  “土星系列”運載火箭是美國國家航空航天局(NASA)專爲阿波羅登月任務而研制的大型液體運載火箭,先後研制的型號有“土星I”、“土星IB”、“土星V”三種。

  1957年美國陸軍彈道導彈局向政府提出發展大推力運載火箭的建議,1958年初該項建議得到采納,陸軍彈道導彈局即着手研究,1959年將所研究的火箭正式命名爲“土星”運載火箭。1960年陸軍彈道導彈局劃歸國家航空航天局領導,發展“土星”的任務亦轉交該局負責。

  “土星系列”運載火箭共有三種型號:“土星I”、“土星IB”、“土星V”。該火箭的最終任務是把載有三名宇航員的“阿波羅”
“土星系列”運載火箭
 “土星系列”運載火箭
飛船送往月球,並安全返回。這三種型號的任務分工是:“土星I”——研制型,它是執行“阿波羅”計劃的第一個型號,用於“阿波羅”計劃早期地球軌道飛行試驗和發射“飛馬座”宇宙塵探測衛星。“土星IB”——改進型,用於不載人或載人“阿波羅”飛船地球軌道飛行試驗,“土星V”和飛船程序及部件、系統的試驗,以及發射“天空實驗室”。“土星V”——最終型,專爲實現“阿波羅”飛船登月而研制,目標是要在美、蘇“登月競賽”中贏得勝利。

  自1961年開始至1972年12月結束,在曆時11年7個月中,“土星系列”運載火箭總共發射l7次,包括11次載人飛行,其中6次載人登月飛行。這是美國60年代規模最大、耗資最多的一項載人航天計劃,到1969年7月,總共耗資193億美元(1965年美元值),其中近80億美元用於研制運載火箭“土星I”(7.67億美元)、“土星IB”(11.27億美元)和“土星V”(60.46億美元)。

  自1973年5月15日開始至1974年2月8日,“土星”運載火箭被用於發射“天空實驗室”,共4次。首次是用“土星V”運載火箭將無人的“土星工場”送入近地圓軌道,後三次用“土星IB”運載火箭分别將載有三名宇航員的“阿波羅”指令服務艙與“土星工場”對接。整個該項計劃的經費約爲25億美元(1965年美元值)。

俄羅斯運載火箭

  “東方號”系列火箭是世界上第一個航天運載火箭系列,包括“衛星號”、“月球號”、“東方號”、“上升號”、“閃電號”、“聯盟號”、“進步號”等型號,後四種火箭又構成“聯盟號”子系列火箭。

  “東方號”運載火箭是對“月球號”火箭略加改進而構成的,主要是增加了一子級的推進劑質量和提高了二子級發動機的性能。這種火箭的中心是一個兩級火箭,周圍有四個長19.8米、直徑2.68米的助推火箭。中心的兩級火箭,一子級長28.75米,二子級長2.98米,呈圓筒形狀。發射時,中心火箭發動機和四個助推火箭發動機同時點火。大約兩分鍾後,助推火箭分離脱落,主火箭繼續工作兩分鍾後,也熄火脱落。接着末級火箭點火工作,直到把有效載荷送入繞地球的軌道。東方號火箭因發射“東方號”宇宙飛船而得名,1961年4月12日把世界上第一位宇航員加加林送上地球軌道飛行並安全返回地面。
 
“東方號”系列火箭是世界上第一個航天運載火箭系列
“東方號”系列火箭是世界上第一個航天運載火箭系列
  “聯盟”號系列運載火箭是世界上歷史最久、發射次數最多的多用途火箭。

  包括以下火箭: 聯盟號、 閃電號

  “聯盟號”運載火箭是“東方號”運載火箭系列中的一個子系列。它分爲二級型“聯盟號”火箭和三級型“聯盟號”火箭。二級型“聯盟號”火箭根據有效載荷又可分爲“上升號”(ВОСХОД)、“聯盟號”和“進步號”(ПЕНЕРА)等幾種狀態。三級“聯盟號”火箭於1960年10月開始發射,1961年2月首次發射成功,將第一顆“金星”探測器(ВЕНЕРА-1)送入日心軌道。後又用於發射世界上第一顆“火量”探測器(MAPC-1)和“月球4~14號”探測器。自1965年4月開始發射“閃電號”通信衛星後,三級型“聯盟號”火箭就又稱作“閃電號”(МОЛНИЯ)運載火箭。此外,該火箭還用於發射預警衛星。

