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  • 长征六号运载火箭

    长征六号运载火箭(英文:Long March 6,缩写:CZ-6)是中华人民共和国上海航天技术研究院(中国航天科技集团公司第八研究院)研制的新一代无毒无污染小型液体运载火箭。 长征六号为三级火箭,有700km高度太阳同步轨道500kg的运载能力。 该火箭成本低、高可靠、适应性强、安全性好,有许多新技术是在中国国内首次应用,研制难度很大。 长征六号运载火箭于2009年获得国家正式批复立项,并于2013年12月在太原卫星发射中心完成场箭合练 。 2015年9月20日7时01分,长征六号在太原卫星发射中心“一箭20星”首飞成功,不仅标志着中国长征系列运载火箭家族再添新成员,而且创造了中国航天一箭多星发射的新纪录。 这也是中国新一代运载火箭的首次发射。

    编辑摘要

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    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 长征六号运载火箭 外文名: Long March 6
    类型: 航天科技 目前状态: 未发射
    研制单位: 上海航天技术研究院 制造国家: 中华人民共和国
    高度: 29.2米(96英尺) 直径: 2.25米(本体部份)
    质量: 103200公斤 级数: 三级
    用途: 不可重复使用之运载火箭 首飞时间: 2015年9月
    一级发动机: 单台双摆YF-100 二级发动机: 单台YF-115发动机
    三级发动机: 四台1000N发动机 火箭长度: 29.237米
    起飞质量: 103吨 起飞推比: 1.2
    最大轴向过载: 7.0 发射场: 太原卫星发射中心

    目录

    研制原因/长征六号运载火箭 编辑

    根据中国新一代运载火箭的发展思路,研制新一代运载火箭应坚持无毒无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好的发展原则形成的“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路。新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭,可以满足小型有效载荷的发射需求,也符合小型运载火箭的总体规划。  

    研制主要是满足小卫星的发射需求。从国内外卫星的发射市场分析与预测可以看出,500kg级太阳同步轨道卫星的发射需求占有相当大的比例,因此新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭要能够满足700km太阳同步轨道(英文:Sun-synchronous orbit,缩写:SSO)500公斤级小卫星的发射需求,同时具备双星或多星发射更小重量级卫星的能力。  

    设计原则/长征六号运载火箭 编辑

    成本

    降低成本是提高运载火箭在国内外卫星发射市场上竞争能力的重要条件,小型运载火箭研制的关键是降低成本。一方面,充分利用新一代运载火箭基本型的技术以降低研制成本,设计过程中要始终贯彻低成本设计思想,在保证可靠性的前提下尽量简化系统配置;简化发射操作,降低发射成本。采用煤油/液氧发动机,光燃料费比以前节省数百万元。

    可靠性

    高可靠性是火箭的生命之本。遵循“简单即可靠”的可靠性设计原则,在单机或系统设计时力求简单;通过严格的质量保证体系和质量管理制度,控制产品的设计、生产质量。设计可靠性为95%,经过进一步优化,首飞可靠性提升到98%,比目前安全性最高的长征二号F型还高1%。

    适应性

    满足用户多种多样的需求,既能够适应发射各种轨道的小卫星,也可以进行双星或多星发射;既能够适应新发射场,也能够在现有的发射场进行发射。首飞时长征六号完成一箭20星创造了中国卫星发射新纪录。

    周期短

    充分应用新一代运载火箭基本型的技术,研制周期短,简化发射方式,缩短发射周期,满足快速发射的要求。首飞时发射准备时间只需要一周。  

    总体方案/长征六号运载火箭 编辑

    早期方案

    早期方案图图早期方案性能对比图

    早期方案图早期方案性能对比图

    方案A(二级构形、直径2.25m)
      1)一子级为新一代运载火箭2.25m模块,发动机单摆改双摆,推进剂质量为61吨,滚控采用4 X 1000N过氧化氢/煤油辅助动力系统;
      2)二子级采用一台15t级液氧煤油发动机,双摆、两次启动,推进剂质量为13.15t,滚控、滑行过程姿控及推进剂管理采用10 X 25N,4 X 100N,2 X 300N过氧化氢/煤油辅助动力系统。
      3)整流罩直径为2.25m或2.6m,整体或分体吊装。
      4)火箭全长为35.07m,直径为2.25m。
      5)起飞质量为84.537t,起飞推重比为1.467,最大动压为33.8kPa,最大轴向过载为5.8g。
    北京赛车pk拾论坛  6) 700kmSSO运载能力约为650kg。

