長征二號丙運載火箭

長征二號丙運載火箭

長征二號丙(CZ-2C)由中國運載火箭技術研究院研製的在長征二號火箭的基礎上改進設計一種兩級常規液體運載火箭,採用四氧化二氮/偏二甲肼作為推進劑,主要用於發射低軌和太陽同步軌道衛星。

火箭全長43米,箭體與整流罩直徑均為3.35米,起飛質量242.5噸,近地軌道運載能力為4.0噸,500公里太陽同步軌道運載能力1.5噸。

長征二號丙於1982年9月9日首次發射成功,以它為基礎又研製了長征二號丙/SD、長征二號丙/SMA、長征二號丙/SM火箭。

截止到2019年7月26日,總計發射51次,僅失敗1次,成功率98.04%。

基本介紹

  • 中文名:長征二號丙運載火箭
  • 外文名:CZ-2C
  • 所屬國家:中華人民共和國
  • 研製單位:中國運載火箭技術研究院
  • 目前狀態:現役
  • 首飛時間:1982年9月9日
  • 發射地點:酒泉、西昌、太原衛星發射中心
  • 火箭全長:43米
  • 箭體直徑:3.35米
  • 起飛質量:242.5噸
  • LEO運載能力:4.0噸
  • 500kmSSO運力:1.5噸
  • 發射次數:51次
  • 成功次數:50次
  • 失敗次數:1次
  • 發射成功率:98.04%
簡介,發展歷程,技術參數,結構描述,一子級,二子級,分配器,衛星整流罩,星箭對接,運載能力,型號分支,發射場操作,飛行時序,任務描述,飛行事件,典型飛行時序,發射記錄,

簡介

長征二號丙運載火箭(CZ-2C)是一種兩級運載火箭,是中國用於發射近地軌道衛星並多用於發射返回式衛星的主要運載工具。長征二號丙運載火箭的所有14次發射都圓滿成功,其中在1992年10月成功地搭載發射了瑞典“弗利亞”科學試驗衛星。
長征二號丙改進型運載火箭(CZ-2C/SD)是在長二丙火箭的基礎上安裝一個新設計的具有多星分配器的上面級-SD(智慧型分配器),從1997年至1999年已成功將美國製造的12顆銥星送入630公里的圓軌道。
長征二號丙改進型運載火箭主要用於發射近地軌道衛星,其近地軌道運載能力達到3噸(軌道高度為500公里,傾角為50度)。全箭起飛質量213噸,全長40米,一、二子級直徑3.35米,衛星整流罩最大直徑3.35米。它的一子級和二子級使用偏二甲肼(UDMH)和四氧化二氮(N2O4)作為推進劑,上面級智慧型分配器的固體發動機使用HTPB作為推進劑。
全箭由箭體結構、動力系統、控制系統、遙測系統、外測安全系統、分離系統以及輔助系統等組成。

