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長征一號運載火箭

中國于1965年下半年開始研制第一枚國產的運載火箭,目標將中國的第一顆人造衛星“東方紅一號”送入太空,使中國躋身于世界航天大國的行列。

1970年4月24日,長征一號運載火箭將我國第一顆人造地球衛星——東方紅一號成功送入太空,使中國成為前蘇聯、美國、法蘭、日本之后世界第五個獨立發射衛星的國家。

長征一號運載火箭是在東風三號中程彈道導彈的基礎上研制的。長征一號運載火箭于1965年開始研制。該火箭共進行兩次衛星發射,成功率100%,另一次發射時間是1971年。

長征一號運載火箭為中國國產的首枚三級火箭。火箭的一、二級采用二級改進型的東風三號中程彈道導彈,第三級使用新投入生產的GF-02固體火箭發動機。

長征一號運載火箭共進行四次衛星發射,三成一敗,成功率達75%,其他三次發射時間為1969年、1970年和1971年。

火箭名稱長征一號運載火箭火箭高度29.860米
起飛質量81570千克級數三級
運載能力300千克(440公里圓軌道, 傾角70度)研制時間1965年
研制國家中國

長征一號介紹

長征一號是為發射我國第一顆人造地球衛星東方紅一號而研制的三級運載火箭。它的一、二級火箭采用當時的成熟技術,并為發射衛星做了適應性修改,第三級是新研制的以固體燃料為推進劑的上面級。1967年11月,決定由中國運載火箭技術研究院負責研制。1968年初,完成了火箭的總體設計,之后又用了兩年左右的時間完成了各種大型的地面試驗。1970年4月24日,長征一號火箭首次發射,將中國第一顆人造地球衛星東方紅一號順利送入軌道,發射獲得圓滿成功。1971年3月3日,長征一號火箭第二次發射,把實踐一號科學試驗衛星準確送入軌道,又一次取得圓滿成功。相對于70度傾角、440公里高的圓軌道,長征一號火箭的運載能力為300千克,此火箭共進行了兩次發射,均獲得成功。長征一號的研制成功,揭開了我國航天活動的序幕。

為了提高長征一號火箭的運載能力,適應國內外小型衛星發射市場需求,根據長征一號改進的長征一號丁運載火箭正時刻準備著進入發射市場。長征一號丁的低軌道(185千米)運載能力為850千克,地球同步軌道的運載能力為200千克。

型號

長征一號

長征一號運載火箭是一種三級火箭,主要用于發射近地軌道小型有效載荷。火箭全長29.86米,最大直徑2.25米,起飛重量81.6噸,起飛推力112噸,能把300千克重的衛星送入440公里高的近地軌道。1970年4月24日,長征1號運載火箭成功地將“東方紅一號”衛星送入預定軌道,奠定了長征系列火箭發展的基礎。

長征一號乙

長征一號乙運載火箭也被稱作“長征一號馬杰”。是長征一號的第一個改進方案。方案提出使用意造馬杰火箭的第三級意麗絲固體火箭發動機來替換國產的第三級GF-02固體火箭發動機。火箭的一、二級沒有更變。但當時因缺乏資金所以沒有向意大利購買馬杰火箭的第三級,長征一號乙也沒有投入生產。

長征一號丙

長征一號丙運載火箭也沒有投入生產。第一、二級使用長征一號的發動機,保留不變,而第三級使用更先進的四氧化二氮偏二甲肼固體燃料,使火箭的近地運載能力提高到半噸。1984年首次成功測試第三級發動機,但因種種原因,中國運載火箭技術研究院于1988年取消了長一丙工程。

長征一號丁

長征一號丁運載火箭是長征一號運載火箭的改進型。主要的改進有:提高一子級發動機推力;提高二、三子級性能;采用“平臺-計算機”全慣性制導。經過改進,長征一號丁火箭可以發射各種低軌道衛星,并已投入商業發射。

