長征二號運載火箭

長征二號運載火箭

長征二號捆綁運載火箭是一枚大型兩級捆綁式運載火箭,在其一級外部捆綁有四個直徑為二點二五米、高為十五米的助推器,全箭起飛質量四百六十噸,總高度四十九點七米,近地軌道運載能力達到九點五噸。上世紀末,這枚火箭曾成功地為澳大利亞發射了澳星B3等通信衛星,標志著中國運載火箭技術攀登上一個新的高峰。

  • 中文名稱
    長征二號運載火箭
  • 代號
    CZ-2E
  • 起飛質量
    460噸
  • 近地軌道運載
    9.5噸
  • 長度
    49.7米
  • 推力
    2961.6kN

基本簡介

長征二號運載火箭于1974年11月5日在酒泉衛星發射中心進行首次發射,但由于火箭陀螺控製系統中的高度導線斷裂,導致火箭飛行姿態失去控製,使得長征二號運載火箭發射失敗。1975年11月26日長征二號運載火箭進行第二次發射,並成功將中國第一顆返回式衛星送入預定軌道。該型號火箭共進行了4次發射,四次發射均圓滿成功。

以長征二號運載火箭為原型先後研製出長征二號甲、長征二號丙、長征二號丁、長征二號E、長征二號F運載火箭,形成長征二號系列運載火箭。其中長征二號F型運載火箭是我國載人飛船發射的唯一運載火箭,具有安全性高等特點,先後將我國十艘神舟號載人飛船和天宮一號空間試驗室成功的送入太空預定軌道。

技術參數

參數一子級 二子級 ETS
推進劑N2O4/UDMHN2O4/UDMHHTPB
發動機型號DaFY6-2DaFY20-1 (主機) DaFY21-1(遊動發動機)SRM
推力 (kN)2961.6742 (主機)

11.8 * 4 (遊動發動機)




發動機比沖 (N*s/kg)2556.22922.57 (主機)

2910.5 (遊動發動機)


2744

箭體直徑3.35 m3.35 m0.99 m

(固體發動機直徑)





箭體長度28.456 m10.773 m1.5 m

(固體發動機長度)





整流罩長度10.448 m
火箭全長49.7 m
起飛質量460 噸

結構描述

長征二號運載火箭長征二號運載火箭

一子級

一子級加長到28.456米,上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲肼(UDMH)的燃燒劑箱。一子級裝配有DaFY6-2型發動機,該發動機是由四台推力為75噸的液體N2O4/UDMH發動機並聯而成。每台DaFY6-2型發動機的噴口可以在伺服機構的帶動下單向擺動以控製火箭飛行的姿態,最大的擺動角為10度。

助推器

每枚助推器捆長15.326米,上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲肼(UDMH)的燃燒劑箱。四個助推器各配有一台推力為75噸的DaFY5-1型發動機,噴管固定不擺。

二子級

二子級加長到10.448米,上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲肼(UDMH)的燃燒劑箱。二子級裝配有75噸推力的DaFY20-1型發動機(主發動機)和帶四個小噴管、推力為4.8噸的遊動發動機DaFY21-1。主發動機噴管固定不動,遊動發動機噴管可作單向擺動,最大擺角60度,以控製箭體飛行姿態。

ETS

ETS是與長征二號E運載火箭相配的三軸穩定上面級。ETS由衛星支架和軌道機動級組成。軌道機動級由固體發動機、主結構、控製系統、姿態控製系統、遙測系統等組成。固體發動機可以根據飛行任務的不同而調整。

長征二號運載火箭長征二號運載火箭

整流罩

在火箭飛行穿過大氣層這段過程中,火箭頂部的衛星整流罩保護衛星免受來自大氣層的各種幹擾。衛星整流罩為衛星提供了一個良好的環境。長征二號E運載火箭的衛星整流罩由端頭帽、前錐段、圓柱段和倒錐段組成。端頭帽和前錐段由玻璃鋼纖維材料製成,具有良好的無線電透波性。圓柱段是由金屬蜂窩材料製成,倒錐段由化銑合金材料製成。長征二號E火箭整流罩長10.448米,最大外直徑4.2米,其靜包絡絡最大直徑為3.8米。

星箭對接

長征二號E/ETS運載火箭一般用于多星發射,可根據飛行任務的不同提供不同的衛星支架,用爆炸螺栓型接口與各個衛星聯接。

運載能力

長征二號E/ETS運載火箭的典型低軌道(LEO)運載能力為6.06噸(h=1000km,i=53deg.)。

典型低軌道(LEO)參數及入軌精度如下表所列:

