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 長征四號丙

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火箭代號 :CZ-4C/LM-4C

設計單位 :上海航天技術研究院

運載能力 :太陽同步軌道(SSO)2.8噸

長征四號丙(代號:CZ-4C[29])是中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院抓總研製的一型三級常溫液體運載火箭,三級發動機為兩次起動狀態。具備發射多種類型、不同軌道要求衛星的能力,可實施一箭單星或多星發射任務,其700千米太陽同步軌道運載能力可達3噸。

長征四號丙火箭是在長征四號乙基礎上,增加了三子級發動機二次啟動能力,大幅提高火箭的運載能力。長征四號丙於1999年3月開始研製,2006年4月27日在太原衛星發射中心首次成功發射,將中國首顆遙感衛星送入預定軌道,並實現了首發火箭發射場測試零故障。

長征四號丙火箭具有可靠性高和適應強的特點,綜合性能達到國際同類三級火箭先進水平,為中國國防現代化建設和國民經濟發展做出了重要貢獻[1]

2023年8月3日11時47分,中國在酒泉衛星發射中心用長征四號丙遙四十四運載火箭,成功發射風雲三號06星,衛星順利進入預定軌道,任務取得成功。該衛星將接替在軌超期服役的風雲三號C星,探測數據主要用於天氣預報、大氣化學和氣候變化監測業務及研究。

2024年10月16日07時45分,中國在酒泉衛星發射中心使用長征四號丙運載火箭,成功將高分十二號05星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

研製歷程

歷史背景

20世紀70年代,長征四號系列火箭的發展與中國通信衛星和氣象衛星的發展聯繫在一起[2][3]

1975年3月31日,中國將衛星通信工程正式列入國家計劃,命名為「331工程」,明確由長征三號運載火箭發射東方紅二號通信衛星。為保證該工程按時完成,當時的七機部決定由上海研製一型常溫推進劑三級運載火箭,作為「331工程」的備用方案。最初該火箭被命名為"新長征三號"運載火箭,1982年後更名為長征四號火箭。後來為了承擔氣象衛星、技術試驗衛星、資源衛星等發射任務,上海航天技術研究院又對長征四號火箭做了適應性改型,改型火箭正式定名為長征四號甲運載火箭。隨後,在長征四號甲基礎上改進提高的長征四號乙火箭也投入運行。

20世紀90年代末期,隨着氣象衛星等載荷的不斷增大(由風雲一號900千克增至風雲三號2250千克級[5-7]),中國面臨着提高運載火箭能力的迫切需求,長征四號乙(SSO軌道運載能力1900千克已顯不足)的改進升級提上日程。

研製進程

1999年3月,上海航天技術研究院啟動了長征四號乙改進型火箭的研製工作,三級採用兩次起動工作方式,實現火箭運載能力大幅增長,700千米太陽同步軌道運載能力可達2800千克;同時提高了火箭一箭多星發射能力,可滿足更多種類衛星的發射需求。

長征四號丙運載火箭整個研製周期為7年(1999~2006年),研製分方案、初樣和試樣三個階段進行。火箭的研製主要是以發射遙感衛星一號狀態進行的,該狀態基本覆蓋了長征四號丙運載火箭的所有新技術。

方案階段

根據衛星對長征四號乙火箭的技術要求,論證火箭發射總體方案,確定火箭主要技術狀態,提出火箭需適應性改進的項目及相應的關鍵技術。火箭總體和各分系統進行了方案設計,完成了工程大系統間的初步協調,形成了相關的接口文件。

初樣階段

根據方案階段確定的技術狀態,對火箭總體、分系統及設備進行詳細設計,並進行相應的生產和試驗工作。初樣階段所開展的主要研製試驗工作如下:

完成三項常規測力、測壓風洞試驗和脈動壓力試驗,為火箭設計提供了試驗依據;

完成氣動彈性試驗,確認火箭不會因為抖振激勵而導致箭體氣動彈性發散;

完成小過載模擬飛行試驗和落塔試驗,驗證貯箱防晃措施的有效性;

完成Φ3800衛星整流罩三次地面分離試驗,表明在飛行狀態整流罩可以滿足衛星的包絡、工作環境等要求,分離全過程安全、可靠;

完成二、三級飛行狀態火箭全尺寸地面振動試驗,為穩定系統設計和速率陀螺位置確定提供試驗依據;

完成三級底部防熱試驗,驗證各設備防熱措施的有效性;

完成典型結構艙段的靜力試驗,試驗表明各結構承載能力和強度均滿足使用要求;

完成姿控發動機全系統振動試驗和系統熱試車,試驗中系統工作正常,驗證了系統設計的正確性;

完成五次三級發動機二次起動可靠性熱試車,表明發動機二次起動工作可靠;

完成單機交付、系統綜合試驗、全箭總裝和全箭集成綜合試驗,考核全箭各系統設計正確性和系統間的協調性;

完成星、箭、發射場合練,充分考核火箭與大系統間的接口協調關係,為試樣工作更好地開展奠定了基礎。

試樣階段

火箭完成了所有試樣飛行產品的生產、各系統綜合試驗、全箭總裝、全箭集成綜合試驗;同時火箭總體和各系統進行了全面的質量複查和覆核復算。

2006年3月,發射遙感衛星一號的長征四號丙遙一火箭按技術流程規定完成了出廠前全部研製工作。

2006年4月27日,採用三級兩次起動的長征四號乙火箭在太原衛星發射中心首飛成功,將遙感衛星一號準確送入預定軌道。

2007年4月,中國航天科技集團公司批覆,將採用三級兩次起動技術狀態的改進型火箭正式命名為長征四號丙運載火箭。

2018年5月21日,長征四號丙在西昌衛星發射中心成功將嫦娥四號任務「鵲橋」號中繼星和哈工大兩顆超長波天文觀測微衛星發射升空。這是長征四號丙運載火箭在西昌衛星發射中心首次執行任務。

系統組成播報編輯總體設計長征四號丙遙十五火箭發射(5張)長征四號丙火箭是在原長征四號乙的基礎上經大量技術狀態改進設計而成,以全面提高火箭的任務適應性和測試發射可靠性為目標進行研製。長征四號丙可以滿足多種衛星在發射軌道、重量和包絡空間等方面更高的要求,同時採取新的測發控模式,可以顯著提高火箭測試和發射的可靠性,縮短發射場工作周期。長征四號丙運載火箭充分繼承了長征四號乙的成熟技術,由結構系統、動力系統、控制系統、遙測系統、外測安全系統和地面測發控系統組成。火箭研製首次採用常規三級推進系統二次起動技術和一體化測試發射控制技術。常規推進劑多次起動上面級主發動機,是發動機技術的一項重大突破,填補了國內空白;相應採取的推進劑管理技術解決了推進劑淺箱管理難題,創造了常規上面級二次起動首次飛行即獲成功的業績;運載火箭一體化測試發射控制技術在國內首次實現了系統的高度集成,解決了以往測試透明度低、周期長、操作多、可靠性差等瓶頸,在系統信息共享度、實時自動判讀能力、抗干擾性能和測試可靠性等方面有突破性提高。火箭主要用於發射太陽同步軌道衛星,也可以發射地月轉移軌道等其他軌道衛星。

參考文獻