1990年代初,中國運載火箭技術研究院再次把長征一號的改進課題搬到了研討桌上,提出了長征一號丁(簡稱:長一丁,CZ-1D)。方案中提到將長一丙工程的碩果,新研制的四氧化二氮偏二甲肼固體第三級發動機,作為長一丁的第二級。第一、三級保留不變。1995年首發成功,2002年最后發射。雖然長一丁有740千克的近地能力和440千克的地同步能力,但因長一丁的幾次任務均為亞軌任務,所以還不能算作航天火箭任務。截至現在尚未進行外太空的航天運載任務。

長征一號運載火箭參數

第一級

高度:17.835米

直徑:2.250米

空重:4070公斤

總重:65250公斤

發動機:YF-2

推力:1020千牛頓

比沖:2349牛·秒/公斤

推進時間:140秒

燃料:硝酸-27S/偏二甲肼

第二級

高度:7.486米

直徑:2.250米

空重:2270公斤

總重:13550公斤

發動機:YF-3

推力:294.2千牛頓

比沖:2746牛·秒/公斤

推進時間:102秒

燃料:硝酸-27S/偏二甲肼

第三級

高度:4.565米

直徑:固體發動機2.250米

裙端1.500米

空重:400公斤

總重:2200公斤

發動機:GF-02

推力:111.0千牛(平均)

比沖:2472牛·秒/公斤(平均)

推進時間:約40秒

燃料:聚硫橡膠固體推進劑

長征一號設計原則

長征一號一二級采用遠程導彈原型不作修改,第三級采用固體火箭。衛星和固體火箭包羅在整流罩內不受氣流的沖刷和加溫。固體三級自旋穩定(180轉/分),二級關機后,以噴射氮氣的姿態控制發動機來保持滑行段的穩定飛行。

研制細節

故障方案

由于長征一號是第一次研制的運載火箭,為防止火箭在飛行過程中出現一些故障,科研人員預先為火箭提供了一些解決方案。如火箭滑行段和三級固體火箭出現故障,衛星墜落,觸及大氣層,會產生很大過載,衛星上的過載開關會切斷播放東方紅的樂曲。這樣可以避免衛星唱著東方紅樂曲落地后產生的不良后果。

整流罩研制

長征一號運載火箭整流罩包羅體積大,要求平行分離,分離速度≥5.5米/秒。按照設計采用爆破螺栓解鎖,在火藥作用下實施兩個半罩分離。由于開始設計時科研人員把兩個半罩看成是剛體,按照剛性體進行計算,使用火藥量過小,獲得分離速度不夠,多次試驗達不到分離速度要求。實際上整流罩是一個彈性體,彈性體容易變形,會吸收很多火藥的能量,使分離的能量大為減少。為了滿足分離速度要求,科研人員一方面采取了成倍加大火藥量,另一方面強化整流罩的剛度,整流罩部分結構采用了剛度大的鋼鐵組合件代替原來鋁組件,使火藥能量傳遞到兩個半罩,實施快速分離,滿足了5.5米/秒分離速度的要求。

滑行段推進劑晃動的控制問題

長征一號滑行段推進劑箱內有剩余的液體,它的晃動按失重場推導出來的公式計算(頻率和液面高度)水錘大小,液體晃動波可達到推進箱頂。晃動大、噴氮氣簡易姿態控制能力是否能克服晃動引起的水錘作用力,科研人員在討論時眾議紛紛。經研究后科研人員認為,長征一號火箭滑行段軌道的離心力不等于地球質量的吸引力,不是真正的失重場,我們稱為失重。液體波高到一定的程度,出現浪花,吸收很大能量,長征一號火箭滑行段液體波不會升到箱頂。在大多數人統一思想后,在箱底附近增加了一個大阻尼板,以減少晃動。此事請示了錢學森同志,他表示同意。飛行遙測證明,長征一號火箭滑行段飛行是穩定的,沒有受到液體推進劑的影響。