參數典型LEO軌道參數入軌精度(1s)
軌道高度1000 km±4 km(半長軸)
軌道傾角53°±0.05°

發射操作

長征二號E/ETS運載火箭在酒泉衛星發射中心(JSLC)進行發射。火箭將被裝載在火車上從北京運往甘肅省酒泉地區,在酒泉衛星發射中心的南技術中心和南發射中心進行各種測試和操作活動。長征二號E運載火箭在南技術中心的火箭垂直測試廠房(BLS)進行採用垂直運輸、垂直對接、垂直測試等所謂“三垂”方式進行包括星箭聯合操作、火箭加註在內的各種發射場操作。測試完成後,火箭垂直豎立在活動發射台上經1.5公裏的滑軌直接移動到南發射中心進行發射。整個發射場操作活動要持續21天。

飛行時序

長征二號運載火箭長征二號運載火箭

長征二號E/ETS運載火箭的一子級和二子級首先將衛星/ETS組合體送到轉移軌道,然後ETS的固體發動機在轉移軌道的遠地點點火將組合體送入更高的目標軌道,然後進行姿態調整,最後將衛星釋放。

長征二號E/ETS運載火箭的主要飛行事件如下所列:

助推器分離

每個助推器都是分別通過前連線面的桿系結構和後連線面的球頭結構同火箭芯級相連的。在助推器發動機關機後,用于連線的爆炸螺栓和分離螺母分別解鎖,裝在助推器上固體小型分離火箭點火,將助推器推離火箭芯級,助推器自由下落完成分離。

一子級/二子級分離

一子級/二子級分離是所謂的“熱分離”。在一子級發動機關機後,二子級主發動機點火,聯接兩級的爆炸螺栓起爆解鎖,這樣一子級就被二子級發動機噴出的高速燃氣流推離,一子級和二子級分離。

整流罩拋罩

整流罩以“解鎖-翻轉-分離”方式進行拋罩。在橫向上整流罩與二子級通過12個橫向爆炸螺栓聯接,在縱向上兩半整流罩是由一根導爆索和4個縱向爆炸螺栓聯接。在拋罩時,12個橫向爆炸螺栓和4個縱向爆炸螺栓首先解爆,然後縱向導爆索解爆,安裝在二子級前端框上的分離彈簧將兩半整流罩推開分離。兩個整流罩半罩圍繞著二子級前端框上的鉸鏈翻轉,隨著火箭加速上升整流罩分離下落,在拋罩過程中,不會發生碰撞和污染

二子級/ETS分離

二子級/ETS是通過分離彈簧的分離力來實現的。當火箭控製系統發出二子級/ETS分離指令後,聯接火箭支架和分配器的爆炸螺栓起爆解鎖,安裝在火箭支架上的分離彈簧將ETS/衛星組合體彈出。

衛星/ETS分離

衛星與ETS的分離也是通過分離彈簧的分離力來實現的。當火箭控製系統發出星箭分離指令,聯接衛星和衛星支架的爆炸螺栓起爆解鎖,衛星被分離彈簧推離ETS。

長征二號運載火箭長征二號運載火箭

典型飛行時序/事件飛行時間(秒)

起飛:0.00

程式轉彎:12.0

助推器分離:140.836

一子級/二子級分離:159.911

整流罩拋罩:200.911

二子級/ETS分離:577.603

ETS固體發動機點火:3323.983

末速調整開始:3353.580

衛星/ETS分離:3403.580

發射活動

長征二號為中國研製的一種兩級運載火箭。火箭全長31.17米,芯級最大直徑3.35米,運載能力在近地軌道時為1800千克。1974年11月5日首次發射,因控製系統的一根導線斷裂而失敗。1975年11月26日進行的二次發射,成功將我國第一顆返回式衛星準確送入軌道。截至1978年,共發射4次,其中失敗一次。

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神舟七號飛船

用于發射神舟七號載人飛船的“長征二號F”運載火箭于2008年8月5日上午抵達酒泉衛星發射中心中國載人航天發射場,執行“神七”任務。

與發射“神舟”六號火箭相比,“神舟”七號運載火箭共有三十六項技術改進,進一步提高了可靠性和安全性。特別是針對以往火箭上升振動較大,進行了改進設計,改善了航天員乘坐的舒適性;還在火箭關鍵部位安裝遙測圖像測量裝置,可即時監視和記錄火箭主要飛行動作。