    对比图

    方案B(三级构形、直径2.25m)

    1)一子级同方案A。
      2)二子级基本同方案A,发动机一次启动。
      3)增加三子级,采用4 X 1000N变轨,采用4 X 25N, 8 X 100N用于二级滚控和三级姿控.和方案A相比增加了4 X 1000N推力室、4X 100N推力室,减少6X25N推力室、2X300N推力室,加注量增加。
      4)整流罩直径为2.25m或2.6m,整体或分体吊装。
      5)火箭全长为35.87m,直径为2.25m。
      6)起飞质量为85.027t,起飞推重比为1.459,最大动压为36.9kPa,最大轴向过载为5.7g。
      7) 700kmSSO运载能力约为870kg。

    方案C(三级构形、一级直径3.35m)
      1)一子级采用3.35m直径,增加15t推进剂;滚控采用4 X 1000N过氧化
      氢/煤油辅助动力系统。
      2)二子级基本同方案B,增加2t推进剂。
      3)三子级同方案B.
      4)整流罩直径为2.25m或2.6m,整体吊装。
      5)火箭全长为29.237m
      6)起飞质量为103.217t,起飞推重比为1.20,最大动压为22.3kPa,最大轴向过载为5.0g.
      7) 700kmSSO运载能力约为1080kg,在满足国内测控的要求下运载能力为500kg。

    方案D(三级构形、一级直径3.0m)
      1)一子级采用3m直径
      2)二子级同方案C;
      3)三子级同方案C
      4)整流罩直径为2.25m或2.6m整体吊装;
      5)火箭全长为31.53米m,长细比为10.51。
      6)起飞质量为103.167t,起飞推重比为轴向过载为5.0g。
      7) 700kmSSO运载能力约为1100kg。

    方案E(三级构形、直径3.0m)
      1)一、二、三子级采用3米直径,推进剂工作量同方案C;
      2)二子级煤油箱采用悬挂贮箱,直径为2.25m。
      3)整流罩直径为3.0m整体或分体吊装
      4)火箭全长为31.19m,长细比为10.4
      5)起飞质量为103.677t,起飞推重比为1.196,最大动压为21.8kPa,最大轴向过载为4.9g;
      6) 700kmSSO运载能力约为780kg

    方案F(三级构形、直径2.5m)
      1)一、二、三子级采用2.5m直径
      2)一级推进剂质量为71t,二、三级加注量同方案C
      3)整流罩直径为2.5m,整体吊装
      4)火箭全长为34.46m,长细比为13.8
      5)起飞质量为98.105t,起飞推重比为1.264,最大动压为25.8kPa,最大轴向过载为5.0g
      7) 700kmSSO运载能力约为910kg。 

    实施方案

    剖面图

    上海航天技术研究院(即中国航天科技集团公司第八研究院)自2000年就组织科技人员开展了中国新一代运载火箭的总体方案论证和关键技术的攻关工作。2008年7月,集团公司作出决定,明确“长征六号”由八院总承研制。八院随即开始组建研制队伍,全面开展立项前各项协调、论证和策划工作。八院已经完成了总体方案论证,确定了型号研制全过程的计划安排,明确了各系统负责人,基本确定了各分系统主要技术方案,正在深化关键技术攻关和关键单机的研制。  

    基本参数/长征六号运载火箭 编辑

    动力系统/长征六号运载火箭 编辑

    YF-100液氧煤油发动机

    长征六号芯一级使用一台YF-100液氧煤油发动机(双摆)。

    性能参数:

    YF-100采用分级燃烧循环,富氧预燃。

    地面推力:1199.19kN(122.3t)

    地面比冲:2942.0m/s(300s)

    真空推力:1339.48kN(136.7t)

    真空比冲:3286.2m/s(335s)

    液氧流量:296.39kg/s

    煤油流量:113.31kg/s

    总流量:409.70kg/s

    混合比:2.6

    喷口面积:1.406m

    喷口直径:1.338m

    喷管面积比:35

    北京赛车pk拾论坛推力调节:65%~100%

    长3米

    重1.9吨  

    YF-115液氧煤油发动机

    北京赛车pk拾论坛长征六号火箭芯二级使用一台YF-115液氧煤油发动机组成。

    性能参数:

    分级燃烧循环,富氧预燃。

    地面推力:150千牛(15.3吨)

    发动机研发团队

    真空推力:180千牛(18.37吨)

    真空比冲:3349米/秒(342秒)

