新时代长征系列运载火箭的发展过程
(图片来源:火箭原图来自中国运载火箭技术研究院、百度百科,作者有加工)
除此之外,还可以将3.35m和2.25m模块单独作为火箭芯级使用,成为新的中、小型系列火箭,以替代使用剧毒燃料的“老长征”系列。
此后,长征五号火箭的方案经历过一些更改,到了2009年与2010年,原本作为长征五号系列中衍生型号的小、中型火箭分别独立出去,形成了长征六号与长征七号两个新系列,长征五号系列中仅剩下5米芯级直径的大型火箭。同时为了避免像过去CZ-2C、2D运力重叠的情况,长征五号最初的6个方案中只保留了LEO与GTO运力最大的两个方案,就是现在的长征五号和刚刚成功发射的长征五号B火箭,其他运力范围的发射任务由后来发展出的长征六号与七号承担。
长五B发射
(图片来源:江程杰)
长征六号设计之初为长征五号计划中的小型运载火箭,后于2009年从计划中独立出来单独发展,采用了长征五号计划中研发的高压补燃循环液氧煤油发动机YF-100,和利用同样技术开发的YF-115,同时配合2.5m、3.5m两种直径模块。
相比起长征五号追求最大运力,长征六号的目标则是轻小载荷的发射。其最大太阳同步轨道运载能力只有1吨,解决了我国没有小型运载火箭的问题,满足了微小卫星的发射需求,此外,她还具备较低的发射成本和快速准备能力。
低发射成本并不代表不可靠,长征六号设计时遵循着“简单即可靠”的设计原则,搭配以严格的质量管理措施,其可靠性达到了0.98,比承担载人任务的“神箭”CZ-2F的可靠性(0.97)还要高。
随后,研究人员们在基础型CZ-6的基础上将一二级尺寸加大,二级直径加粗至3.35米,并捆绑了四个固体燃料助推器,就变成了我国首型“混合燃料”火箭——长征六号改。
拥有固推鲜明特色尾焰的长征六号改
(图源:新华社)
长征七号(CZ-7)最早的计划其实是在CZ-2F的基础上进行改进,项目代号是CZ-2F/H,“H”就是“换发”的意思,即将老旧的使用偏二甲肼/四氧化二氮剧毒燃料的YF-20系列发动机更换为CZ-5项目中正在研制的性能更好、燃料无毒还便宜的YF-100和YF-115型液氧煤油发动机。
与CZ-5早期发展方案类似,CZ-7也可以通过类似于搭积木的方式搭配不同的助推器与二三级,形成不同子型号,以发射多种不同重量等级的卫星。
为了方便区分之后有可能出现的不同模块搭配的火箭子型号,对其进行了重新命名,名称为CZ-7XYZ。
其中X是级数,Y是助推器个数,Z是助推器类型。
使用固体燃料助推器的构型用S表示,对液体燃料助推器省略。
有上面级的构型增加/上面级加以区分,其中芯二级采用氢氧发动机的构形,增加(HO)加以区分。
例如捆绑2个2.25m直径的液体燃料助推器,芯二级采用氢氧发动机的2级半构型命名为CZ-722(HO),后续发展成为CZ-8运载火箭。而归功于“模块化”、“组合化”的设计思路,CZ-8也可以取消两台助推器变为2级构型(此时构型即CZ-720HO),无需大规模更改设计,可以更高效的满足任务要求。
两种构型的CZ-8运载火箭
(图源:中国航天科技集团)
又比如把长三甲系列的氢氧燃料三级装到CZ-7基本型上,就成了长征七号改(CZ-7A),代号CZ-734,可以用于发射6-7吨重的GTO载荷。遗憾的是,2020年三月CZ-7A的首次发射就遭遇了失败。
但道路是曲折的,前途是光明的。 仅仅一年后,2021年3月12日CZ-7A在中国文昌航天发射场201工位发射升空,任务取得圆满成功!
除了长征五、六、七号之外,利用新型固体燃料弹道导弹技术改进的长征11号、快舟系列运载火箭以其快速响应、快速发射的优越特性,与同样可以快速发射的CZ-6在近年来的小卫星发射活动中占据了一席之地,可谓“固液两开花”。
长征11号运载火箭的起飞质量仅57.6吨,SSO运载能力400-700kg,最大的亮点在于其超短的发射准备时间,只需要24小时就可以完成星箭技术准备和发射任务,实现卫星的快速组网和补网,可以满足在发生突发事件时应急快速发射的需求。除此之外,很多微小卫星需要发射的轨道差异较大,同时安装在中型火箭上通过“搭车”的方式发射升空又要等很久,但如果直接使用小型火箭发射,则可以根据自身需求定制轨道参数,还可以在很短的时间内就将卫星发射升空,这在商业卫星领域的诱惑力是巨大的。