天宮一號

執行發射天宮一號目標飛行器的是長征二號F運載火箭,2011年9月2日,由于受“實踐十一號04星”發射失利影響,任務總指揮部決定,對天宮一號發射計畫作相應調整。因發射天宮一號的長征二號F運載火箭與發射失利的長征二號丙火箭為同一系列,故障原因是否關聯長征二號F運載火箭尚不明確。出于安全考慮,工程各系統對執行首次交會對接任務的各飛行產品開展全面的質量復查和舉一反三工作。天宮一號具體發射時間,將根據失利火箭故障調查結果確定。

天宮二號

2016年9月15日-20日,長征二號F火箭擇機發射天宮二號空間實驗室,全面開啓中國空間實驗室任務。​

系列火箭

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長征二號丙運載火箭(CZ-2C) 

中國在長征二號火箭基礎上改進的一種新型兩級火箭。火箭全長35.151米,芯級最大直徑3.35米,最大運載能力在近地軌道時為2400千克。主要用于中國返回式衛星的發射,1982年9月9日首次發射成功後,截止到1993年10月總計發射11次,全部成功,把12顆衛星準確送入軌道,其中有一顆為瑞典的搭載衛星

2011年8月18日17時28分,中國在酒泉衛星發射中心用“長征二號丙”運載火箭發射“實踐十一號04星”。火箭飛行過程中發生故障,衛星未能進入預定軌道,此次發射失利問題出在火箭上,沒有將衛星發射到預定高度。

長征二號丙改運載火箭(CZ-2G)

中國為發射美國摩托羅拉公司而在長征二號丙基礎上改進的一種大型運載火箭。火箭全長40米,芯級最大直徑3.35米,運載能力在圓軌道時為2000千克。1997年9月1日首次進行一箭雙星的發射,成功地將銥星系統的兩顆模擬星送入軌道。截止1998年已發射5次,全部成功。

長征二號丁運載火箭(CZ-2D)

長征二號丁火箭為兩級液體推進劑火箭,它是在長征二號基礎上採用增加推進劑加註量和增大起飛推力方法,從而實現運載能力的進一步提高。火箭全長33.667米,芯級最大直徑3.35米,橢圓軌道是運載能力為3100千克。該火箭主要用于發射返回式衛星。1992年8月9日首次發射成功後,截止到1996年總計發射3次,全部成功。

長征二號捆綁式運載火箭(CZ-2E)

中國以加長型長征二號丙火箭為芯級,捆綁四台液體助推器而構成的一種地軌道兩級液體運載火箭。火箭全長49.686米,芯級最大直徑11.45米,運載能力在近地軌道為9200千克。長征二號捆綁式火箭主要用于商業發射服務,自1990年7月16日首次發射模擬星和巴基斯坦的BADR-A星成功後,截止到1995年,總計發射7次,其中失敗2次,在第3、5次發射中,均出現衛星爆炸。在隨後的故障調查公報中,認為故障的出現是由于星箭雙方的技術協調不徹底,存有隱患,雙方均應採取措施,分別加強衛星和整流罩的設計。中國運載火箭技術研究院認真總結,從故障中學習,進一步認識了高空風修正問題。在以後的第6、7次發射中,長征二號捆火箭均取得成功。長征二號捆火箭是中國目前進入國際市場,用于低軌道發射任務的主要火箭。

長征二號己運載火箭(CZ-2F)

長征二號己運載火箭是在長二捆火箭的基礎上,按照發射載人飛船的要求,以提高可靠性確保安全性為目標研製的運載火箭。火箭由四個液體助推器、芯一級火箭、芯二級火箭、整流罩和逃逸塔組成,是目前中國所有運載火箭中起飛質量最大、長度最長的火箭,火箭全長58.3米。運載火箭有箭體結構、控製系統、動力裝置、故障檢測處理系統、逃逸系統、遙測系統、外測安全系統、推進劑利用系統、附加系統、地面設備等十個分系統,為兼顧衛星的發射,保留了有效載荷調姿定向系統的接口和安裝位置。故障檢測處理系統和逃逸系統是為確保航天員的安全而增加的,其作用是在飛船入軌前,監測運載火箭狀態,若發生重大故障,使載有航天員的飛船安全地脫離危險區。到2004年截止,該火箭總共發射五次,全部獲得成功。

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