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长箭问天 逐梦苍穹 上海航天技术研究院第200发长征火箭发射圆满成功

来源:上海航天技术研究院 日期:2023-11-03



2023102443

长征二号丁运载火箭

在西昌卫星发射中心点火升空

顺利将遥感三十九号卫星

准确送入预定轨道

发射任务取得圆满成功

遥感三十九号卫星分别由中国航天科技集团有限公司五院、上海航天技术研究院抓总研制。这是我国长征系列运载火箭第492次发射,也是上海航天技术研究院抓总研制的长征系列运载火箭第200次发射。

从长征四号甲火箭成功首飞35年来,上海航天长征火箭与时俱进、开拓创新、加速发展,用30年实现了第一个100发,用5年实现了第二个100发。在逐梦苍穹的征途中,长征四号、长征二号丁、长征六号、长征六号甲火箭应势而起,以奋斗作答卷,用成功写传奇,在服务国家重大战略和推动航天强国建设中谱写了辉煌篇章。

薪火相传,塑造上海航天长征火箭品牌

在充分继承风暴一号火箭和长征三号火箭研制经验的基础上,上海航天自力更生、艰苦奋斗、奋发图强,于198897日实现长四甲火箭成功首飞,开启了上海航天技术研究院抓总研制的长征系列运载火箭200发的起点。35年来,上海航天长征火箭逐步形成了覆盖多种不同轨道、满足不同吨位、不同构型卫星发射需求、可提供全天时、全天候、多基地的发射服务综合能力,从常温到低温,从单芯级到固液捆绑,从几年一发到一年超三十发,不断转型升级,从成功走向成功,用一次次腾飞有力支撑国家空间战略实施,以过硬的技术、稳定的质量、持续的创新塑造了上海航天优质火箭品牌。

长征四号系列火箭跻身“百发俱乐部”

长征四号系列火箭发展伊始,与20世纪70年代我国通信卫星和气象卫星的发展紧紧联系在一起。1975331日,中央军委第八次常委会议讨论通过了《关于发展我国卫星通信问题的报告》,并转报中共中央,得到了毛泽东主席批准。从此,卫星通信工程正式列入国家计划。该工程最初明确由长征三号运载火箭发射东方红二号卫星。为保证该工程按时完成,当时的七机部决定由上海研制一型常温推进剂三级运载火箭。作为另一方案,最初该火箭被命名为新长征三号运载火箭,1982年后更名为长征四号运载火箭。198448日,长征三号运载火箭在西昌卫星发射中心成功将东方红二号卫星送入预定轨道,长征四号作为卫星通信工程另一运载火箭的使命自然结束。在此期间,气象卫星等遥感卫星发展需求逐渐兴起,1985年原航天工业部明确长征四号改型火箭承担风云一号气象卫星发射任务,命名为长征四号甲火箭。

上海航天十年磨一箭,随着单层薄壁共底贮箱等多项核心技术的突破,198897日,长征四号甲火箭在太原卫星发射中心成功首飞,将风云一号气象卫星送入预定轨道,开创了我国大型运载火箭首飞一次成功的新纪录,使中国成为世界上第三个能够独立发射太阳同步轨道卫星的国家。199093日,长征四号甲火箭又进行了第二次发射,将3颗卫星同时送入预定轨道。

19892月,原航天工业部明确长征四号甲火箭改进后用于发射资源一号卫星。面对风云业务星、资源系列卫星、微波遥感卫星等更广泛的任务需求,19939月,016发火箭组批投产,正式命名为长征四号乙火箭。长征四号乙火箭进行了多项技术改进:新研3种直径旋转分离整流罩;二级主发动机提高比冲,动力系统提高可靠性;增设剩余推进剂排放系统;采用基于VXI体制的一体化远距离测发控系统。长征四号乙运载火箭于1999510日在太原卫星发射中心成功首飞。

随着遥感卫星的功能、寿命等不断增强,迫切需求性能更高、适应性更强的运载火箭。19993月,上海航天起动了长征四号乙改进型火箭(后被命名为长征四号丙运载火箭)的研制工作,采取了包括三级发动机的二次起动技术等161 项技术状态更改,实现火箭运载能力大幅增长,同时提高了火箭一箭多星发射能力,可满足更多种类卫星的发射需求。长征四号丙运载火箭于2006427日在太原卫星发射中心成功首飞。目前长征四号运载火箭700公里太阳同步轨道运载能力可达3吨,已成长为适应性强、可靠性高、经济性好和发射周期短的主力型火箭。

