研製歷程
歷史背景
20世紀80年代,中國首次實現
一箭三星發射技術,之後也曾多次開展一箭多星的中國國內和國際發射任務,一箭多星發射可以充分利用運載火箭的運載能力,經濟便捷地在一次發射中將多顆衛星送入地球軌道,為衛星發射服務提供了多種選擇。但數十年前研製的火箭發動機不僅單台推力偏低,而且使用有毒的
偏二甲肼/
四氧化二氮推進劑,容易造成環境污染和人身傷害。其價格也較為昂貴,不僅遠高於液氧煤油推進劑,也高於液氫液氧推進劑。
進入21世紀,中國急需研製新一代運載能力更大、低成本、高效率發射和符合環保要求的運載火箭系列。其總體發展思路可以歸納為“一個系列、兩種發動機、三個模組”。“兩種發動機:指的是120噸級推力液氧煤油發動機“YF-100”和50噸級推力液氫液氧發動機“YF-77”。“三個模組”:指的是使用氫氧推進劑的5米直徑模組、使用液氧煤油推進劑的3.35米模組和2.25米模組。
研製進程
2008年7月,中國航天科技集團有限公司明確由上海航天技術研究院組織開展新型
長征六號液體運載火箭的研製工作,“長征六號”的研製啟動。
2009年8月,長征六號型號立項被正式批覆。從火箭總體構型最佳化到總體布局方案的確定,“長征六號”研製團隊共確定了以12項重大關鍵技術為代表的90項關鍵技術。由於沒有現役型號的研製經驗,任務艱巨。接近7年的研製攻關,中國新一代運載火箭從無到有、不斷跨越。
2015年9月20日7時01分,長征六號在太原衛星發射中心“一箭20星”首飛成功,標誌著中國長征系列運載火箭家族再添新成員,而且創造了中國航天
一箭多星發射的新紀錄。
2020年初,長征六號丙運載火箭啟動研製。
2023年6月,長征六號丙運載火箭運往發射場開展合練。長征六號丙火箭的研製僅用了3年多的時間,比傳統研製周期縮短了30%以上。快速研製得益於在役型號的成熟技術,更取決於長六丙火箭以服務市場需求為導向的“成長模式”。
研製團隊
長征六號丙運載火箭是由中國航天科技集團有限公司所屬上海航天技術研究院抓總研製;
研製總指揮:丁秀峰;
火箭總設計師:李程剛。
系統組成
箭體結構
長六丙火箭採用無尾翼單芯級兩級最簡構型:一子級直徑為3.35米,採用兩台120噸推力的液氧/煤油發動機,二子級直徑為2.9米,採用一台推力18噸的液氧/煤油發動機;可適配3.35米、3.8米直徑整流罩,滿足不同任務需求。全箭總長約43米,全箭起飛重量約215噸,500公里太陽同步軌道運載能力約2.4噸,可根據不同任務適配多規格的衛星整流罩。
控制系統
全新控制系統為火箭安全護航。長征六號丙火箭的控制系統採用AAC控制技術(自適應增廣控制),這是該項技術在國內運載火箭上的首次套用飛行。簡單來說,它可以通過線上實時調整火箭的飛行控制策略,達到更好的控制效果,進一步提升火箭飛行控制的適應性和智慧型化水平。新研輕質化貯箱為火箭“瘦身”。長征六號丙火箭首次採用了2.9米直徑200K大溫差泡沫夾層共底貯箱,通過減少兩個貯箱之間的多餘空間,在攜帶儘可能多的燃料的情況下,實現減輕火箭“自重”,進一步提高火箭的結構效率,提升火箭運載能力。
長征六號丙火箭採用的2.9米直徑大溫差泡沫夾層共底貯箱和自適應增廣控制技術為中國國內首次套用。2.9米直徑共底貯箱助力火箭“瘦身減重”,提高了運載能力;自適應增廣控制技術可以線上實時調整火箭的飛行控制策略,進一步提升火箭飛行控制的適應性和智慧型化水平。此外,數字仿真在長六丙火箭設計全流程全面套用,代替了氣動風洞試驗、全箭模態試驗、艙段靜力試驗等大型地面試驗,縮短了研製周期、提高了研製效率。
設計參數
發射動態
發射記錄
序號 | 發射時間 | 載荷 | 發射場地 | 發射結果 | 備註 |
---|
| | 海王星01星、智星一號C星、寬幅光學衛星和高分視頻衛星 | | | |
發射任務
2024年5月7日11時21分,中國在
