基本介紹
- 中文名：旋風號運載火箭
- 外文名：Cyclone/Tsyklon
- 初始研製國家：前蘇聯
- 目前研製國家：烏克蘭和巴西
- 類型：中型運載火箭
- 級數：2級、3級
- 高度：39m
- 直徑：3.9m
- 運載能力：4000kg（近地軌道）
- 起飛質量：180t
- 起飛推力：2970kN
概述,旋風號系列,旋風1號,旋風2號,旋風3號,旋風4號,主要技術性能,總體布局,典型飛行程式,
概述
“旋風號”運載火箭是由揚格利設計局（現烏克蘭的南方設計局）研製的。
P-14、P-16、P-36火箭
P-14、P-16、P-36火箭20世紀60年代初，揚格利設計局設計了幾種軍用火箭系統，同時以這些火箭為基礎，著手製造運載工具。1965年8月，揚格利設計局根據政府的命令以P-36（即SS-9洲際飛彈）為基礎開始製造兩級運載火箭，用以發射衛星。同時研究第3級的可能性和加裝第3級後火箭的運載能力。之後揚格利設計局於1966年6月提出一個以P-14、P-16、P-36（見右圖）為基礎設計運載火箭的全新方案。但方案只是部分地被採納，因為當時的前蘇聯部長會議已經決定，利用P-36火箭製造兩種運載火箭：一種兩級火箭，用來發射宇宙號和流星系列衛星；另一種三級火箭，作為一種小型通用火箭。1988年，把三級火箭命名為旋風號，考慮到這種火箭的發展歷史，把它稱為旋風號-3，把兩級火箭命名為旋風號-2，而旋風號-1則為利用P-16軍用火箭研製的、未完成的運載火箭。
“旋風號”運載火箭是世界上第一種採用全自動準備與發射技術的運載火箭。它在發射場總裝廠房內完成總裝和測試後，就不再需要人直接操作，而是自動按程式沿鐵路水平運往發射台，由控制室監控起豎到垂直位置、自動進行推進劑加注、測試和發射。高度自動化的過程簡化了地面操作共敘，提高了發射可靠性。
自1987年10月開始，前蘇聯把“旋風號”運載火箭投入世界商用發射市場，積極尋求國外用戶，每次發射費用為1000萬美元（1989年幣值）。
旋風號系列
旋風1號
旋風1號（SL-10）火箭是一種兩級液體推進劑運載火箭，最初是前蘇聯太空武器計畫部分軌道轟炸系統（FOBS）的一個組成部分。其謝爾頓代號總的“r”即表示制動火箭級。這種運載火箭於1966年9月17日從拜科努爾航天發射場首次發射，到1972年停止使用，發射的全都是軍用和試驗性有效載荷。
旋風1號研製當時停留在方案設計階段，並未投入使用。技術性能如下：
火箭長度35.8m，起飛質量（不含太空飛行器）145.4t，加注燃料中氧化劑94.8t，燃燒劑38.7t。
旋風2號
旋風2號（SL-11）火箭也是兩級液體推進劑運載火箭，兩級都採用自燃可貯推進劑硝酸和氧化氮的混合物/偏二甲肼，具有快速靈活反應能力，適應軍事套用需求。最初它被作為前蘇聯反衛星武器計畫的一部分，代號中的“m”表示機動級，主要指衛星攔截器和雷達與電子海洋偵察衛星。SL-11於1967年10月27日從拜科努爾發射場首次發射，把“宇宙-198”雷達海洋偵察衛星送入近地軌道。在此之前，曾於1966年內發射過未宣布的性質不明的衛星，1967年內曾發射過部分軌道轟炸系統（FOBS）。1967年以後主要用於軍用衛星，除繼續發射雷達海洋偵察衛星外，從1968年4月24日開始用於發射反衛星衛星，從1974年12月24日開始用於發射電子海洋偵察衛星。這些有效載荷都帶有軌道機動推進裝置。
旋風2號運載火箭只從拜科努爾發射場發射，近地軌道運載能力為4000kg，從1967年正式投入使用以來，至1994年底已發射123次。其中1975年以前10年共發射44次，1976~1987年間共發射62次。1976年後的10年內，旋風2號的發射頻率明顯增高。這是因為SS-9飛彈已被SS-18新一代洲際彈道飛彈逐漸取代，由SS-9飛彈改裝成的旋風2號明顯增多。自1980~1987年底，旋風2號共發射了44次，成功41次，成功率為93.18%。
旋風2號整體的主要技術性能指標為：2級運載火箭，全長39m，最大直徑3.9m，起飛質量180t，起飛推力2970kN，推重比1.68，在近地軌道上的運載能力為4000kg。整流罩長度9m，直徑2.7m，結構質量2.5t。
旋風3號
