先鋒號運載火箭

“先鋒號”運載火箭是美國政府批准研製的第一種未以飛彈型號為基礎發展的專用運載火箭，是美國用於將衛星送入地球外太空軌道的第一個運載火箭。

從1957年到1959年，“先鋒號”運載火箭先後進行了14次發射試驗，只有3次發射成功地將衛星送入軌道，遠未達到預期的目標。先鋒號運載火箭是美國和前蘇聯之間太空競賽的重要組成部分。

基本介紹

• 中文名：先鋒號運載火箭
• 外文名：The Vanguard rocket
• 國家：美國
• 分類：三級火箭
• 有效載荷：25kg（500km圓軌道）
• 箭體高度：21.95m
• 最大直徑：1.14m
• 起飛質量：10.2t
• 總發射次數：14次
• 成功次數：3次

概述

“先鋒號”運載火箭是美國政府批准研製的第一種未以飛彈型號為基礎發展的專用運載火箭。其計畫於1955年7月28日批准，由海軍研究實驗室負責計畫管理並委託馬丁公司（Martin Company）研製。設計工作於1956年春結束，在計畫接近結束時，移交美國國家航空航天局（NASA）管理。經過三次考驗單個部件、系統和程式的發射試驗後，1957年12月6日進行第一次全箭發射，但這次試驗，火箭在發射台上燒毀。1958年2月5日，第二次試驗也失敗了。1958年3月17日，才成功地將1.47kg重的“先鋒1號”試驗衛星送上地球軌道。又經過四次發射失敗後，1959年2月17日成功地發射了“先鋒2號”衛星。此後又有二次發射失敗，直到1959年9月18日，又將“先鋒3號”高空測量衛星送上軌道。計畫到此結束，總共進行了14次試驗，只有3次發射成功，遠未達到預期的目標。

該計畫從開始到完成總投資估計1.11億美元（1958年幣值），其中火箭研製、試驗、製造、發射和飛行操作、後勤保障、遙測及輔助設備費用為0.73億美元（1958年幣值）。

主要技術性能

“先鋒號”運載火箭為3級運載火箭，一、二子級為液體推進級，三子級為固體級。箭體呈細長形，細長比約為19.25，結構質量比約為0.127。箭體的主要材料是鋁合金和鎂合金，總體布局如下圖。箭體全長21.95m，最大直徑1.14m，起飛質量10.2t，起飛推力120.13kN，推重比1.2，到達500km圓軌道的運載能力為25kg。

先鋒號總計布局

一子級發動機，級長13.41m，直徑1.14m，起飛質量8t，結構質量850kg，推進劑質量7.15t，引擎為1台X-405液體發動機，採用液氧和煤油作為推進劑，地面總推力120.13kN，比沖2471N·s/kg，工作時間145s。

二子級發動機，級長5.79m，直徑0.81m，起飛質量1.975t，結構質量400kg，推進劑質量1.575t，引擎為1台AJ10-37液體發動機，採用白色發煙硝酸和偏二甲肼作為推進劑，真空推力33.34kN，比沖2618N·s/kg，工作時間112s。

三子級發動機，級長1.52m，直徑0.46m，起飛質量200kg，結構質量25kg，推進劑質量175kg，引擎為1台X-242固體發動機，採用鉀—高氯酸鹽混合物作為推進劑，真空推力11.77kN，比沖2256N·s/kg，工作時間35s。

整流罩長度2.14m，最大直徑為0.81m，結構質量15kg。

上述數據僅適用於發射“先鋒2號”人造衛星用的型號SLV-4先鋒號運載火箭（Satellite Launch Vehicle - 4）。

飛行程式

“先鋒號”運載火箭首先從佛羅里達州卡納維拉爾角的美國空軍飛彈試驗場發射起飛；經過10s的垂直飛行後，保持一段近似無法向力軌道飛行直至空氣動力不再是危險因素；開始一子級和二子級的分離；在二子級飛行末期，拋棄整流罩，露出三子級和衛星；二子級關機後，按程式轉彎滑行，當T+535s~550s時，二子級分離，並點燃大致與當地地平線平行的三子級；三子級燃燒直至獲得軌道速度；三子級燃盡後減速，專用分離裝置計時器等候26s，然後閉合通向電動機的電路，拔掉電動機的固定銷並使彈簧釋放器旋轉，彈簧給衛星一個約0.91m/s的相對速度，使其與三子級分離。

先鋒號火箭典型飛行軌道

飛行記錄

1. 1956年02月08日，代號TV-0“先鋒號”運載火箭於卡納維拉爾角的美國空軍飛彈試驗場的東靶場發射以驗證火箭發射可行性。
   
2. 1957年05月01日，代號TV-1“先鋒號”運載火箭在東靶場發射進行飛行試驗。
   
3. 1957年10月23日，代號TV-2“先鋒號”運載火箭在東靶場進行發射試驗。
   
4. 1957年12月06日，代號TV-3“先鋒號”運載火箭搭載1.47kg試驗球體在東靶場發射失敗，原因：一子級點火失敗，箭體燒毀。
   
5. 1958年02月05日，代號TV-3備（TV-3BU）“先鋒號”運載火箭搭載1.47kg試驗球體在東靶場發射失敗，原因：控制系統組件出現故障，發動機失控，二子級未點火。
   
6. 1958年03月17日，代號TV-4“先鋒號”運載火箭搭載1.47kg試驗球體在東靶場發射成功，軌道近地點643.7km，遠地點3968.5km。
   
7. 1958年04月28日，代號TV-5“先鋒號”運載火箭搭載一試驗衛星在東靶場發射失敗，原因：二子級繼電器出現故障，未發出信號點燃三子級。
   
8. 1958年05月27日，代號SLV-1“先鋒號”運載火箭搭載0.45kg的IGY衛星在東靶場發射失敗，原因：二子級發動機在主動段末期沒能正確關閉。
   
9. 1958男06月26日，代號SLV-2“先鋒號”運載火箭搭載一衛星在東靶場發射失敗，原因：二子級發動機過早關鍵，導致燃燒壓力過低。
   
10. 1958年09月26日，代號SLV-3“先鋒號”運載火箭搭載地球反射儀在東靶場發射失敗，原因：二子級出現故障。
    
11. 1959年02月17日，代號SLV-4“先鋒號”運載火箭搭載10.8kg的V-2衛星在東靶場發射成功，軌道近地點558.4km，遠地點3321.6km。
    
12. 1959年04月13日，代號SLV-5“先鋒號”運載火箭在東靶場發射失敗，原因：俯仰控制失敗。
    
13. 1959年06月02日，代號SLV-6“先鋒號”運載火箭在東靶場發射失敗，原因：二子級燃料壓力降低。
    
14. 1959年09月18日，代號SLV-6備“先鋒號”運載火箭在東靶場搭載24kg的V-3衛星在東靶場發射成功，軌道近地點513.4km，遠地點3748.1km。
    

從1957年到1959年，“先鋒號”運載火箭先後進行了14次發射試驗，只有3次發射成功地將衛星進入軌道。