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长征十一号运载火箭 发布于:

长征十一号运载火箭是由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院(航天一院)研制的新型四级全固体运载火箭,是中国长征系列运载火箭家族第一型固体运载火箭。该火箭主要用于快速机动发射应急卫星,满足自然灾害、突发事件等应急情况下微卫星发射需求。

火箭全长20.8米,重58吨,起飞推力120吨,700公里太阳同步轨道运载能力400公斤, 低轨运载能力可达700公斤。火箭在接到任务命令后,24小时内完成星箭技术准备和发射任务,其中在发射点的发射准备时间不大于1小时,具备“日发射”能力。

2015年9月25日,作为我国长征系列运载火箭家族第一型固体运载火箭、我国新一代运载火箭中唯一一型固体火箭的长征十一号运载火箭在酒泉卫星发射中心首飞成功。 低轨运载能力达2吨的长征十一号甲固体运载火箭正在论证中。

2019年6月5日12时06分,长征十一号运载火箭在我国黄海海域成功实施首次海上发射,以“一箭七星”方式,将七颗卫星送入预定轨道,填补了我国运载火箭海上发射空白 。

2019年9月19日,由珠海欧比特宇航科技股份有限公司自主建设和运营的“珠海一号”遥感微纳卫星星座03组卫星在酒泉卫星发射中心搭载长征十一号遥七固体运载火箭“一箭五星”成功发射升空。5颗卫星进入预定轨道,与在轨的7颗卫星形成组网,实现12颗卫星在轨运行。

通常需要寻求搭载发射,而搭载发射多颗卫星的最佳工作轨道可能难以统一,卫星间的结构协调和电磁兼容也是需要解决的问题,这就制约了搭载发射的选择范围。因此,经济型小型火箭的研制需求越来越旺盛。

同时,应对突发自然灾害等应急型任务的需求也催生了快速响应航天技术的发展。应急卫星需要实现快速集成总装和快速在轨测试,从而实现快速响应发射。“长十一”的研制目的之一就是为了满足快速响应航天任务的需要,实现24小时快速发射。

长征十一号小型固体运载火箭的诞生,是小卫星蓬勃发展、快速响应航天概念的提出、固体动力技术进步共同牵引的结果。

2010年10月,中国航天科技集团公司将长十一火箭作为内部型号立项。

全国政协委员、中国航天科技集团中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹向新华社记者透露,我国火箭家族中的新一代小型运载火箭长征十一号运载火箭2015年内将首飞。长征十一号运载火箭已完成研制阶段的各项工作,进入首飞前最后准备阶段。梁小虹表示,未来该院在长征十一号运载火箭的基础上,将进一步规划发展系列化固体运载火箭,与其研制的液体运载火箭互为补充,不断完善我国航天运输体系。

中国长征系列运载火箭已经成功发射几近200次,固体火箭发射还是首次。液体火箭的优势在于运载能力大,可达5吨―10吨,但是缺点在于加注时间长,从测试到发射整个流程需要20―50天。固体火箭虽然运载能力不如液体运载火箭,但是它最大的优势在于接到发射命令之后,从测试到发射能在一天内完成,“固体火箭的快速反应能力能够很好地应对突发灾害后的通讯和观察任务,便于针对性地采取措施。”

总设计师:彭昆雅

副总设计师:王健儒,动机部分负责人。

副总设计师:管洪仁,控制部分负责人。

伺服系统主任设计师:陈安平

总体主任设计师:严宝峰

总体副主任设计师:吴强

参试人员:刘佳佳

总指挥:杨毅强

副总指挥:金鑫

发动机总指挥:张士林

长征十一号采用国际通用星箭接口,可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求。 火箭系统由固体运载火箭、发射支持系统组成,一级采用中国最大规模和推力的固体火箭发动机,可牵引大型固体发动机和运载火箭固体助推器技术的发展。

火箭具有可整体贮存、操作简单、发射成本低、发射周期短的特性,它最大的优势是“快速、便捷、灵活”,可实现卫星快速组网和补网,能很好地满足自然灾害、突发事件等应急发射需求。

