長征三號甲:發展沿革,研製背景,研製歷程,技術特點,總體設計,箭體結構,動力系統,

長征三號甲（代號：CZ-3A）是中國航天科技集團公司所屬中國運載火箭技術研究院研製的一種大型三級液體火箭，是中國地球同步軌道運載火箭的基本型。

長征三號甲火箭繼承了長征三號的成熟技術，採用了改進的液氫液氧第三級，擁有更靈活先進的控制系統。該火箭於1986年啟動研製，1994年2月8日，首次發射成功，將中國自行研製的兩顆試驗衛星送入預定軌道。

長三甲系列火箭承擔了中國航天高軌道發射任務，火箭的技術性能、發射頻率、年發射量及高達98%的發射成功率都處於世界領先水平。該系列火箭與“嫦娥工程”、“太空擺渡車”、“北斗衛星”、“風雲衛星”等中國航天大事件緊密相連。

基本介紹

中文名：長征三號甲
外文名：Long March 3A
火箭類型：三級液體運載火箭
火箭代號：CZ-3A/LM-3A
前型/級：長征二號
次型/級：長征四號
國家：中國
設計單位：中國運載火箭技術研究院
設計總師：龍樂豪
火箭全長：52.5米
起飛質量：243噸
運載能力：地球同步軌道（GTO）2.6噸

發展沿革,研製背景,研製歷程,技術特點,總體設計,箭體結構,動力系統,控制系統,運載能力,設計參數,飛行程式,發射記錄,所獲榮譽,價值意義,

發展沿革

研製背景

20世紀80年代，中國為了進一步發展空間通信衛星系統，計畫研製重量2噸級的“東方紅三號”通信衛星。而長征三號的地球同步軌道衛星1.45噸運載能力，已經無法滿足新型衛星發射要求。因此中國航天科技集團公司按照新衛星對運載火箭更大運載能力的需要，啟動了長征三號甲運載火箭的研製。

長征三號甲火箭是在長征三號成功之後新研製的大型三級液體火箭，其各方面的技術性能比長征三號都有較大幅度的提高。

研製歷程

從1982年4月到1985年9月，中國航天部門相繼提出《長三甲火箭方案論證及運載火箭規劃》、《關於長三甲火箭研製方案的報告》等專題技術論證檔案。

1985年9月18至19日，原中國航天工業部（簡稱：航天部）把長征三號甲火箭研製提到議事日程，討論了長三甲火箭技術指標和技術途徑問題。

1986年2月28日，原航天部向中國國務院上報了《關於加速發展航天技術的報告》，提出開展長三甲火箭、東方紅三號通信衛星、風雲二號氣象衛星、資源一號探測衛星等的研製。

1986年3月31日，國務院發布檔案，同意原航天部提出的“一箭三星”規劃，並將其命名為“862”工程。同年5月3日，中國國防科工委發出《關於迅速開展廣播通信衛星工程研製建設工作的通知》，規劃採用長征三號甲火箭發射在東方紅三號衛星。

1986年秋，航天科技集團公司中國運載火箭技術研究院初步組建了長三甲火箭研製隊伍，拉開了長三甲火箭研製工作的序幕。

1994年2月8日，長征三號甲首次發射，將中國自行研製生產的“夸父一號”和“實踐四號”兩顆衛星送入預定軌道。

1994年11月30日，長征三號甲火箭成功地將中國新研製的東方紅三號衛星送入預定軌道。

1997年5月12日，長征三號甲火箭第三次發射，成功將東方紅三號衛星送入同步轉移軌道。

從1997年6月起，長征三號甲連續五次成功地發射了五顆地球同步軌道（GTO）通訊衛星，發射成功率達到100%。

2004年1月23日，由國務院總理溫家寶批准繞月探測工程項目正式立項，為工程配套的運載工具首選長征三號甲火箭。

2007年10月24日，長征三號甲發射成功，將中國首顆探月衛星嫦娥一號送入預定軌道。

2011年至2013年期間，長三甲系列火箭共完成26次發射。

2016年，長征三號甲運載火箭，成功將第22顆北斗導航衛星送入太空。

技術特點

總體設計

長征三號甲火箭的一、二級與長征三號的一、二級相同，三級則是新研製的大推力的液氫/液氧發動機，真空推力由長征三號的44.4千牛提高到158千牛，火箭的地球同步轉移軌道運載能力提高到了2.65噸。除了具有二次啟動能力、大推力三級發動機外，長征三號甲火箭還首次採用了四軸撓性慣性平台，火箭整體的綜合技術水平有了大幅度的提高。