太原衛星發射中心成功發射長征六號丙運載火箭,搭載發射的海王星01星、智星一號C星、寬幅光學衛星和高分視頻衛星順利進入預定軌道,飛行試驗任務獲得成功。此次任務是長征六號丙運載火箭的第1次飛行,是上海航天抓總研製的長征系列火箭的第209次飛行,也是中國長征系列運載火箭的第520次飛行。長六丙火箭首飛的成功,進一步完善了中國新一代長征系列運載火箭型譜,推動中國現役運載火箭加速邁向更新換代。該次任務是長六丙火箭通過商業化競拍的方式實施的一次“拼車”發射任務,也是中國長征系列運載火箭發射服務首次公開競拍。該次發射的4顆衛星是海王星01星、智星一號C星、寬幅光學衛星、高分視頻衛星,由航天科技集團長城公司作為總承包商提供發射服務。
技術創新
研製創新
長征六號丙運載火箭的研製充分繼承
長征六號、
長征六號甲等新一代運載火箭的成熟技術和產品,全箭產品化率高達95%;結合已有型號積累的大量地面和飛行試驗數據,長征六號丙火箭在研製過程中充分發揮
數字仿真手段完成疊代最佳化,取消了以往新型號研製過程中開展的氣動
風洞試驗、全箭模態試驗、艙段
靜力試驗等大型地面試驗,進一步最佳化研製流程、降低研製成本;通過設計去任務化、產品選配安裝的形式,打造一枚可適配多任務要求的“標準火箭”,為後續滾動組批生產、快速履約奠定基礎,提高了火箭的任務適應性和市場競爭力。
動力突破
長征六號丙運載火箭採用的液氧煤油發動機,集多項新技術於一身,突破了高壓補燃關鍵技術等80餘項。先進的自身起動技術使火箭發動機啟動簡化;大範圍推力調節技術使得其具有大範圍推力調節能力,可實現無級變速;高壓大功率的渦輪泵技術使得“發動機的心臟”渦輪泵成為強勁的動力源泉;多次試車技術讓液氧煤油發動機具有多次工作的能力,可進一步研製重複使用的發動機,使運載火箭實現天地間往返的可重複飛行。
輕質貯箱
長征六號丙運載火箭首次採用了2.9米直徑200K大溫差泡沫夾層共底貯箱,該新研輕質化貯箱為火箭“瘦身”,通過減少兩個貯箱之間的多餘空間,在攜帶儘可能多的燃料的情況下,實現減輕火箭“自重”,進一步提高火箭的結構效率,提升火箭運載能力。在傳統貯箱布局中,兩種燃料貯箱相互分開,中間由鉚接艙段連線,這種布局重量較重。此前長征六號火箭上已經使用2.25米直徑大溫差共底貯箱,該次長征六號丙火箭共底貯箱直徑擴大至2.9米,採用超薄零件精密成形、薄壁箱底的低應力焊接等多項新技術,使火箭減輕自重、實現運載能力更優。
商業航天
長征六號丙運載火箭作為二級火箭,是運載火箭的最簡構型,沒有助推器,沒有尾翼,全箭僅採用3台發動機,實現了高可靠、易操作。該火箭新增了更多安全配置,如控制系統單機均採用內部三模冗餘,單機之間通過三條獨立的匯流排進行信息互動,使控制系統兼具可靠性與靈活性。
該火箭性價比高,適於商業航天發射競爭,批量生產的通用化、型譜化降低成本。此外,液氧煤油發動機推進劑具有來源廣泛、價格低廉等優勢,既環保又經濟。後續,長六丙火箭採取通用化產品組批滾動投產、少量定製化產品快速設計的研製模式,逐步將從訂單下達到完成發射的履約周期穩定在半年左右,快速滿足用戶需求;還探索並採用一些新設計,讓火箭更加高可靠、易操作、易維護,提高火箭的任務適應性。隨著商業航天市場發展,用戶的需求多元化。長征六號丙火箭能夠發射不同軌道的衛星,其運載能力也可以滿足多類中低軌中型有效載荷的發射需求,既能單星發射,又能商業“拼車”。
總體評價
長征六號丙運載火箭是中國面向未來商業發射市場打造的新一代無毒、無污染液體運載火箭,由中國航天科技集團八院抓總研製,全長約43米,700千米太陽同步軌道運載能力為2噸。
長征六號火箭系列中,長征六號丙火箭“個頭”中等,運載能力適中。長征六號火箭長29米、700千米太陽同步軌道運載能力不小於1噸,長征六號改運載火箭長50米、700千米太陽同步軌道運載能力不小於4噸。長征六號丙火箭首飛之後,長征六號火箭系列具備了從1噸、2噸到4噸梯度的運載能力,進一步豐富中國新一代長征系列運載火箭的型譜。(《中國航天報》 評)
長征六號丙火箭借著長征火箭“國家隊”的技術優勢和服務意識,可為用戶提供更可靠、更靈活且兼具性價比的發射服務,成為
中國長征火箭進軍商業發射市場的新生力量。作為新一代運載火箭的“新成員”,長征六號丙在充分繼承新一代運載火箭先進技術成果的同時,也實現自身能力的“跨代升級”,引領著新一代運載火箭的技術發展方向。(
上海航天技術研究院 評)