该系统由固体运载火箭、发射支持系统组成,一级采用中国最大规模和推力的固体火箭发动机。具有可整体贮存、操作简单、发射成本低、发射周期以小时计算,最大的优势是“快速、便捷、灵活”,可实现卫星快速组网和补网,能很好地满足自然灾害、突发事件等应急发射需求。

700kg

轨道缩写对照:

SSO:Sun-synchronous orbit,太阳同步轨道

LEO:Low Earth orbit,近地轨道

①长十一项目团队利用前两发火箭的飞行数据找设计余量,

在保证可靠性的前提下取消了一些产品,已使火箭运载能力

提高了50公斤。

发动机研制由航天动力技术研究院(航天四院)团队承担:

总指挥:张士林

总设计师:王健儒

四级发动机总体设计师:赵东民

设计师:张卓勋、贺向东、魏坤龙

长征十一号火箭突破了多项关键技术,运载能力和适应能力强,火箭规模和起飞推力大,测试发射快速,操作使用简便,一体化、集成化、智能化程度高,综合性能指标达到国际先进水平,可与国际主流固体运载火箭相媲美,对于完善中国航天运输系统体系,提升快速进入空间能力具有重要意义。

固体推进

液体和固体火箭不同的优缺点,使它们在民用和军用市场上各有所长。实际上,运载火箭和导弹本就是一脉同源,现代意义上最早的火箭就是德国在二战时研制的V2弹道导弹,采用液氧加酒精的液体燃料组合。后来航天工业大发展时代,民用和军用细分越来越明显,追求经济和环保的民用火箭就全面采用液体燃料;而追求反应速度和维护性的军用导弹,则采用固体燃料设计。

复合材料整流罩

相对于常规运载火箭采用金属框和金属桁条结构的整流罩,由航天材料及工艺研究所研制的长征十一号火箭的整流罩采用全碳纤维增强复合材料制成。这种黑色的全新整流罩不仅刚度和强度大,重量也很轻。

最初长十一火箭的整流罩也和其它火箭的结构一样,但由于它的直径太小,金属结构不可避免地会产生变形,装配时,千斤顶都无法修正。后来全碳纤维增强复合材料整流罩技术的突破,不仅解决了装配难题,还增强了性能、提高了载荷。

长十一遥三火箭的整流罩只分成两个半罩生产,是锥柱一体的结构,能承受各种复杂外力作用的能力更强,性能更高。相比于液体火箭部段组合的方式,生产精度要比原来提高一倍。

以往液体火箭的整流罩都是在“钢筋铁骨”外面贴一层软木贴片,再在外面涂上防护漆,就足以应对飞行过程中的种种冲击。但长十一火箭的热环境更严酷,综合环境适应性要求更高,传统软木型防热材料耐烧蚀性差,不具备复杂环境使用条件,且大厚度施工周期长、效率低。

为此,长十一火箭采用兼顾热、力、介质、施工等环境适应性的防热涂层,实现了整流罩涂层的大面积变厚度连续自动化喷涂和均匀性控制,涂层减重20%,在保证热防护效能的基础上进一步降低了结构重量,使运载能力提高了20%。

无依托发射

除了24小时内完成发射准备外,还必须具备全天候、无依托发射的能力。所谓无依托发射,就是不需要专门的火箭发射场,不需要勤务塔、不需要脐带塔、不需要导流槽,连发射台都不需要,只要有一片平地就可以了。

为了实现这种能力,长十一采用了能够自主移动、完成测试准备的发射平台──即机动战略导弹的发射平台。可以说,整支长征十一号火箭都是在远程战略导弹的基础上开发的军民两用经济版。

与导弹的差异

长征十一号在设计上与战略导弹有几点不同,首先是对成本的控制要求更高;比如在火箭壳体结构上就比较省钱,没有采用复合材料结构,而是采用金属铸造工艺。还有就是,比如第四级的控制舱,结构是沿用原来长征系列火箭的老式设计。