35年来,长征四号火箭共实施103次发射,以实际行动支撑世界一流军队建设和航天强国建设,成功将风云、资源、遥感、实践、试验、高分、天绘、环境、海洋、陆探系列卫星以及嫦娥四号中继星等多种类共计173颗卫星送入预定轨道,成为我国第二个进入“百发俱乐部”的火箭型号。

长二丁火箭发发成功创纪录

长征二号丁运载火箭是在长征四号甲火箭基础上改进设计而成的常温液体推进剂两级运载火箭。1990年,为研制承担返回式光学观测卫星发射,具有可靠性高、经济性好的运载火箭,国防科工委下发了立项批复,明确了长征二号丁火箭的研制任务。上海航天各单位全力以赴、迅速紧锣密鼓开展研制工作。

长征二号丁火箭研制充分继承了两发长四甲火箭的成功经验,通过小型化、模块化的设备和大规模集成电路的应用达到了世界同期先进水平。199289日,长征二号丁火箭首次发射返回式卫星即获成功,正式成为了中国长征系列火箭家族中的一员。长征二号丁火箭的首飞成功在当时具有特殊的意义。上世纪90年代初中国发射休斯公司研制的澳大利亚卫星遭到失败,使中国航天界承受着巨大压力,长二丁火箭研制团队背负着巨大的压力,领受了“只能成功、不许失败、没有退路”的军令状,背水一战,首飞即获成功,成就了中国航天史上的“龙抬头”。1994年和1996年在国内火箭发射连续失利的形势之下,长征二号丁火箭分别于199473日和19961020日发射成功,再次实现了两次“龙抬头”。连续三发三成,被称作中国航天的三次“龙抬头”,扭转了中国航天的被动局面。长征二号丁火箭凭借连续成功的优异成绩,被原中国航天工业总公司授予“优质运载火箭”称号。

不仅如此,长征二号丁火箭配合上海航天技术研究院抓总研制的“远征三号”上面级,使火箭具备200公里到2000公里多星部署和星座快速组网能力,可承担中小型航天器多样化发射任务,进一步丰富了长征二号丁运载火箭的任务能力,填补了国内“多星异轨”发射部署的空白,整体达到国际先进水平。

至今,长征二号丁火箭共实施83次发射,成功发射了“悟空号”暗物质粒子探测卫星、“墨子号”空间量子实验卫星、“碳卫星”二氧化碳观测科学实验卫星、“羲和”号太阳双超卫星,开启了我国多个领域的空间实验探测工程,成为助力科学家探测太空的天梯;高精度发射土耳其卫星,为长征运载火箭树立良好国际声誉,并多次承担国际发射服务,成为世界航天舞台一道亮丽的名片;一箭41星的骄人战绩,刷新了中国一箭多星的发射纪录。2022年,长征二号丁火箭在酒泉、太原、西昌三大发射中心实现1515胜,创下我国运载火箭单一型号年度发射新纪录。

长六火箭开启新一代运载火箭新时代

研制无毒无污染的新一代运载火箭,是我国运载火箭发展新的里程碑。新一代运载火箭遵循“三个模块、两型发动机、一个系列”的总体思路,贯彻“通用化、组合化、系列化”的设计思想,通过长征五号、六号、七号运载火箭构建型谱,形成大、中、小阶梯式运载能力覆盖。其中长征六号运载火箭的定位为最简构型的小型运载火箭,作为中国新一代运载火箭系列的首飞型号,担负为后续型号进行方案验证的任务,肩负着“探路先锋”的角色。

20087月,中国航天科技集团有限公司明确新一代小型运载火箭由上海航天技术研究院负责研制;200812月,以立项综合论证报告通过评审为标志,长征六号运载火箭正式进入研制阶段;20098月,长征六号运载火箭正式获得立项批准。

长征六号火箭的研制充分发挥小型火箭快速发射特点,紧贴用户快速响应和灵活机动的需求,形成了“三平”快速发射方案。经过七年的研制,攻克了以大温差夹层共底贮箱、全透波复合材料整流罩、液氧自生增压、高压补燃发动机燃气滚控、液体运载火箭整体运输起竖等为代表的90余项重大、关键技术,自主创新成果十余项,发射可靠性0.98,达到国际先进水平。2015920日,长征六号火箭在太原卫星发射中心成功首飞,“一箭20星”创造了中国航天一箭多星发射新纪录,拉开了我国新一代运载火箭投入使用的序幕,标志着我国在运载火箭现代化、推进剂无毒无污染领域迈出了坚实一步,为我国新一代运载火箭型谱构建和系列化发展作出了重要贡献,具有里程碑意义。