發展歷程

長征二號丙火箭是長征火箭家族中的基本型火箭,長征二號丙系列火箭分為兩級狀態和三級狀態,直徑3.35米,全長40~43米,I、II級使用常規推進劑,上面級使用固體發動機。I、II級採用平台+計算機控制,上面級採用慣組+計算機控制。
長征二號丙火箭結構長征二號丙火箭結構
長征二號丙系列火箭可在酒泉衛星發射中心、太原衛星發射中心和西昌衛星發射中心發射不同軌道的衛星。截止到2013年7月長征二號丙系列火箭已連續進行了37次發射,在中國航天曆程上留下了37個足跡,創造了連續32次發射成功、成功率為97%的業績,鑄造了中國金牌火箭。
1965年後,鑒於各種探空火箭、固體火箭的研製和發射試驗都取得了較大的進展,獲得了必要的技術儲備,1970年4月24日,長征一號運載火箭首次發射成功,將我國的第一顆人造衛星東方紅1號送入軌道。標誌著我國跨入了航天時代。1971年,我國第一顆返回衛星正式立項,其運載火箭按照火箭序列化命名為長征二號。低軌道運載能力為1400千克。
長征二號火箭於1974年11月5日在酒泉衛星發射中心進行了首次發射。火箭起飛後姿態失穩,22秒後在空中炸毀,發射失敗。結果分析表明:由於俯仰通道速率陀螺與變換髮大器間開路,造成俯仰通道姿態失穩,導致飛行失敗。設計隊伍頂住了壓力,認真分析失利原因,改進設計。經過一年艱苦努力,1975年11月26日長征二號火箭終於成功地把尖兵衛星送入軌道。
1974年至1978年長征二號火箭在酒泉衛星發射中心共發射了4次。
根據發射衛星的需要,70年代末又對長征二號火箭進行改進,研製成功了長征二號丙火箭,它的運載能力提高到1800千克。1982年至1993年長征二號丙火箭在酒泉衛星發射中心接連11次發射成功。
1993年長征二號丙火箭承擔了發射美國摩托羅拉公司銥星的任務。根據衛星的要求,長征二號丙火箭需要進行重大的技術改進,在原二級火箭的基礎上增加一個全新的上面級,稱為長征二號丙改火箭。1997年至1999年長征二號丙改火箭在太原衛星發射中心連續7次發射成功,將摩托羅拉公司2顆模擬星、12顆銥星送入軌道。
2003年至2004年長征二號丙SM火箭分別在西昌衛星發射中心和太原衛星發射中心2次發射成功。
2004年至2005年長征二號丙火箭分別在西昌衛星發射中心和酒泉衛星發射中心連續4次發射成功。
2011年12月長征二號丙系列火箭共完成了33次發射,連續32次發射成功。長征二號丙改進型火箭運載能力已成功達到4000千克。
長征二號火箭歷任總指揮:張鐮斧、王德臣、袁連啟、李明華、李占奎、鄭全寶。長征二號火箭歷任總設計師:屠守鍔、王德臣、李占奎、范瑞祥。
長征二號丙火箭研製和發射歷程走過了28步、五個階段,每一步都有其特點:
1987年6月16日,長城公司與法國馬特拉公司在巴黎航展上籤訂了在長征二號丙運載火箭發射的返回式衛星上搭載其微重力實驗裝置的契約。同年8月5日長征二號丙火箭發射的中國第9顆返回式衛星,成功搭載了法國馬特拉公司的兩台微重力實驗裝置,並於8月10日安全返回。這是長城公司首次簽署商務搭載契約,向國外用戶提供星上搭載服務。
1987年,長征二號丙火箭在成功發射第11顆返回式衛星後,因連續7次發射成功,被中國質量協會授予“全國質量金質獎”。
1992年10月,長征二號丙火箭在發射第14顆返回式衛星時,順利搭載了瑞典的“弗利亞”科學試驗衛星。
1997年12月8日,長征二號丙改火箭第一次在太原衛星中心發射。
1997年12月8日,中國第一次用長征二號丙/SD火箭成功實施了低地球軌道衛星組網發射。長征二號丙/SD火箭以一箭雙星的方式,將美國摩托羅拉公司製造的銥星送入軌道。這是長征火箭首次為外國用戶提供一箭雙星發射服務。
長征二號丙/SD火箭是在長征二號丙火箭的基礎上加裝了一個具有多星分配器的上面級。它從1997~1999年成功地將美國製造的14顆(包括兩顆模擬星)銥星送入630公里的圓軌道。
1998年3月26日長征二號丙/SD遙三火箭發射成功,完成了中國長征運載火箭第50次發射。
1999年,由於長征二號丙改進型火箭連續7次成功發射銥星及其模擬星,加上此前長征二號丙系列火箭連續14次發射成功,原航天工業總公司授予長征二號丙改火箭“金牌火箭”的光榮稱號。
2003年長征二號丙SM火箭第一次在西昌衛星中心執行衛星發射任務。長征二號丙/SM火箭最突出的特點是研製了一個全新的固體上面級。該上面級採用自旋穩定的姿態控制方式,並針對自旋穩定的特點,完成了大角速率長壽命慣組、四重分集GPS接收機、大推力小偏差固體發動機等重要技術的研製。
2003年至2004年長征二號丙SM火箭發射的地球空間雙星探測計畫(赤道星、極軌星)是中國國家航天局與歐洲空間局的合作項目。長征二號丙SM火箭的順利升空,實現了我國空間探索的第一次國際合作。
“雙星”計畫的兩顆衛星將運行於國際上地球空間探測衛星尚未覆蓋的極地和赤道區域,並和歐洲空間局最重要的探測計畫——“團星”2的四顆星相互配合,形成人類歷史上第一次對地球空間的六點立體探測,對從未探測過的空間區域進行探測。
2003年長征二號丙SM火箭成功地將探測1號衛星發射到了近地點550公里、遠地點66970公里、傾角28?5度的預定衛星工作軌道,這是目前我國發射的工作軌道最高的一顆衛星。
2004年發射試驗衛星二號時搭載了清華研製的小衛星“鈉星”。
2004年7月長征二號丙火箭以全新的姿態回到酒泉衛星發射中心的新發射工位,圓滿完成了新一代尖兵衛星的發射任務。
長征二號丙火箭從2003年12月發射探測一號衛星到2004年11月發射試驗衛星二號,在不到一年的時間裡,以2種技術狀態、分赴3個發射場、成功發射5次,將6顆衛星送入太空,在中國航天史上沒有先例。
2018年1月25日13時39分,中國在西昌衛星發射中心用長征二號丙運載火箭,成功將遙感三十號04組衛星發射升空,衛星進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。
2018年7月9日11時56分,我國在酒泉衛星發射中心使用長征二號丙火箭,以“一箭雙星”的形式成功將兩顆巴基斯坦遙感衛星送入預定軌道。這也是長二丙火箭在1999年完成 “銥星”發射服務後,時隔19年重返國際商業發射服務市場。
2018年9月7日11時15分, 海洋一號C衛星在太原衛星發射中心由長征二號丙火箭成功發射,這是“海洋一號”系列的第三顆衛星,也是我國民用空間基礎設施"十二五"任務中4顆海洋業務衛星的首發星。

