上世紀九十年代后期各航天強國火箭升級,中國火箭技術相對而言已落后。運載能力低,芯級直徑小,型號偏多,型譜重疊,可靠性不高,發射準備周期長,使用的偏二甲肼和四氧化二氮推進劑毒性大且價格昂貴的問題,在小型火箭方面還存在空白。再加上火箭發射失敗次數較多及美國的限制,使中國喪失了大部分原有的世界商業發射市場份額。
大容量衛星,空間站,深空探測對火箭的需求也無法滿足。
設計新一代的火箭已迫在眉睫。
2000年左右,國家對新火箭的設計提出了“通用化、系列化,組合化”的設計思想。
一、火箭組成單元:四種火箭發動機
在對俄國火箭技術進行參考借鑒的基礎上,我國研制了三種新的發動機:
推力為120噸的YF-100液氧煤油發動機
YF-100發動機
推力為50噸的YF-77氫氧發動機
推力為12-15噸的YF-115液氧煤油發動機
再加上1種舊發動機:
長征3甲/乙第三級所采用的推力為8噸的YF-75氫氧發動機
我國新一代火箭就是以上面四種發動機為單元進行設計的。
分別有兩種液氧煤油發動機和氫氧發動機,全部都實現了無毒化。每種發動機中一個功率大一些,一個要小些。大的通過組合可以作為芯一級,小的兩種發動機只能作為芯二級或者最上面的一級。助推級都是由YF-100組合而成,有單個的直徑2.25米,有兩個為一組的直徑3.35米。
二、由4種火箭發動機組成三種直徑6種模塊
基礎模塊部分:
1,直徑5米火箭芯一級(YF-77氫氧發動機×2)。
2,直徑3.35米火箭芯一級/助推級(YF-100液氧煤油發動機×2):即可做芯級,也可做助推器。
3,直徑2.25米火箭助推級/芯二級(YF-100液氧煤油發動機×1):即可做助推器,也可做芯一、二級。
4,直徑5米火箭芯二級/上面級(YF-75D氫氧發動機×2)。
5,直徑3.35米火箭芯二級/上面級(YF-115液氧煤油發動機×2)。
6,直徑3.35米轉5米直徑火箭芯二級/上面級(YF-115液氧煤油發動機×2):發動機與模塊5相同,只不過為了適應上下級直徑不同,形狀上有差別。
6個模塊形狀
三、由6種模塊組合成一個系列的火箭
以上6種模塊互搭配,就可以搭配成9~10中不同的構型,形成長征五六七型號的整個系列。
芯一級為直徑5米的全部為長征五號火箭
芯一級為直徑3.35米的為長征七號或者長征六號火箭
舉例子:
長征五號基本型(Type D)=模塊1(芯一級)+模塊2(助推)×2個+模塊3(助推)×2個+4(芯二級)
長征五號B(Type B)=模塊1(芯一級)+模塊2(助推)×4個
長征六號基本型(SSLV)=模塊2(芯一級)+模塊3(芯二級)
新系列長征火箭的特點
通過組合,新系列運載能力覆蓋LEO(近地軌道)約1.2噸到25噸,GTO(地球同步轉移軌道)約1.8噸到14噸的范圍。
液氫、液氧、煤油等無毒、無污染推進劑,減少了對環境和工作人員身體健康的影響。
降低成本,通過通用化的模塊,批量化生產,整體生產維護成本都優化。
使用大推力發動機,減少了發動機數目,也更容易提高可靠性。
新系列火箭的發展,保持了中國運載火箭在世界航天界的地位,使我國開始從一個航天大國向一個航天強國邁進。為我國探月、空間站等任務奠定了堅實的基礎。


