长征十一号运载火箭

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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,

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。

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。

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。

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。”

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。

其燃烧室装药量为国内固体发动机之最;采用的柔性喷管是我国尺寸最大的发动机喷管。面对技术难度大、研制时间紧、多项设计及工艺技术无成熟经验等困难,四院研制队伍大胆创新、攻坚克难,在2年内实现了首台全尺寸发动机地面热试,成功突破了4项重大关键技术;在3年内全面完成了方案和初样研制工作,实现了该发动机多台次地面大型联试成功。发动机性能指标全部满足总体要求,并接近国际先进水平,刷新了我国固体发动机研制史上多项纪录。

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。

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,采用液氧酒精液体燃料组合。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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。火箭可采用陆基海基且冷热兼容的多种发射方式。

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。

新中国在一穷二白的基础上建立起来,最明智的决策一定是两弹一星计划。核武器使中国拥有了无法撼动的威慑力量,卫星与火箭则极大提高了中国科技与制造的上限:一个当初农业仍在落后的国家直接瞄准了世界工业的最高点前进,历史告诉我们这个选择彻底改变了中国人的命运。

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