  二級型“聯盟號”於1963年11月16日進行首次發射,將第二代照相偵察衛星“宇宙-22”送入近地軌道。1964年10月發射了第一顆“上升號”(ВОСХОД)載人飛船,首次實現了多人航天和空間艙外活動。從1967年4月開始發射“聯盟號”載人飛船,從1978年1月開始發射“進步號”(ПЕНЕРА)無人供貨飛船。

  “聯盟號”是一種多用途運載火箭,也是世界上發射次數最多的一種火箭。至1994年底共發射1307次。“聯盟號”和“閃電號”運載火箭至今一直在使用。

  “能源號”運載火箭是前蘇聯的一種重型的通用運載火箭,也是目前世界上起飛質量與推力最大的火箭。

  “能源號”運載火箭的主要任務有:發射多次使用的軌道飛行器;向近地空間發射大型飛行器、大型空間站的基本艙或其它艙段、大型太陽能裝置;向近地軌道或地球同步軌道發射重型軍用、民用衛星;向月球、火星或深層空間發射大型有效載荷。

  “能源號”運載火箭長約60米,總重2400噸,起飛推力3500噸,能把100噸有效載荷送上近地軌道。火箭分助推級和芯級兩級,助推級由四台液體助推器構成,每個助推器長32米,直徑4米;芯級長60米,直徑8米,由四台液體火箭發動機組成。發射時,助推級和芯級同時點火,助推級四台助推火箭工作完畢後,芯級將有效載荷加速到亞軌道速度,在預定的軌道高度與有效載荷分離。爾後有效載荷靠自身發動機動力進入軌道。
“質子號”系列運載火箭是前蘇聯第一種非導彈衍生的、專爲航天任務設計的大型運載器
“質子號”系列運載火箭是前蘇聯第一種非導彈衍生的、專爲航天任務設計的大型運載器

  “能源號”運載火箭成爲前蘇聯運載火箭發展的一個新的里程碑。

  “天頂號”是前蘇聯的一種中型運載火箭,主要是用來發射軌道高度在1500km以下的軍用和民用衛星、經過改進的“聯盟號”TM型載人飛船和“進步號”改進型貨運飛船。“天頂號”2型是兩級運載火箭,其一子級還被用作“能源號”火箭助推級的助推器。“天頂號”3型是三級運載火箭,它在二型的基礎上,增加了一個遠地點級,用於將有效載荷送入地球同步軌道、其它高軌道或星際飛行軌道。2型與3型用的一子級和二子極是相同的。

  “質子”號系列運載火箭是蘇聯研制的第一種非導彈衍生的、專爲航天任務設計的大型運載器。

  包括以下火箭: 二級質子號 ,三級質子號 ,四級質子號。 該系列共有3種型號:二級型(西方代號D型,SL-9)、三級型9D-1,SL-13)和四級型(D-1-e,SL-12)。西方將這三種火箭稱作D系列火箭。

  從1965年至1994年底,“質子號”運載火箭共發射224次,其中失敗25次,成功率爲84%。自1970年1月至1989年4月1日,“質子號”火箭發射132次,失敗10次,成功率爲92.4%。相比之下,“質子號”運載火箭是蘇聯現有運載火箭中成功率最低的一種型號。

  從1986年開始,蘇聯把“質子號”運載火箭投入世界商用發射市場。“質子號”火箭的出廠價約爲800萬盧布。1988年規定地球同步軌道任務發射費用國3500萬美元,地球同步轉移軌道任務發射費用爲2800萬美元。後來把地球同步軌道任務發射費用提高到4000~6500萬美元(1989年幣值)。1987年確定三級型“質子號”運載火箭的近地軌道任務的發射費用爲2000萬美元。

歐洲的“阿里安5”系列

  “阿里安5”(Ariane 5)運載火箭是歐空局在1987年11月份部長級會議上正式批准研制的大型時運載火箭。研制工作於1988年啟動由歐空局總負責,法國航天中心負責整個項目的管理。

  “阿里安5”火箭是根據商業發射市場和近地軌道開發利用的需要研制的,原計劃用於向地球同步轉移軌道和太陽同步軌道發射各類衛星、向近地軌道發射哥倫布無人照料自由飛行平台,並爲支援國際空間站哥倫布無人照料自由飛行平台,並爲支援國際空間站哥倫布艙及自由飛行平台的正常運行定期發射載人的使神號航天飛機。

  根據任務要求,“阿里安5”的動載能力、可靠性、成本與適用性的設計指標爲:

  1)將3.9t的有效載荷送入傾角5°~12°的地球同步轉移軌道,這相當於火箭具有發射6t雙星或5.5t三星的運載能力。

  2)將18t的空間站艙段或哥倫布自由飛行平台送入傾角28.5°、500km×500km的近地圓軌道和將12t的哥倫布極軌平台送入高度800km和傾角98.6°的太陽同步軌道。

