2022年9月9日,长征二号丙运载火箭(以下简称“长二丙火箭”)迎来首飞40周年纪念日。

1982年9月9日,长二丙火箭在酒泉卫星发射中心首飞成功,将我国首颗应用型返回式卫星送入太空,并在随后的十年里包揽了我国所有返回式卫星的发射任务。

作为我国服役年限最长的火箭,长二丙火箭是如何诞生的?它在过去与现在经历了什么?“金牌火箭”的地位又是如何形成的?为了获知问题的答案,本报记者采访了来自中国运载火箭技术研究院(中国航天科技集团有限公司所属,以下简称“火箭院”)的长二丙火箭专家们。

从工程研制走向发射应用

为发射1500公斤重的返回式遥感卫星,1967年9月,我国明确研制更大运载能力的火箭——长征二号,由火箭院抓总。1975年11月26日,随着发射返回式卫星任务取得圆满成功,长征二号火箭从工程研制走向发射应用,我国后续各型常规液体运载火箭都以长征二号火箭为基础开展研制。

随着卫星功能的拓展,重量也逐渐增大,对火箭的运载能力提出了更高要求。于是,在中央有关部委的指示下,火箭院于1978年启动长征二号火箭的改进提升工作。1982年9月9日,改进后的火箭首飞任务取得圆满成功,并被命名为长二丙火箭。

据火箭院长二丙火箭总设计师杨建民介绍,长二丙系列运载火箭先后发展出5种构型,即长二丙两级状态基本型火箭以及衍生出的4种构型——长二丙/FP、长二丙/SM、长二丙/SMA和液体上面级长二丙/YZ-1S构型火箭。目前,长二丙系列火箭主要提供长二丙两级状态基本型和长二丙/YZ-1S构型。“其中,长二丙两级火箭的近地轨道运载能力为4600公斤,700公里太阳同步轨道的运载能力为1200公斤。长二丙/YZ-1S构型火箭则在两级状态基本型的基础上,增加一个三轴稳定的YZ-1S液体上面级,因此具备一箭多星的发射及星座部署能力。长二丙/YZ-1S构型火箭700公里太阳同步轨道的运载能力为2500公斤,地球同步转移轨道的运载能力为1000公斤。”杨建民说。

“金牌火箭”的影子无处不在

国内外航天发展历史表明,型号基本型直接影响型号系列几十年的发展。长二丙两级状态火箭是目前在役的以常温液体燃料为推进剂的长征系列火箭基本型,而其他状态的型号都是在此基础上增加助推器,或者增加低温三级、常温三级——用火箭院长二丙火箭总指挥马惠廷的话说,“在现有长征系列运载火箭的身上,都能很容易地找到长二丙火箭的影子”。

作为基本型火箭,一般要求火箭的构型简单且成熟,可以通过“上增下捆”来提高系列火箭的任务适应能力。“例如,给长二丙两级状态火箭增加助推器,是为了提高起飞推力;增加低温或常温三级,则与长二丙系列火箭中的固体、液体上面级相似,是为了提高运载火箭的入轨能力。”杨建民解释。

2018年10月9日,长二丙火箭和远征一号S上面级形成的新构型首飞获得圆满成功,将长二丙火箭700千米太阳同步轨道的运载能力从1200千克提升至2500千克。“该新构型火箭具备一箭多星发射及星座部署能力,进一步提升了火箭的任务适应性,提高了火箭发射的灵活性,实现了低成本高效益的目标。”马惠廷补充道。

搭建新技术探索验证平台

40年来,长二丙火箭始终坚持开拓创新,搭建起新技术探索验证平台,开展新技术的探索和应用,并将成果推广应用到多个型号,推动运载技术的改进升级。

长二丙火箭都进行了哪些新技术验证?来自火箭院的专家们列举出不少内容,包括:采用游机长时间滑行技术,大幅提升未新研究发动机状况下的运载能力;成功研制我国首个三轴稳定固体上面级构型火箭长二丙/FP,实现了铱星7次发射任务的圆满成功;大幅提升了火箭一子级残骸的落区安全性,拓展了火箭发射任务的适应性;飞行搭载验证了弹道在线重规划、新型热环境防护、高空风双向准实时风补偿、高空大气精确测量等一大批新技术……

为什么要用长二丙火箭来做这些新技术验证?马惠廷表示,长二丙火箭可靠性高、任务适应能力强、任务轨道丰富,且在内陆3个发射场均有发射任务,因此有利于新技术的原理可行性、工程有效性考核验证和后续推广应用。

作为我国近地轨道的主力军之一,长二丙火箭具有飞行子样多、可靠性高、发射周期短、运载能力适中的优点,因此承担着大量遥感类应用卫星、爱因斯坦探针和中法天文等科研卫星的发射,也承接了银河、时空道宇、四维等商业星座卫星的任务,预计“十四五”期间将保持年度10次以上的发射频率。

今后,长二丙火箭将持续提升任务适应性、飞行可靠性和响应效率。“当前我们正在开展卫星堆叠和分离、多星分离控制、飞行故障诊断与控制重构等新技术研究,持续深化子级落点精确控制与回收技术研究,并开展飞行搭载验证,以促进新技术的成熟和工程应用。”马惠廷表示。

 


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