長征三號甲火箭主要有六個系統：1.箭體結構，是火箭的主體。2.控制系統，是火箭的大腦。由計算機、平台、分離機構等組成，由設計師事先設計好發射程式。3.動力系統，由發動機、燃料箱等組成，是火箭的動力源。4.遙測系統，是將工作參數和監測數據由無線電傳回地面的系統。5.外側安全系統，是火箭出現故障，地面無法操縱火箭的時候，進行空中自毀的系統。6.低溫推進劑利用系統，是合理調控燃料混合比，有效利用燃料的系統。

箭體結構

一子級

一子級長26.972米，上部是裝有液體四氧化二氮的氧化劑箱，下部是裝有液體偏二甲肼的燃燒劑箱。一子級裝配發動機是由四台推力為75噸的液體發動機並聯而成。每台發動機的噴口可以在伺服機構的帶動下單向擺動以控制火箭飛行的姿態，最大的擺動角為10度。

二子級

二子級長7.826米，上部是裝有液體四氧化二氮的氧化劑箱，下部是裝有液體偏二甲肼的燃燒劑箱。二子級裝配有75噸推力的發動機（主發動機）和帶四個小噴管、推力為4.8噸的遊動發動機。主發動機噴管固定不動，遊動發動機噴管可作單向擺動，最大擺角60度，以控制箭體飛行姿態。

三子級

三子級長8.835米，上部是裝有液氫的燃燒劑箱，下部是裝有液氧的氧化劑箱。三子級採用的是氫氧發動機，具有二次啟動能力，由兩獨立的單管發動機並聯而成，每台推力8噸，可在伺服機構的帶動下雙向擺動，最大綜合擺角4度，控制三子級箭體飛行姿態。

整流罩

長征三號甲火箭的衛星整流罩由端頭帽、前錐段、圓柱段和倒錐段組成。端頭帽由玻璃鋼纖維材料製成，具有良好的無線電透波性。前錐段和圓柱段是由金屬蜂窩材料製成，倒錐段由化銑合金材料製成。如果需要，無線電透波視窗和操作視窗可以在柱段和前錐段上開口。長三甲火箭整流罩長8.887米，最大外直徑3.35米，其靜包絡最大直徑為3.0米。

星箭對接

長征三號甲火箭可以提供多種機械接口，衛星的下端框與火箭的有效載荷支架的上端框對接，通過包帶來鎖緊。

動力系統

長征三號甲火箭全長52.52米，火箭直徑、整流罩均超過長征三號，採用三級液體助推火箭，一、二級為常規燃料，第三級為液氫液氧燃料。第三級直徑由2.25米增大到了3米，並增加貯箱長度，推進劑由8.2噸增加到17.6噸。整個起飛重量243噸，起飛推力300噸。該火箭繼承了長征三號的成熟技術，採用了改進的液氫液氧第三級，其地球同步轉移軌道（GTO）的運載能力有了很大的提高。

控制系統

長征三號甲擁有更靈活先進的控制系統，可以在星箭分離前對有效載荷進行大姿態調姿定向，並提供可調整的衛星起旋速率，因而具有很強的適應性。

運載能力

長征三號甲火箭的標準地球同步轉移軌道（GTO）運載能力為2.65噸。標準的GTO參數及入軌精度如下表所列：

長征三號甲火箭軌道參數和入軌精度

參數	標準GTO軌道參數	入軌精度（1σ）
近地點高度	200 千米	±10 千米
遠地點高度	35786 千米	半長軸±40千米
軌道傾角	28.5°	±0.07°
近地點幅角	179.6°	±0.2°

標準GTO參數表示的是在衛星與火箭分離時刻衛星所處軌道的參數。用戶可以根據衛星的需要以及火箭運載能力選擇不同的軌道。如果運載能力有剩餘，長征三號甲火箭可以將衛星送入一個低傾角的軌道或是一個超同步轉移軌道，衛星的在軌道壽命可以得到延長。長征三號甲運載火箭主要用於發射地球同步軌道有效載荷，同時兼顧低軌道（LEO）、太陽同步軌道（SSO）等其它軌道有效載荷的發射，也可進行一箭雙星或多星的發射。

設計參數

長征三號甲火箭設計參數

參數	一子級	二子級	三子級
推進劑	N₂O₄/UDMH	N₂O₄/UDMH	LOX/LH₂
發動機型號	DaFY6-2	DaFY20-1（主機）DaFY21-1（遊動發動機）	YF-73
推力（千牛）	2961.6	742（主機）11.8x4（遊動發動機）	44.43
發動機比沖（牛*秒/千克）	2556.2	2922.57（主機）2910.5（遊動發動機）	411.9
箭體直徑	3.35米	3.35米	2.25米
箭體長度	26.972米	7.826米	10.364米
整流罩直徑	3.35米
整流罩長度	8.887米
火箭全長	52.52米
起飛質量	239.87ton