另一方面,长征十一号也不完全是降级的缩水版。军用战略导弹设计一旦定型,以后变更设计就非常难,要很多年才有一次改型的机会,而且改进幅度不一定很大。改进频率和深度的不足,使很多新技术和新设计得不到验证和实用化的机会,不利于科研能力和产品技术水平进步。

长征十一号火箭同时承担新型技术验证平台的角色,比如它的第一级火箭,是中国推力、燃烧室装药量、柔性喷管尺寸等方面最大的型号,刷新了中国固体火箭发动机研制历史的多项纪录。这方面的性能和成本,就比现役的东风-31甚至是东风-41都要高。

海上商业发射

近年来,许多地处赤道地区的国家对发射近赤道、低倾角卫星的需求越来越旺盛。发射这类卫星,离赤道越近,运载能力损失越小,发射成本越低。因此在靠近赤道的海上进行火箭发射,成为许多航天强国争相开发的一种发射模式。针对国际商业用户的需求,中国计划在2019年推出海上低倾角发射服务,这项发射服务对于低倾角卫星来说“将是比较划算的发射方式”。

海上发射对火箭的性能提出了更高的要求:大洋之中补给能力有限,火箭的测试发射工作应力求;在发射时,还要面对海面的晃动和高温热流的引导等问题,需要运载火箭采用合适的控制与发射方式。

航天科技集团一院计划用万吨级的普通货船改造成为海上发射平台,火箭则使用对发射设施依赖较少、技术较成熟的长征十一号固体运载火箭。

按计划,长征十一号将于2019年6月进实施中国首次运载火箭海上发射。 届时,长征十一号可将500千克的卫星送到轨道倾角为0到10度,高度为500公里的轨道。

长征十一号运载火箭的发射成功,标志着中国在固体运载火箭领域关键技术上取得重大突破,对于完善中国运载火箭型谱、提升进入空间能力,具有重要意义。

长征十一号火箭可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求,有力地促进了中国小卫星的规模化发展与应用。

长征十一号箭突破了大型固体发动机(120号大推力固体发动机)、快速测试发射(准备到发射的时间在24小时以内)、卫星环境综合保障等关键技术,首次实现了运载火箭的全箭整体储存、星箭快速对接、环境自主保障、高效快速发射,具备全天候数小时内完成发射的能力。

作为我国长征系列火箭家族第一型固体运载火箭,也是我国新一代运载火箭中唯一一型固体型号,长十一火箭具有“快速、可靠、便捷、低廉”的优势,主要用于满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求。

此次发射任务的成功,标志着我国具备了微小卫星快速组网能力,对提升我国快速进入空间能力具有里程碑意义,有力促进了我国小卫星的规模化发展和应用。

1.“长十一”数百公斤级的近地轨道运载能力可满足80%以上小卫星的发射需求,而且其发射小卫星可以省去搭载发射需要解决的轨道协调、结构协调、电磁兼容协调等问题。

2.“长十一”能够为小卫星提供最优化、最灵活的发射服务,使小卫星也拥有主载荷享有的优先权,获得个性化订制服务。再加上“长十一”独有的灵活选择发射地点的能力,可以把卫星送入一些受制于现有发射场的测控、落区范围而难以到达的目标轨道。“长十一”的出现可以大大拓展我国小型航天器的应用范围。

3.“长十一”使用标准的星箭接口。接口的标准化使火箭能够适应不同卫星的任务需求,减少星箭接口匹配的工作量。标准接口具有的互换性也为“长十一”在各种快速应急任务中灵活地匹配不同类型的有效载荷提供了便利。

4.“长十一”具备24小时发射准备时间和机动发射带来的快速响应能力。因此,其不仅能担负常规的小卫星发射任务,也能在自然灾害等应急条件下迅速提供航天发射支援。

5.“长十一”的发射场地简单、测发操作便捷优势,也使其能够应对复杂恶劣的条件。

长征十一号运载火箭已创造出11项中国第一:

第一型国家立项的固体运载火箭;

第一型实现小时级发射的运载火箭;

第一型具备机动发射能力的运载火箭;

第一型具备长期贮存能力的运载火箭;

第一型可无依托发射的运载火箭;