从立项至今,长征六号火箭共实施11次发射,灵活多样的一箭多星、“拼车”服务为小卫星发射市场带来新气象,拓展了我国运载火箭发射服务新模式。2021427日,长征六号遥五火箭成功将9颗卫星送入预定轨道,完成首次商业“拼车”发射工作,成为国内运载火箭商业发射的“先行者”。面对日益蓬勃的商业卫星市场的发射需求,长征六号火箭紧跟国际商业发射市场趋势,通过“拼车”发射满足多颗主星的发射需求,具有发射成本低、任务适应性好等特点,有效提升了火箭的任务适应性和市场竞争力。

长六甲成为国内首款“混动”火箭

面对近地轨道卫星突破现役发射低轨运载型号的运载能力上限,为满足中大型航天器的发射需求,优化新一代运载火箭能力台阶,填补国内火箭型谱空白,推动运载火箭更新换代,适应运载火箭装备技术创新发展,同时降低无毒无污染运载火箭产品成本,提升发射效费比,上海航天技术研究院于2010年提出了固液捆绑火箭发展思路。

201810月,长征六号改进型中型运载火箭正式获批复立项,优先研制基本型两级半构型的长征六号甲固液捆绑运载火箭。型号队伍突破了固液捆绑、发动机健康诊断、无人值守等关键技术,实现了我国首次固体助推与液体芯级的“跨界合作”,充分发挥液体发动机性能高、工作时间长和固体发动机推力大、使用维护简单的双重优势,实现火箭可靠性更高和性价比更优,打造出国内首款固液混合运载火箭。

2022329日,长征六号甲运载火箭在太原卫星发射中心成功首飞,新一代运载火箭再添新成员,也打响了上海航天技术研究院“十四五”运载领域新型号首飞的开局之战。20221112日,在首飞7个月后,长征六号甲运载火箭再次升空,发射任务取得圆满成功,创造了我国新一代运载火箭首飞当年即转入应用发射的新纪录。2023910日,长征六号甲运载火箭一箭三星发射任务取得圆满成功。短短一年半,长征六号甲运载火箭以三连胜的战绩从长征系列的“新生”变为“优等生”。

敢为人先,创新驱动引领火箭新发展

35年来,上海航天技术研究院始终坚持创新驱动发展,不断推进科技创新和转型升级,长四甲火箭在国内首次采用数字式控制系统,并开创了我国运载火箭领域全自动测发控的先河;长二丁火箭发发成功,首次应用动力调谐陀螺平台(小平台)技术,刷新了我国一箭多星发射的新纪录;长四乙火箭在国内首次实现一体化远距离测试发射控制;长六火箭是国内首次采用“三平”测发模式的液体运载火箭,上海航天技术研究院控制系统冗余技术、总线技术不断迭代提升;长六甲火箭是我国首款固液捆绑中型运载火箭,实现了我国中型运载火箭由纯液构型向固液捆绑构型的跨越式发展。上海航天技术研究院长征系列火箭以成功树品牌,在国际市场赢得良好声誉。

198897日,长四甲火箭在太原卫星发射中心首飞成功,顺利将风云一号气象卫星送入预定轨道,开创了我国大型运载火箭首飞一次成功的新纪录,使中国成为世界上第三个能够独立发射太阳同步轨道卫星的国家。长四甲火箭国内首创采用压差设计的三级单层薄壁共底贮箱,针对箱底、筒段厚度薄的特点,攻克了薄板单面两层焊接技术、复杂边界条件下锁底焊缝焊接技术等,实现了贮箱结构质量轻型化,为长四火箭成为国内运载效率较高的常温液体运载火箭作出了重大贡献。1991年,长征四号甲运载火箭荣获国家科技进步特等奖。