    燃烧室压力:12Mpa

    混合比:2.5

    北京赛车pk拾论坛喷管出口直径:946mm

    高度:2325mm

    喷管面积比:88

    推力调节范围:80%至100%

    混合比调节范围:±8%

    循环方式:补燃循环

    研制时间:2002年至2014年  

    YF-50E常规推进剂发动机

    长征六号火箭芯三级使用一台YF-50E发动机

    推力:6.5千牛

    类型:泵压式常规推进剂上面级发动机  

    用途:长征6号第3级发动机,长征6号滚控、姿控、推进剂管理等。可能用于未来先进上面级和航天器轨控、姿控。

    比冲:3092m/s(315.5s)  

    控制与制导系统/长征六号运载火箭 编辑

    数字总线

    中国现役火箭的控制系统中,信息传输主要采用传统的模拟电缆点对点方式,整个系统结构复杂,生产测试过程成本很高。与之相矛盾的是,未来火箭各分系统间需要进行大量的信息交换,模拟电缆传输已经无法满足需求,更无法实现冗余设计和故障的自动监测隔离。

    长征六号火箭上,设计人员开拓性地应用了1553B总线技术的控制系统设计,这一设计实现了全箭信息数字化传输和综合利用。从模拟电路技术跨越至数字总线控制系统,这在我国新一代运载火箭控制系统中尚属首次。

    数字总线技术保证了箭上控制系统计算机与各单机之间实现快速、准确的信息互通,为长六火箭实现精确控制提供了便利条件。

    迭代制导

    控制系统

    我国现役火箭为了实现精确入轨,大多数采用摄动制导技术。科研人员在火箭的出发点和入轨点之间规划一条固定路线,火箭在飞行过程中只要发生轨道偏移,就要先回到预定轨道上,然后再继续飞行。

    长征六号火箭的设计师们专门研制了迭代制导技术。运用新技术后,火箭在飞行过程中一旦发生偏离轨道的情况,不用再回到预定轨道,而是从所在位置直接规划入轨的最优路线,驶入最终轨道。

    采用迭代制导技术,可以在很大程度上提高火箭入轨精度和对太空干扰因素的适应性,‘长六’成功应用此技术也为新一代运载火箭提高整体质量作出了贡献。

    双八表捷联惯组

    长征六号火箭在飞行过程中除了需要有精准控制的能力外,还需要有精准判别的能力。为了让“长六”能够清晰地洞察自己的飞行轨迹,科研人员为它配置了一双敏锐的“眼睛”——双八表捷联惯组。

    惯组作为捷联惯性系统的核心部件,在运载火箭控制系统中负责测量箭体相对空间的速度和加速度,经过坐标变换和计算机计算后,可得到箭体的各种导航信息。

    长征六号火箭上装配的双八表捷联惯组由两部分组成,其一是八表激光惯组,其二是八表光纤惯组。八个表的惯组是我国现役火箭型号的最高配置,并且激光惯组和光纤惯组同时使用也属首次。

    双八表捷联惯组按照主从冗余模式,以激光惯组为主份系统。一旦发生故障后,将整体切换到备份的光纤惯组上。双八表惯组的使用,在满足火箭高可靠的要求下,成功解决惯组系统可靠性、经济成本、测试复杂度等多个制约因素之间的矛盾,保证了长征六号火箭惯组系统高可靠度和高精度,也为其精确入轨奠定了基础。

    为长征六号提供精准判断能力的除双八表捷联惯组之外,还有它配备的多星座导航接收机。

    多星座导航接收机与双八表捷联惯组配合,为长征六号提供精确的测量定位,这款接收机除了兼容美国GPS系统、俄罗斯格洛纳斯系统之外,还能接收到我国自主研制的北斗二代导航系统信号。这三种信号综合在一起,就能可靠、精准地确定长征六号飞行过程中的位置。  

    转运与发射系统/长征六号运载火箭 编辑

    运输车辆

    长征六号运输车

    宝钢工程技术集团苏州大方特种车股份有限公司在接到 “自行式火箭运输起竖车”的研发、制造。按照“通用化、组合化、系列化”设计方案要求,综合采用了多种特种车辆的前沿技术和先进的电子信息技术。在为期一年多的研制过程中,苏州大方攻关团队相继攻克了车辆自动导航、精确定位对接、高负荷起竖和耐低温等多项技术难题,成功为长征六号新一代运载火箭度身定制了这辆“私人座驾”。