  3)將22t的使神號和資源艙送入傾角28.5°、90km×450km的轉移軌道。

  4)在執行非載人任務時,全箭可靠性設計指標爲0.985;原計劃發射使神號時,下面級可靠性指標定爲0.99。爲了確保航天員的安全,“阿里安5”和使神號航天飛機的固有不安全指標爲10-3。

  5)按照每年發射8次(其中4次地球同步轉移軌道發射)計算,“阿里安5”向地球同步轉移軌道發射的費用至少要比“阿里安44L”火箭低10%,而每千克有效載荷的動載費用比“阿里安44L減少約45%”。

  6)配備了多種有效載荷支架和整流罩,供發射各種大、中、小型有效載荷選用,增強火箭的適用能力。

  在該設計指標的指導下,“阿里安5”火箭采用了與阿里安以往型號不同的設計方案:一子級采用高性能低溫推進系統,二子級采用可儲存雙組元推進系統,一子級周圍捆綁了2枚大型固體助推器的設計使火箭結構更爲簡化,有利於提高火箭的可靠性。歐空局首先成功研制了“阿里安5”火箭的基本型,經過對“阿里安5”火箭的不斷改進,形成了“阿里安5”系列運載火箭。

  “阿里安5”系列火箭包括阿里安5基本型(阿里安5G)和改進型,其中改進型又包括阿里安5G+、阿里安5GS、阿里安5ECA、阿里安5ES(暫停研制)5種型號。阿里安5系列運載火箭均采用二級結構,並捆綁2枚固體助推器,主要用於向地球同步轉移軌道、太陽同步軌道、中低軌道以及飛離地球軌道發射各類衛星和航天器,可執一箭單星和一箭多星發射任務,地球同步轉移軌道運載能力目前可達6.9~10.5t(單星發射),發射價格爲1.25億~1.55億美元(2004年幣值)。截至2007年6月30日,阿里安5系列運載火箭共進行了31次發射,成功27次,部分成功2次,失敗2次。

運載火箭的發展動態


  航天技術是綜合國力的體現,運載火箭是發展航天技術的基礎。90年代以來,隨着有效載荷質量的增加和多樣化,世界商業航天發射市場的擴大,載人航天技術的發展,衛星應用的普及以及空間科學和空間探索任務的增加,對運載火箭提出了新的要求。爲了滿足這些要求,動載火箭技術在已有的基礎上進一步發展,其主要特點是:

  一、繼續提高運載能力
 
  商業衛星的發射質量不斷增長。70年代初,平均發射質量爲750kg,1990年增加到1750kg,而1996年將增加到3000kg。在1994~1997年安排發射的商業衛星中,有一半以上的發射質量爲2500~3750kg,特别是後3 代國際通信衛星(Intelsat6、7 、8)發射質量爲3500~4600kg。除此之外,其他大部分航天載荷的質量也在增加,而載人航天器對運載能力的要求更是不言而喻。即使對於小衛星,也主要是采取一箭多星的方式發射。爲了適應這種情況,滿足未來需求,各國運載火箭的發展仍以提高運載能力爲重點。美、俄、歐、日、印等的各系列運載火箭都發展出了比前期型號運載能力更大的火箭。

  二、繼續保持和發展配套運載能力
 
  隨着航天技術的發展,航天載荷的種類越來越多,各種形狀、體積、質量、用途、軌道的航天器對運載能力的要求多種多樣。因此,各國在發展運載火箭時都注意其系列化、配套化,並兼顧各種方案、各種技術,使運載火箭技術的發展全面均衡。有無這種配套能力和均衡發展,是一個國家運載火箭技術是否成熟,是否有後勁的重要標志。這種配套發展主要體現在:A、大、中、小運載能力配套;B、固體、液體推進全面發展;C、配備各種軌道的運載能力; D、固定發射和機動發射方式兼備。

  三、發展新概念、新方案
 
  運載火箭技術是航天技術中歷史最長、成熟度較高的技術,但它作爲一種綜合性高技術,仍有很大的發展難度和廣闊的發展前景。各航天發達國家爲了保持在運載領域的技術優勢,實現低成本方便進入空間的理想以及確保在特殊情況下( 如戰時) 的快速反應和航天能力,注重對運載技術新概念、新方案的研究開發。這些研究目標主要有:A、重複使用研究,包括全部重複使用和部分重複使用;B、爲重複使用而研究的飛行方式,包括起飛方式和回收、着陸方式;C、爲實現上述飛行方式而研究的推進方式,包括沖壓推進和火箭推進; D、一次性火箭的機動發射研究,包括陸射、空射和海射。




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