技術參數

長征二號丙改進型運載火箭
參數
一子級
二子級
分配器
推進劑
N2O4/UDMH
N2O4/UDMH
HTPB
發動機型號
DaFY6-2
DaFY20-1(主機) DaFY21-1(遊動發動機)
SRM
推力 (kN)
2961.6
742(主機) 11.8 * 4(遊動發動機)
發動機比沖 (N*s/kg)
2556.2
2922.57(主機) 2910.5(遊動發動機)
2744
箭體直徑
3.35 m
3.35 m
箭體長度
23.72 m
8.387 m
整流罩長度
7.818 m
火箭全長
40 m
起飛質量
213噸

結構描述

一子級

一子級長23.27米,上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲肼(UDMH)的燃燒劑箱。一子級裝配有DaFY6-2型發動機,該發動機是由四台推力為75噸的液體N2O4/UDMH發動機並聯而成。每台DaFY6-2型發動機的噴口可以在伺服機構的帶動下單向擺動以控制火箭飛行的姿態,最大的擺動角為10度。

二子級

二子級長9.943米,二子級裝配有75噸推力的DaFY20-1型發動機(主發動機)和帶四個小噴管、推力為4.8噸的遊動發動機DaFY21-1。主發動機噴管固定不動,遊動發動機噴管可作單向擺動,最大擺角60度,以控制箭體飛行姿態。

分配器

分配器是一個三軸穩定的上面級,由衛星支架和軌道機動級組成。軌道機動級由固體發動機、主結構、控制系統、姿態控制系統、遙測系統等組成。固體發動機可以根據飛行任務的不同而調整。

衛星整流罩

在火箭飛行穿過大氣層這段過程中,火箭頂部的衛星整流罩保護衛星免受來自大氣層的各種干擾。衛星整流罩為衛星提供了一個良好的環境。長征二號丙改進型運載火箭的衛星整流罩由端頭帽、前錐段、圓柱段組成。端頭帽由玻璃鋼纖維材料製成,具有良好的無線電透波性。前錐段和圓柱段是由金屬蜂窩材料製成,倒錐段由化銑合金材料製成。如果需要,無線電透波視窗和操作視窗可以在柱段和前錐段上開口。長二丙改火箭整流罩長7.818米,最大外直徑3.35米,其靜包絡最大直徑為3.0米。

星箭對接

長征二號丙改進型火箭可以提供標準的937B和1194機械接口,衛星的下端框與火箭的有效載荷支架的上端框對接,通過包帶來鎖緊。也可以提供爆炸螺栓型接口。

運載能力

長征二號丙改進型運載火箭的典型低軌道(LEO)運載能力為3.0噸。典型低軌道(LEO)參數及入軌精度如下表所列:
參數
典型LEO軌道參數
入軌精度(3σ)
軌道高度
500 km
±6 km
軌道傾角
50°
±0.05

型號分支

長征二號丙共有三種型號分支:
長征二號丙/SD:1997年12月8日首次發射,是一種商業衛星發射器,即在長征二號丙的二級火箭上安裝一個上面級的智慧型分配器(Smart Dispenser)。
長征二號丙/SM:2003年首次發射,安裝了改進版的固體上面級。
長征二號丙/SMA:改進型號,暫無資料。2008年9月6日首次發射環境1A/1B。