旋風3號（SL-14）火箭在旋風2號運載火箭的基礎上增加了第三級，成為三級液體運載火箭。三個子級都採用雙組元可貯自燃液體推進劑硝酸和氧化氮化物/偏二甲肼。它不再隸屬於前蘇聯的太空武器計畫，但仍以發射軍用有效載荷為主。該火箭於1977年6月24日從普列謝茨克發射場首次發射，將“宇宙-921”電子偵察衛星送入近地軌道。旋風3號主要用於發射軍用衛星，包括電子偵察衛星、海洋衛星、測地衛星、“流星 Ⅲ”氣象衛星、6單元通信衛星，也發射部分民用衛星。其200/1500km軌道運載能力為4000kg，200/（3000~8000）km軌道運載能力為550kg。旋風3號僅從普列謝茨克發射場發射。
從1977年6月首次發射以來，旋風三號火箭到1989年3月底共發射了75次，成功73次，失敗2次，成功率達97.3%。至1994年底共發射成功110次。
旋風3號整體的主要技術性能指標為：3級運載火箭，全長39.27m，最大直徑3.9m，起飛質量185t，起飛推力2970kN，推重比1.64，在近地軌道上的運載能力為4000kg，入軌精度：軌道高度偏差±25km、周期偏差±12s、傾角偏差±5′。整流罩長度約10m，直徑2.7m，結構質量約2.8t，其有效容積為19m3。
旋風4號
2001年，烏克蘭與巴西兩國航天局進行互相訪問，並達成有關合作：使用巴西境內的阿爾坎塔拉發射中心，發射由烏克蘭製造的“旋風－4”型運載火箭。根據雙方約定，烏克蘭南方設計局、南方機器製造廠和巴西“因弗拉埃羅”公司將對阿爾坎塔拉航天基地的部分設施進行改造，使其適於發射“旋風－4”型火箭。此外，義大利的菲亞特航天公司將為實施上述計畫提供部分資金。
旋風4號運載火箭為小型運載火箭，並計畫在旋風3號火箭基礎上進行研製。與其他“旋風”型火箭相比，它的第三級火箭燃料儲量可增加約30%，因而其發動機能夠多次點火。火箭所配備的可多次啟動的發動機和新型控制、遙測裝置能使火箭更準確地進入預定軌道。據巴西航天專家介紹，越靠近赤道，地球的離心力就越大，阿爾坎塔拉航天基地位於南緯2度附近，臨近赤道。在這一地區發射的“旋風－4”型火箭運載能力將得到提高，可將4噸重的有效載荷送入距地球600至800公里的太空軌道。
旋風4號火箭項目首次發射原本計畫2013年進行，但由於經濟問題發射不得不推遲。
2016年5月，烏克蘭航天局局長訪美期間，接受了美國“太空新聞網”的採訪，表示可能與加拿大開展 “旋風-4”項目的合作。
主要技術性能
旋風號系列運載火箭分二子級系列和三子級系列，每個子級主要技術性能數據基本一致。
一子級發動機，級長18.23m，直徑3m，起飛質量122t，結構質量8t，推進劑質量114t，引擎為3台雙室液體發動機和4台遊動發動機，採用硝酸+氧化氮和偏二甲肼作為推進劑，地面總推力2970kN，主機地面比沖為2650N·s/kg，游機地面比沖為2500N·s/kg，工作時間115s。
二子級發動機，級長10.52m，直徑3m，子級質量52t，結構質量3t，推進劑質量49t，引擎為1台RD-219發動機和4台遊動發動機，採用硝酸+氧化氮和偏二甲肼作為推進劑，主機真空總推力990kN，游機真空總推力60kN，主機真空比沖為3110N·s/kg，游機地面比沖為2850N·s/kg，工作時間148s。
三子級發動機，級長3.1m，直徑2m，子級質量3.76t，結構質量0.56t，推進劑質量3.2t，引擎為1台可再起動液體發動機，採用硝酸+氧化氮和偏二甲肼作為推進劑，真空推力78kN，工作時間118s。
整流罩長度約10m，直徑2.7m，質量約2.8t，有效容積為19m3，高度6.7m，其中圓柱段直徑2.3m，圓柱段容積15m3。
總體布局
“三級旋風號”運載火箭由一、二、三子級、級間段和整流罩構成。整流罩呈錐-柱形，包容著三子級和有效載荷。
“旋風號”火箭整流罩能在發射前5h安裝上，便於發射微重力材料加工和生物研究衛星。
一子級和二子級同“二級旋風號”運載火箭。三子級具有在失重狀態下起動1~2次的能力。
典型飛行程式
“旋風號”火箭從普列謝茨克發射場發射，一般講衛星送入傾角為73.5°和82.5°的軌道。三子級主發動機一次起動，主要用於把衛星送入高度為200~250km的近地軌道，二次起動主要用於把衛星送入高度250km以上的軌道。三子級主發動機在這些軌道高度上的再起動能力，保證了最充分地利用火箭的推進能量。三子級還能利用其小推力姿態調整推力器依次送多顆衛星進入各自的軌道。
