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H2A運載火箭

又稱“H-ⅡA”運載火箭

H2A運載火箭是日本H2火箭基礎上,引入了“通用化、模塊化、標準化”而開發的中型多用途運載火箭。火箭是由日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)領導、三菱重工業公司牽頭研發和制造的。該火箭在2001年8月首次成功發射。

火箭名稱H2A運載火箭研制國家日本
火箭高度53米最大直徑4米
發射場種子島宇宙中心首次發射2001年8月

火箭概述

H-2A火箭是日本研制的新一代運載火箭,目前主要包括H2A-202、H2A-2022、H2A-2024、H2A-204等4種型號GTO運載能力從4.15噸到6噸不等。

研制背景

H-2火箭研制成功后,因其造價和發射費用太高(每次發射需要花費1.7億美元),在國際商業衛星發射市場缺乏競爭力;而且,在成功進行了5次發射后,H-2火箭接連出現2次發射失敗,暴露出共可靠性方面存在問題。

在此背景下,日本為滿足21世紀初航天多樣化的發射需求,增強在航天發射市場的競爭力,啟動了H-2A計劃。該計劃于1995年獲批準開始研制進程,1996年8月進入全尺寸設計階段。1999年在H-2火箭連續2次發射失敗被停飛后,H-2A系列火箭的研制進程加快。日本認為當務之急是既要通過成功發射重拾信心,又要在國際航天發射市場占有一席之地,因此把經濟性和可靠性放在最重要的地位。同時為了縮短研制周期并降低研制成本,以H-2火箭為基礎,H-2利用火箭研制和應用中積累的經驗,根據不同分系統的具體情況,將繼承、改進和重新設計3種途徑相結合,研制H-2A系列運載火箭。

在H-2計劃初始階段,為確定日本未來航天活動前景,研究人員經過廣泛調研,建立了H-2火箭后繼型號的任務模型。該模型將發射任務分為迫切需求和潛在需求2類。在研發新型火箭時,通過H-2火箭的不同型號組成一個系列,優先研制滿足迫切需求的型號。這些型號研制成功后,以此為基礎進一步完成滿足潛在需求的型號,使用了分步走的方略來安排研制進度:首先完成標準型火箭,之后再發展大推力型號。根據日本航天的發展狀況航天計劃的調整,后續研制過程中對初始研制計劃中的一些用于滿足潛在需求的型號作了相應的調整。

研制單位

日本三菱重工負責機體、發動機等的組裝和發射的準備工作;石川島播磨重工負責提供向發動機輸送燃料的渦輪泵;IHI航空航天公司負責制造固體火箭助推器;川崎重工承造衛星整流罩;NEC、日本航空電子公司等單位也參加了H2A的開發與研制。

由H2運載火箭改進而來

在H-2A的研制計劃中,由于新型運載火箭是以H-2運載火箭為基礎而研制的,因此H-2A被看作是H-2的后續型號,但由于設計改進幅度很大,兩者只有少數部件相同。

在H-2A研制計劃中,提出了火箭設計改進目標:

1、使系統更為可靠、耐用,可靠性大于97%;

2、增加運載能力和對未來各種有效載荷發射任務的適應能力;

3、提高單位成本的效益,使發射成本降低50%以上,每次發射費用為7700萬~8100萬美元。

為達到此目標,遵循如下設計改進準則:

1、通過研制,形成系列運載火箭,將GTO運載能力由H-2運載火箭的2t增大到3t后,再進一步增大;

2、各型號使用相同的芯級,通過采用不同型號或不同數目的助推器,獲得各種運載能力;

3、優化設計,以便簡化操作、降低成本;

4、采用H-2火箭的研制成果或引進國外技術,使研制工作的技術風險、費用和周期降到最低程度。

遵循這樣的準則,H-2A系列運載火箭在火箭結構設計、發動機、固體助推器和其他許多部件上都比H-2系列有很改進,并且使H-2A的實際發射成本降到8800萬美元(標準型),比H-2火箭的低得多;火箭零部件減少了20%,由原來的35萬個減少到28萬個。另外,在2003年11月進行的第6次H-2A發射失敗后,JAXA根據事故調查的結果,把發射可靠性提到首位,對整個火箭系統重新進行評估,并在此H-2增強型,即帶有4個固體火箭助推器SRB-A的H2A204型火箭已于2006年12月18日成功完成首飛。隨著不斷的努力,H-2A火箭已經成功扭轉了H-2火箭使日本航天面臨的不利局面,并且正在轉向私營公司(三菱重工業公司)商業化運營的模式。

火箭性能

H2A火箭第一子級使用LE-7A液氫液氧主發動機,推力達到110噸,第二子級使用LE-5B液氫液氧主發動機,推力達到137千牛。

H2A運載火箭可以使用3種助推器:推力225噸的SRB-A固體助推器;推力75噸的SSB固體助推器;如果使用2臺LE-7A發動機組成助推器,則可以提供220噸的推力。火箭的運載能力是代表火箭技術水平的一個重要指標,在最大推力情況下,H2A可以將重達9噸的衛星送入太空。

不難看出,日本自主研發的LE-7A發動機在H2A火箭中起到至關重要的作用,LE-7A采用液氫液氧分級燃燒方式,最大真空推力112噸,在發動機結構上,硬件簡單緊湊,易于檢測和維修,是世界上最先進的運載火箭發動機之一。另外,H2A“上面級”發動機(與有效載荷相連的發動機)LE-5B發動機使用了高效的再生膨脹循環技術,也代表了主流發展方向。

H2A運載火箭
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最新更新:2015-07-03 14:06
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