發射場操作

長征二號丙改進型火箭在酒泉衛星發射中心(JSLC)進行發射。火箭將被裝載在火車上從北京運往甘肅省的酒泉地區,在酒泉衛星發射中心的北技術中心和北發射中心進行各種測試和操作活動,包括在北技術中心的單元測試和火箭狀態恢復、火箭由北技術中心轉運到北發射中心、火箭各子級在發射中心起豎對接、在發射中心的三次總檢查、衛星/火箭聯合操作、火箭加注、以及最後發射倒計時,等等。整個發射場操作活動要持續27天。

飛行時序

任務描述

長征二號丙改進型運載火箭的一子級和二子級首先將衛星/分配器組合體送到轉移軌道,然後分配器的固體發動機在轉移軌道的遠地點點火將組合體送入更高的目標軌道,然後進行姿態調整,最後將衛星釋放。

飛行事件

長征二號丙運載火箭的主要飛行事件如下所列:
一子級/二子級分離:
一子級/二子級分離是所謂的“熱分離”。在一子級發動機關機後,二子級主發動機點火,聯接兩級的爆炸螺栓起爆解鎖,這樣一子級就被二子級發動機噴出的高速燃氣流推離,一子級和二子級分離。
整流罩拋罩:
整流罩以“解鎖-翻轉-分離”方式進行拋罩。在橫向上整流罩與二子級通過8個橫向爆炸螺栓聯接,在縱向上兩半整流罩是由12個縱向爆炸螺栓聯接。在拋罩時,8個橫向爆炸螺栓和12個縱向爆炸螺栓先後解爆,安裝在二子級前端框上的分離彈簧將兩半整流罩推開分離。兩個整流罩半罩圍繞著二子級前端框上的鉸鏈翻轉,隨著火箭加速上升整流罩分離下落。在拋罩過程中,不會發生碰撞和污染。
二子級/分配器分離:
二子級/分配器是通過分離彈簧的分離力來實現的。當火箭控制系統發出二子級/分配器分離指令後,聯接火箭支架和分配器的爆炸螺栓起爆解鎖,安裝在火箭支架上的分離彈簧將分配器/衛星組合體彈出。
衛星/分配器分離:
衛星與分配器的分離也是通過分離彈簧的分離力來實現的。當火箭控制系統發出星箭分離指令,聯接衛星和衛星支架的爆炸螺栓起爆解鎖,衛星被分離彈簧推離分配器。

典型飛行時序

事件
飛行時間(秒)
起飛
0.00
程式轉彎
10.0
一子級/二子級分離
121.770
整流罩拋罩
231.670
二子級/分配器分離
616.333
分配器固體發動機點火
2888.347
末速調整開始
2928.347
衛星/分配器分離
3013.347
分配器離軌
3213.347