研制歷程

1957年10月蘇聯發射了第一個人造地球衛星,開創了人類征服宇宙的新紀元。中國是火箭的故鄉,自古就有遨游太空的愿望,在世界上第一顆人造地球衛星發射成功僅僅半年后,1958年5月毛澤東主席就在中國共產黨八屆二中全會上提出:“我們也要搞人造地球衛星”。

1960年11月5日,我國近程導彈發射成功,標志著我國具有生產制造導彈能力了,這項工作得到了全國1450單位的大力支持。

1962年3月21日,我國自行設計的中近程導彈飛行試驗失敗。技術失敗的原因是總體設計沒有把導彈看是一個彈性體,其次是發動機沒有驗收鑒定標準,其三是沒有建立系統工程的體制和研制程序(總設計師建制和17項地面試驗系統工程研制程序)。

1963年4月2日,國防部五院科技委召開年會由錢學森主持,討論通過了第一研究院(以下簡稱一院)提出的“地地導彈技術發展途徑”,確定了導彈技術發展的方向。

1964年6月29日,地地中近程導彈飛行試驗成功,標志著我國能自行設計導彈。

1965年2月18日~3月7日七機部黨委和一院黨委召集會議,經反復討論和研究提出“八年四彈”實施步驟,在1971年要完成,即:近程導彈,中程導彈,遠程導彈和洲際導彈。1965年8月9日經中央專委第十三次會議批準。

1965年4月國防科委提出了十年內我國航天的奮斗目標,7月由中國科學院提出發展我國人造地球衛星規劃方案。10月至11月中國科學院受國防科工委的委托召開我國第一顆衛星方案討論會(代號651),初步確定了衛星方案,運載火箭的總體設計由上海機電設計院承擔,1965年遷北京后改稱七機部八院。

1965年6月中央專委十二次會議決定:將發射人造地球衛星列入國家計劃,由七機部一院負責研制運載火箭。

1966年1月,根據國防科工委要求,七機部第一顆衛星用的運載火箭,第一、二級在遠程液體導彈基礎上進行設計,一院一部于1966年1月27日,結合遠程導彈的實際進行了思考并進行設計。為了迎接八年四彈,調整部內組織結構,由7個研究室擴建為11個研究室。遠程液體導彈和第一顆人造地球衛星運載火箭的任務由的十一室承擔,上級批準并命名為長征一號,發射整個工程代號為“651”工程。

1966年12月26日,我國自行研制的中程導彈首次發射成功,標志我國能研制導彈。

1967年12月,上級決定抽調一部副主任孫家棟等18名技術骨干支援組建空間技術研究院。

1968年11月1,國防科委決定將東方紅一號衛星的運載火箭長征一號任務,由七機部八院移交一院,一院一部于12月與八院(現為508所)完成了交接工作。

1970年2月24日,長征一號合練彈出廠。

1970年3月26日,長征一號用來發射東方紅-1衛星的火箭出廠。

1970年4月14日,周總理在人民大會堂福建廳聽取了長征一號技術征地測試檢查情況,東方紅衛星測試檢查情況以及發射準備情況。16日周總理同意摘掉過載開關,批準長征一號火箭轉往發射陣地。

1970年4月20日,周總理通過國防科委轉告前方陣地執行任務的同志:“安全可靠,萬無一失,準確入軌,及時報告”。

1970年4月23日,毛主席批準發射我國第一顆人造地球衛星,東方紅1號。

1970年4月24日,下達15分鐘準備口令時,郭清團長傳達周總理指示“工作要準確,不要慌張,要沉著謹慎地把工作做好”。

1970年4月24日21點35分44秒長征一號升空,21點45分23秒衛星入軌。東方紅樂曲歌聲響徹太空,震動了世界。

長征一號運載火箭
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最新更新:2015-09-03 15:01
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