飛行程式

長征三號甲運載火箭可以將衛星送入地球同步轉移軌道（GTO）。在執行一個典型的GTO任務時，長征三號甲火箭的一、二子級首先將衛星和三子級的組合體送入一個圓形的停泊軌道，然後三子級進行600多秒的滑行段飛行，在組合體在火箭控制系統的控制下進行再定向之後，三子級發動機再次點火將組合體送入目標GTO軌道，最後，三子級和衛星分離。

長征三號甲典型飛行程式

時間（秒）	事件	時間（秒）	事件
T-3.00	一子級發動機點火	T+264.278	二、三子級分離和三子級發動機點火
T+0.00	火箭起飛	T+617.299	三子級發動機一次關機
T+12.0	程式轉彎	T+1252.513	三子級發動機二次點火
T+147.928	一子級/二子級分離	T+1374.440	三子級發動機二次關機
T+236.928	整流罩拋罩	T+1474.440	衛星/三子級分離

發射記錄

長征三號甲發射記錄

序號	起飛時間	運載火箭	發射場	軌道	載荷	結果
1	1994.2.8	CZ-3A Y1	西昌	GTO	夸父一號/實踐四號	成功
2	1994.11.30	CZ-3A Y2	西昌	GTO	東方紅三號	成功
3	1997.5.12	CZ-3A Y3	西昌	GTO	東方紅三號	成功
4	2000.1.26	CZ-3A Y4	西昌	GTO	中星22	成功
5	2000.10.31	CZ-3A Y5	西昌	GTO	北斗1A	成功
6	2000.12.21	CZ-3A Y6	西昌	GTO	北斗1B	成功
7	2003.5.25	CZ-3A Y7	西昌	GTO	北斗1C	成功
8	2003.11.15	CZ-3A Y8	西昌	GTO	中星20	成功
9	2004.10.19	CZ-3A Y9	西昌	GTO	風雲二號C	成功
10	2006.9.13	CZ-3A Y10	西昌	GTO	中星22A	成功
11	2006.12.8	CZ-3A Y11	西昌	GTO	風雲二號D	成功
12	2007.2.3	CZ-3A Y12	西昌	GTO	北斗1D	成功
13	2007.4.14	CZ-3A Y13	西昌	MEO	北斗2-M1	成功
14	2007.6.1	CZ-3A Y15	西昌	GTO	鑫諾三號	成功
15	2007.10.24	CZ-3A Y14	西昌	GTO	中國首顆探月衛星嫦娥一號	成功
16	2008.12.23	CZ-3A Y20	西昌	GTO	風雲二號E	成功
17	2010.8.1	CZ-3A Y16	西昌	IGSO	北斗2-I1	成功
18	2010.11.25	CZ-3A Y21	西昌	GTO	中星20A	成功
19	2010.12.18	CZ-3A Y18	西昌	IGSO	北斗2-I2	成功
20	2011.4.10	CZ-3A Y19	西昌	IGSO	北斗2-I3	成功
21	2011.7.27	CZ-3A Y17	西昌	IGSO	北斗2-I4	成功
22	2011.12.2	CZ-3A Y23	西昌	IGSO	北斗2-I5	成功
23	2012.1.13	CZ-3A Y22	西昌	GTO	風雲二號F	成功
24	2014.12.31	CZ-3A Y24	西昌	GEO	風雲二號08星	成功
25	2016.3.30	CZ-3A Y26	西昌	IGSO	北斗2-I6	成功
26	2018.6.5	CZ-3A Y25	西昌	GTO	風雲二號H星	成功
27	2018.7.10	CZ-3A Y27	西昌	IGSO	北斗2-I7	成功

所獲榮譽

2007年6月被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號。

價值意義

長征三號甲火箭主要承擔了風雲氣象衛星、北斗導航衛星和“嫦娥一號”月球探測器的發射任務，自1994年2月8日首次發射成功以來，至2016年5月發射成功率為100%。

由長征三號甲、長征三號乙、長征三號丙火箭組成的長征三號甲系列火箭是中國高密度發射的主力火箭。

長征三號甲系列火箭，經過7次成功的飛行，已經證明其設計方案正確、性能優良、產品質量趨於穩定。但作為一種有前途的商用火箭，還必須不斷完善其可靠性設計，嚴格生產過程的質量控制、以求不斷提高火箭的可靠性和發射成功率。該系列火箭具有良好的發展潛力，對設計稍加改進，就可以派生出性能更好的運載火箭。例如：在長征三號乙的一級增加2個和完全相同的助推器，或將其現有的4個助推器加長1倍，其餘部分基本不變，則可以形成標準GTO運載能力達6.5～7.0噸的新型火箭，這將進一步增強長征火箭在國際衛星發射市場上的競爭能力。長征三號甲系列運載火箭的前景看好。（中國運載火箭技術研究院、《飛彈與航天運載技術》評）

長征三號甲