第一型适应复杂发射环境的运载火箭;

第一型具备实用运载能力的固体运载火箭;

第一型适合小卫星快速发射的运载火箭;

第一型四级全固体运载火箭;

第一型向外国卫星提供搭载服务的固体运载火箭;

中国规模最大的固体运载火箭。

编号

发射

轨道

发射地点

发射

结果

2015年9月25日

09:41:40

“浦江一号”卫星

三颗“上科大二号”卫星

酒泉卫星

发射中心

机动发射阵地

成功

首飞;

“一箭四星”

2016年11月10日

07:42

分离载荷:

脉冲星导航试验卫星

长沙天仪“潇湘一号”卫星

浙江利骓科技“丽水一号”立方星01星

两颗微纳卫星“皮纳二号”

不分离载荷:

科创KS试验载荷(CAS-2T)

"丰台少年一号暨少年梦想一号"小卫星

酒泉卫星

发射中心

机动发射阵地

“一箭五星”;

火箭队伍首次

探索了民营卫

星商业搭载的

发射模式。

2018年1月19日

12:12:49.784

吉林一号视频07星

(德清一号)

吉林一号视频08星

(林业二号)

“淮安号”恩来星

(“淮安号”2U立方体微纳卫星)

天仪“潇湘新区号”微纳卫星

(长沙天仪“潇湘二号”卫星)

天仪“亦庄·全图通一号”新

体制应急救援技术试验卫星

(长沙天仪“潇湘六号”卫星)

加拿大开普勒通信公司KIPP卫星

(开普勒一号3U立方体卫星)

酒泉卫星

发射中心

机动发射阵地

“一箭六星”;

酒泉卫星发射中心

执行的第100次航

天发射任务;

首发运力提升型号;

首次“全商业”发射

2018年4月26日

12:42

“珠海一号”02组五颗卫星

(第二代亚米级视频卫星+

高光谱01/02/03/04星)

(OVS-2+OHS-01/02/03/04)

(高光谱01星即“青科大一号”卫星)

(高光谱03星即“贵阳一号”卫星)

酒泉卫星

发射中心

机动发射阵地

中国星座组网

同一轨道面发

射卫星数量最

多的一次发射

5

2018年12月22日

07:51:00.2280

虹云工程技术验证卫星

(虹云·武汉号)

酒泉卫星

发射中心

机动发射阵地

航天科工虹云

工程首发星;

首颗低轨宽带通

信技术试验卫星

2019年1月21日

13:42

(“吉林林草一号”、“文昌超算一号”)

天仪潇湘一号03星(青腾之星)

零重空间“灵鹊”遥感星座首颗技术验证星

(灵鹊一号A星)

酒泉卫星

发射中心

机动发射阵地

2019年6月5日

12:06:01

捕风一号A/B卫星

中电网通一号A/B卫星

吉林一号高分03A卫星

天启三号卫星

潇湘一号04星

黄海海域

海上发射平台

发射位置:东经121.19度、北纬34.90度。火箭按121.6度射向实施发射。

2019年9月19日

14时42分

酒泉卫星

发射中心

机动发射阵地

注释:

SSO:太阳同步轨道(Sun-synchronous Orbit)

商业一型

长征十一号商业一型将火箭一级外壳材料由钢换为碳纤维,并将一级发动机海平面比冲由248秒提高到252秒,进一步提高了火箭性能,700公里SSO运载能力提高到500公斤。火箭可采用陆基或海基且冷热兼容的多种发射方式。

该型火箭预计将于2018年首飞。

长征十一号商业二型是我国第一型按成本目标设计、生产、运营的火箭。它在商业一型的基础上,将火箭一级直径拓展到2.5米,增大了一级的装药量,延长了一级的燃烧时间。同时通过单机集成,实现箭上电器一体化。该型火箭将覆盖绝大多数低轨卫星发射需求。

火箭起飞质量115吨,整流罩有2.4/2.7/2.9米三种直径尺寸可供选择,火箭700公里SSO运载能力提高到1.5吨,火箭采用简易台架热发射的发射方式。

该型火箭预计将于2019年首飞。


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