逆水行舟,不进则退。上海航天技术研究院持续提升火箭共底贮箱先进设计与制造技术,长征六号运载火箭在国内首次采用PMI泡沫作为夹层的二级“大温差共底贮箱”,实现了液氧煤油200K温差双侧承压推进剂贮箱的有效隔热,攻克了超低温夹层共底泡沫热压、仿形加工以及胶接技术,标志着我国首次研制成功了泡沫低温夹层共底,其设计及制造技术水平处于国内领先水平。

1999510日,长征四号乙火箭发射风云一号气象卫星C星,首飞任务取得圆满成功,此次发射在国内首次成功实施了火箭末级剩余推进剂排放操作,为空间碎片减缓作出了重要贡献。

在继承长征四号火箭国内首创的三级全程氦气定压力增压技术的基础上,长征六号火箭不断创新,在国际上首次提出高压补燃液氧煤油发动机“氧箱自生增压”方案,与常规的氦气增压方案相比,氧箱自生增压方案结构简单、重量轻,可降低系统复杂性和成本,具有较高的经济效益;突破了杂质气体冷凝结冰堵塞安全阀内部通道、输送系统滤网和地面试验验证等难题,实现了氧箱自生增压,有效提高了系统可靠性。

2006427日,长征四号丙运载火箭发射遥感卫星一号,首飞任务取得圆满成功,国内首创常温推进剂三级发动机二次起动技术,创造了二次起动首飞成功的国际先例。为满足大卫星对火箭运载能力的迫切需求,长征四号丙火箭将三级原有的“整段连续工作”模式改为“两段连续工作、中间插入滑行段”模式,使火箭中高轨运载能力成倍增长,满足卫星对火箭运载能力的迫切需求,填补了国内空白,达到了世界同类先进水平。

为实现高空两次起动,上海航天技术研究院攻克了微重力浅箱推进剂管理难题,采用“连续力+固体正推”的推进剂管理方案,确保推进剂可靠沉底,历经推进剂晃动模拟试验、落塔试验等试验验证,最终建立了一套完善、稳妥的推进剂管理系统。牵头发动机研制单位对三级发动机进行了重大技术改进,解决了发动机热泵起动等一系列技术难题,增加了排放、吹除系统,改进了排空系统,从而具备二次起动能力。

2015920日,长征六号运载火箭“一箭20星”首飞成功,创造了中国航天一箭多星发射的新纪录,拉开了我国新一代运载火箭的序幕。长征六号运载火箭是我国第一款采用“火箭整体水平测试、星箭整体水平对接、星箭整体水平运输起竖”的“三平”测发模式的液体运载火箭。

长征六号运载火箭突破了全箭整体运输、快速起竖定位、机动集成起竖臂等快速发射技术;研制了全箭自动导航定位、整体翻转起竖的整体运输起竖系统;通过双激光雷达定位和多轮转向微动控制等技术实现百吨级自行式运输车毫米级高精度自动控制;解决了高精度自动定位、简易脐带塔和快速回倒等技术难题,实现了无固定塔架依托的简易条件下火箭测试发射;研制了车载方舱式一体化地面测发控系统,实现了对测试数据的实时监控和快速自动判读。长征六号运载火箭“三平”测发模式在我国液体运载火箭领域具有重要的技术验证和示范带动意义,为我国液体运载火箭测发模式的创新提供了新的途径。

2022329日,长征六号甲运载火箭在太原卫星发射中心首飞成功,是我国首款固液捆绑中型运载火箭,火箭充分结合了液体发动机性能高、工作时间长和固体发动机推力大、工作可靠、使用维护简单的技术优势,实现了我国中型运载火箭由纯液构型向固液捆绑构型的跨越式发展。

长征六号甲火箭攻克了大推力固体动力与长时间液体动力优化匹配技术、固体助推器捆绑与分离技术、捆绑点大集中力扩散技术、助推前过渡段大尺寸铸造技术、固体捆绑和液体芯级联合摇摆姿态控制技术、固体助推器落区精确控制技术、70吨级固体助推器安全快速高精度对接技术、基于固液捆绑火箭固体与液体刚度差异大的高精度动力学建模技术、复杂力热环境预示及防护技术、发动机健康诊断、无人值守等关键技术,并首次采用了伺服系统在线故障诊断和重构技术,提升了火箭飞行可靠性和可重构性。长征六号甲火箭首飞圆满成功,实现了上海航天技术研究院运载火箭700公里SSO轨道5吨级能力覆盖,并创造了我国新一代运载火箭首飞当年即转入应用发射的新纪录。

