首次海上熱發射取得成功,我國固體運載火箭系列化取得重大進展

2022年12月09日15:28

  12月9日14時35分,捷龍三號固體運載火箭(簡稱“捷龍三號”)在我國黃海海域點火起飛,以一箭14星的方式,將吉林一號高分03D47-50星、豐台少年二號衛星等14顆衛星精準送入預定軌道,首飛取得圓滿成功。

  捷龍三號由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院(以下簡稱“火箭院”)抓總研製,由太原衛星發射中心、火箭院下屬中國長征火箭有限公司(以下簡稱“中國火箭公司”)投資組織實施。

  此次任務首次完成了中國火箭海上熱發射,實現了從海上冷發射到海上熱發射的跨越,也標誌著我國運載火箭型譜得到進一步完善,我國固體運載火箭系列化發展取得重大進展。

在黃海海域等待點火起飛的“捷龍三號”。航天科技集團一院所屬中國火箭公司供圖
在黃海海域等待點火起飛的“捷龍三號”。航天科技集團一院所屬中國火箭公司供圖

  商業航天“國家隊”再添新成員

  隨著微納衛星、小衛星、星座組網等發射需求呈指數級增長,火箭院在研製新一代長征系列火箭的同時,運用純商業模式抓總研製了捷龍系列火箭,並交由控股子公司中國火箭公司投資運營。據火箭院捷龍三號火箭總指揮金鑫介紹,捷龍三號是捷龍系列火箭的第二名成員,其首飛成功是商業航天“國家隊”的又一力作。

  捷龍三號採用四級固體發動機串聯佈局,總長約31米,箭體最大直徑2.65米,最小直徑2米,總質量約140噸。同時,擁有直徑3.35米和2.9米兩種構型整流罩,能夠與多種星箭接口適配,滿足多種衛星安裝要求。

  捷龍三號運載火箭具有運載能力強、整流罩包絡空間大、發射方式多樣化、經濟性好、履約週期短、發射效率高等特點,是面向未來衛星星座快速組網發射需求而打造的一型高性價比、高可靠、快履約、快發射的固體運載火箭。

  結合實際情況,中國火箭公司採用商業化模式和技術經濟一體化思路,在長征十一號火箭基礎上繫列化發展,打造出捷龍三號運載火箭,致力於為低軌衛星提供低成本、批量化、高頻次的發射服務,助力商業航天繁榮發展。

  技術創新填補多項空白

  據火箭院捷龍三號火箭總設計師管洪仁介紹,捷龍三號火箭在研製過程中填補了中國航天多項空白。

  捷龍三號火箭在500公里太陽同步軌道運載能力達1.5噸,具有滿足主流中小衛星組網發射比較實用的運載能力。為完成“一箭14星”任務,研製隊伍採用了直徑3.35米整流罩,相比於同規模固體運載火箭,可為有效載荷提供更大的包絡空間。

  捷龍三號火箭採用了航天科技集團第四研究院研製的裝藥量最多、推力最大的高性能纖維纏繞復合材料殼體整體式固體發動機,發動機直徑2.65米,裝藥量71噸,推力達到200噸。

  此次任務首次完成了中國火箭海上熱發射,實現了從海上冷發射到海上熱發射的跨越。由於箭體規模增大,研製團隊創新性地採用了框式導向海上熱發射方案,攻克了待發穩定性、離架安全性、燃氣流排導和熱防護設計等技術難題,在確保發射安全性前提下,有效縮短了發射流程,降低了發射成本。同時,火箭採用了國內航天領域動力電壓最高、功率級別最大的機電伺服系統。

  此外,研製團隊先後攻克了高剛度作動器設計技術、大噴管負載穩定控製算法設計技術、低氣壓環境適應技術等多項關鍵技術,保障了捷龍三號的高性價比和快速響應。在研製過程中,大量採用了“天巽”“天行”“天際”“天象”等多個“天”系列自主可控工業軟件,實現了由國外工業軟件向自主可控轉變和地面實物驗證向仿真設計轉變,減少了大量實物地面試驗,有效提高了設計效率。地面測發控系統更加簡潔、智能,集成度和智能化程度高,擁有“最強大腦”,可實現筆記本“一鍵式”發射。

“捷龍三號”通過公路運輸轉運至海上發射母港。航天科技集團一院所屬中國火箭公司供圖
“捷龍三號”通過公路運輸轉運至海上發射母港。航天科技集團一院所屬中國火箭公司供圖

  海上固定發射平台正在論證中

  金鑫介紹,捷龍三號首飛成功,有力推進了我國固體運載火箭系列化。目前,捷龍系列運載火箭已經具備500公里太陽同步軌道運200千克至1.5噸的能力,整流罩直徑覆蓋1.2米至3.35米,運載能力梯度合理,可為用戶提供更加靈活、成本更優的發射服務。

  捷龍三號火箭採取批量生產貯存模式執行發射任務,通過公路運輸轉運至海上發射母港(海陽港)滾裝上發射船,運輸距離不超過6公里,運輸用時不超過2小時。進入預定海域,發射流程不超過48小時。將具備年產20發火箭和周轉貯存3發火箭的能力,大幅提升固體火箭發射能力,真正實現海上發射高頻次和批量化,助推我國商業航天發展。

  目前,山東東方航天港正在建設更加專業的海上發射船,並論證海上固定發射平台,持續降低海上發射對火箭的要求,提高海上發射的經濟性和靈活性。“目前,我們正在規劃更大規模的捷龍四號固體運載火箭,500公里太陽同步軌道運載能力將達2.5噸,並積極探索液體火箭海上發射能力,未來將實現更加完備的‘冷熱兼備’‘固液兼容’‘固定+機動’‘一次出海多次發射’海上發射能力。”金鑫說。

  新京報記者 張建林

 

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