    该车最大载重120t,长征六号运载火箭“躺在”上面就可完成从转运、起竖,一直到加注发射的所有流程,使发射准备时间从几星期缩短至7天。该车辆能通过计算机控制实现自动无人驾驶,在发射阵地实现自主导航驾驶及精确定位对接,定位精度误差不超过5sm。  

    发射平台

    长征六号起竖系统

    中国航天科工集团十院航天天马公司研制生产的火箭运输 起竖系统和发射台。

    北京赛车pk拾论坛2009年,科工十院天马公司接到“长征六号”运载火箭运输起竖系统及发射台项目研制任务后,在总体单位的指导下,航天天马公司迅速反应,精心策划,成立了由行政、结构、电气、液压、工艺等技术人员组成的项目组,各司其职,高效联动,完成了“长征六号”整体运输起竖系统及发射台原理样机研制;2011年,项目组完成了该型号某阶段整体运输起竖系统及发射台的方案设计,并通过评审;2013年,完成了该项目产品的生产加工和调试,产品转入上海开始系统联调;2014年,完成合练试验总结后转入试样研制阶段。2015年7月,天马公司派出7名技术人员和工人在现场随时配合保障,加班加点,昼夜鏖战,确保各项工作如期进行。

    研发团队/长征六号运载火箭 编辑

    设计团队

    设计团队照片

    总设计师: 张卫东,曾荣获2013年航天创新奖。    

    副总设计师:周遇仁

    副总设计师:李程刚

    副总设计师、液氧煤油发动机总设计师:刘红军  

    副总设计师:丁秀峰  

    结构系统主任设计师:唐杰

    控制系统主任设计师:周如好  

    惯组系统主任设计师:王鹏  

    地面负责人:常娟

    副主任工艺师:陈长江

    管理团队

    总师兼总指挥张卫东

    总指挥:张卫东(兼)  

    副总指挥:李军

    副总指挥:王建设  

    研制进度/长征六号运载火箭 编辑

    发射记录/长征六号运载火箭 编辑

    备注

    1.首发时间变更:

    长征六号首飞

    原计划2014年,由于发射载荷 改为一箭20星,发射时间也相应调整到了2015年8月。当8月窗口时间进行准备时,却出现了卫星不能按时到位的状况,几经协调,最后将发射时间定在了9月20日。  

    推迟一天到9月20日发射的一个原因:19日早上6点30分,距离长征六号首飞发射还有30分钟,指挥大厅的大屏幕上显示动力系统抽真空管路压力出现异常。20分钟后,抢险排故完成,抽真空终于正常。但最后还是改到9月20日发射。  

    研制改造/长征六号运载火箭 编辑

    为满足中型载荷的发射需求,八院正在研制长征六号改运载火箭,通过捆绑4枚固体助推器,进一步提高运载能力,预计于2020年底首飞。

    此前分别于2015年9月和2017年11月以一箭20星和一箭3星的方式圆满完成两次飞行试验。

    北京赛车pk拾论坛长征六号全箭长29.3米,为三级构型,起飞质量约103吨,700公里太阳同步轨道运载能力为1吨,支持单星发射、多星发射和搭载发射。通过水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖的“三平”测发模式,可完成各类航天器的快速发射任务。

    航天科技集团所属长城公司与阿根廷Satellogic公司签署了多发发射服务合同,将用长征六号与长征二号丁共同为其发射共计90颗卫星。  

    获得荣誉/长征六号运载火箭 编辑

    2015年11月3日,长征六号运载火箭摘得第17届中国国际工业博览会的最高荣誉——特别荣誉奖。  

    发射意义/长征六号运载火箭 编辑

    英国广播公司援引《解放日报》的报道称,“长征六号”发射提高了中国的“空间进入能力”并且“缩小了与世界先进国家差距”,对中国运载火箭“后续发展具有里程碑意义”。  

    香港《商报》网站9月21日报道,中国新一代运载火箭长征六号将20枚微小卫星送上太空轨道,创下亚洲最多,亦是全球第三位发射最多卫星的一次。这次发射成功也意味着新一代运载火箭技术和小卫星技术的成功。  

    北京赛车pk拾论坛央视报道:9月20日上午,我国新一代运载火箭长征六号成功首飞,这也是我国新一代运载火箭的第一次飞行试验。此次长征六号火箭将承担20颗卫星的发射任务,不仅创造了我国一箭多星的发射新纪录,同时“一箭20星”的发射数量也创下了亚洲之最。  

    相关文献

    • 万方数据期刊论文 - 中国航天 - 2009 ( 9 )

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    扩展阅读
    1网易:长征六号运载火箭立项正式获批,2009年9月2日

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