發射記錄

序號
起飛時
運載火箭
發射場
工位
軌道
有效載荷
結果
1
1982.09.09
CZ-2C Y1
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
2
1983.08.19
CZ-2C Y2
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
3
1984.09.12
CZ-2C Y3
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
4
1985.10.21
CZ-2C Y4
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
5
1986.10.06
CZ-2C Y5
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
6
1987.08.05
CZ-2C Y6
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
7
1987.09.09
CZ-2C Y7
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
8
1988.08.05
CZ-2C Y8
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
9
1990.10.05
CZ-2C Y9
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
10
1992.10.06
CZ-2C Y10
酒泉
138
LEO
返回式衛星/弗利亞
成功
11
1993.10.08
CZ-2C Y11
酒泉
138
LEO
返回式衛星
成功
12
1997.09.01
CZ-2C/SD Y1
太原
舊工位
LEO
銥星模擬星
成功
13
1997.12.08
CZ-2C/SD Y2
太原
舊工位
LEO
銥42/銥44
成功
14
1998.03.26
CZ-2C/SD Y3
太原
舊工位
LEO
銥51/銥61
成功
15
1998.05.02
CZ-2C/SD Y4
太原
舊工位
LEO
銥69/銥71
成功
16
1998.08.20
CZ-2C/SD Y5
太原
舊工位
LEO
銥76/銥78
成功
17
1998.12.19
CZ-2C/SD Y6
太原
舊工位
LEO
銥88/銥89
成功
18
1999.06.12
CZ-2C/SD Y7
太原
舊工位
LEO
銥92/銥93
成功
19
2003.12.30
CZ-2C/SM Y1
西昌
3號
HEO
探測一號
成功
20
2004.04.18
CZ-2C Y14
西昌
3號
SSO
試驗衛星一號/納星一號
成功
21
2004.07.25
CZ-2C/SM Y2
太原
舊工位
HEO
探測二號
成功
22
2004.08.29
CZ-2C Y12
酒泉
603
LEO
返回式衛星
成功
23
2004.11.18
CZ-2C Y15
西昌
3號
SSO
試驗衛星二號
成功
24
2005.08.02
CZ-2C Y13
酒泉
603
LEO
返回式衛星
成功
25
2006.09.09
CZ-2C Y16
酒泉
603
LEO
實踐八號
成功
26
2007.04.11
CZ-2C Y18
太原
舊工位
SSO
海洋一號B
成功
27
2008.09.06
CZ-2C/SMA Y1
太原
舊工位
SSO
環境1A/1B
成功
28
2009.04.22
CZ-2C Y19
太原
舊工位
SSO
遙感衛星六號
成功
29
2009.11.12
CZ-2C Y21
酒泉
603
SSO
實踐十一號01星
成功
30
2011.07.06
CZ-2C Y25
酒泉
603
SSO
實踐十一號03星
成功
31
2011.07.29
CZ-2C Y24
酒泉
603
SSO
實踐十一號02星
成功
32
2011.08.18
CZ-2C Y26
酒泉
603
SSO
實踐十一號04星
失敗
33
2011.11.30
CZ-2C Y20
太原
9號
SSO
遙感衛星十三號
成功
34
2012.10.14
CZ-2C/SMA Y2
太原
9號
SSO
實踐九號A;B衛星
成功
35
2012.11.19
CZ-2C Y17
太原
9號
SSO
環境1c合成孔徑雷達衛星
成功
36
2013.07.15
CZ-2C Y23
酒泉
603
SSO
實踐十一號05星
成功
37
2013.10.29
CZ-2C Y28
太原
9號
SSO
遙感衛星十八號
成功
38
2014.03.31
CZ-2C Y27
酒泉
603
SSO
實踐十一號06星
成功
39
2014.09.28
CZ-2C Y31
酒泉
603
SSO
實踐十一號07星
成功
40
2014.10.27
CZ-2C Y32
酒泉
603
SSO
實踐十一號08星
成功
41
2014.11.15
CZ-2C Y35
太原
9號
SSO
遙感衛星二十三號
成功
42
2017.09.29
CZ-2C Y29
西昌
3號
LEO
遙感三十號01組
成功
43
2017.11.25
CZ-2C Y33
西昌
3號
LEO
遙感三十號02組
成功
44
2017.12.26
CZ-2C Y34
西昌
3號
LEO
遙感三十號03組
成功
45
2018.01.25
CZ-2C Y36
西昌
3號
LEO
遙感三十號04組
“微納-1A”衛星
成功
46
2018.06.27
CZ-2C Y44
西昌
3號
LEO
新技術試驗雙星
成功
47
2018.07.09
CZ-2C /SMA Y3
酒泉
603
SSO
巴基斯坦遙感衛星一號科學實驗衛星PakTES-1A
成功
48
2018.09.07
CZ-2C Y39
太原
9號
SSO
海洋一號C衛星
成功
49
2018.10.09
CZ-2C Y38
(YZ-1S Y1)
酒泉
603
SSO
遙感32號01組
成功
50
2018.10.29
CZ-2C Y22
酒泉
603
SSO
中法海洋衛星
白俄羅斯教學星
六顆國內立方星
成功
51
2019.07.26
CZ-2C Y37
西昌
3號
LEO
成功
注釋:
①2011年8月18日17時28分,我國在酒泉衛星發射中心用“長征二號丙”運載火箭發射“實踐十一號04星”。火箭飛行過程中發生故障,衛星未能進入預定軌道,發射失利。
之後,中國航天科技集團公司立即組織有關專家開展飛行故障的調查工作,同時成立了飛行故障審查委員會。經過故障調查、審查,長征二號丙運載火箭飛行失利定位於火箭二級姿態失穩,原因是由於二級飛行段二級游機Ⅲ分機與伺服機構連線部位連線部位的可靠性存在薄弱環節導致連線游機的框架斷裂,火箭二級滾轉導致發射失利。中國航天科技集團公司已針對故障發生的原因採取了相應的措施,確保後續發射任務的完成。

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