不忘初心,为航天强国建设再立新功

上海航天不忘初心、接续奋斗,以“严慎细实”的作风和“以奋斗者为本”的理念,造就了一次次的圆满成功,以跬步至千里。面对新形势、新任务、新要求,上海航天长征火箭朝着能力更强、模式更广、效率更高、成本更低的方向发展。作为我国运载火箭的重要抓总单位,上海航天技术研究院将树牢舍我其谁的使命感、逆水行舟的紧迫感,求新应变,踔厉奋发,推动运载领域高质量发展,在新征途上谱写上海航天运载火箭新的荣耀。

把握“能力提升”的主旋律,以更全面能力支撑国家空间任务实施

火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大。持续提升运载能力是上海航天不懈的追求。上海航天技术研究院将持续提升现役火箭运载能力,发展能力更大的火箭型号,在突破低温动力和固液捆绑技术的基础上,提早布局新箭体直径、通用芯级捆绑、高性能末级等拓展手段,攻关制约运载系数提升和动力性能提升的关键技术,稳固上海航天在中低轨发射的优势地位、拓展中高轨发射能力,实现产品升级与市场需求的无缝衔接;在提升单发运载能力的基础上,进一步提升高密度发射能力,支撑大型星座快速组网等典型任务实施,切实提升我国运载领域在进出太空、利用太空、探索太空方面的能力和效益。

紧跟“技术变革”的大趋势,以颠覆性创新推动领域技术跨代发展

下一个“百发”周期,“变革”必将成为新的主题。当前运载领域以可重复使用技术为代表,航天的模式、技术、管理被重新定义,在全球掀起了运载领域技术变革的热潮。上海航天技术研究院将以颠覆性技术创新,为领域发展带来新动能。将以运载火箭跨代升级和支撑主业领域后续长期发展为目标,以体系论证和型谱规划为牵引,细致梳理刻画下一代运载火箭发展图景,形成清晰的中远期领域发展脉络,理清关键技术谱系并扎实推动技术攻关,着力突破运载火箭重复使用技术,争当国内可重复使用工程应用先行者,保持长征火箭旺盛的生命力,保持中国航天的强大竞争力。

落实“三高”全面发展要求,以更先进模式助力运载产业转型升级。

发射市场需求的持续扩大是机遇,商业航天模式的兴起是挑战,数字化智能化技术的发展是催化剂,以新型举国体制推动运载产业发展正当其时。将紧密围绕“三高”全面发展要求,通过数字化、科研生产模式优化两条主线,驱动运载领域在设计、生产、测发、产保、产品、创新六个主要方面的能力迅速提升和模式快速转变,实现领域科研生产模式转型升级。支撑更加高效的体系化协同,引领技术创新的快速闭环和快速迭代;在型号研制、产品选用、流程管理等方面贯彻市场化理念,探索新的管理模式、管理方法;提升信息技术和管理工具,提高管理和运营效率,持续降低成本;通过新产业基地的拓展、商业发射场工位建设、商用发动机战略合作,提升上海航天运载火箭产业化布局,推动批量化规模迈上新台阶。

传承“成功文化”,以最优质服务塑造上海航天长征系列火箭品牌

坚持不懈推动高质量发展,确保国家重大航天任务的圆满完成。坚定“三个惟有”理念,保持清醒头脑、空杯心态,继续发扬“严、慎、细、实”的作风,传承“六严”文化(严格执行上级的各项规定,严格按研制程序办事,严格技术要求,严格地面试验,严格落实行政、技术两条指挥线的岗位责任制,严格全过程质量控制)和“实干+”文化( 实干+初心、实干+创新、实干+匠心、实干+齐心),始终把狠抓质量可靠性摆在首要位置,不断创新管理模式,持续强化作风、压准压实责任的同时,应用数字化手段实施精准在线产保,为高质量保证成功赋能。牢固树立服务意识,以过硬的技术和融洽的协作,为用户铺平建功太空的第一步。以稳定的质量维护来之不易的“长征”品牌,用持续的成功增添新的功勋。

习近平总书记指出:“发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。”新的里程碑,走过的是时间、是数字,收获的是能力、是信心。迈上新征程,上海航天将以高度的政治责任感和使命感,以推动世界一流航天企业和支撑世界一流军队建设为己任,以更先进的技术、更可靠的产品、更过硬的作风,为推动我国全面建成世界航天强国作出更大贡献。

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