基本介紹
- 中文名：長征四號
- 外文名：Long March 4
- 火箭類型：三級常規液體燃料運載火箭
- 火箭代號：CZ-4/LM-4
- 前型/級：長征三號
- 次型/級：長征五號
- 國家：中國
- 設計單位：上海航天技術研究院
- 火箭全長：41.90米
- 起飛質量：241噸
- 運載能力：太陽同步軌道1.5噸
- 火箭現狀：已退役
發展沿革,研製背景,研製歷程,技術特點,總體設計,用途廣泛,可靠性高,經濟性好,設計參數,系列型號,發射記錄,價值意義,
發展沿革
研製背景
1969年8月14日，國務院總理周恩來指示：上海不僅可以搞飛彈，也可以搞火箭和衛星，還可以搞洲際飛彈。根據周總理的指示精神，同年10月31日，中共中央、國務院、中央軍委向上海下達了“701工程”任務，任務中主要包括由上海抓總研製火箭和衛星。火箭命名為風暴一號。
風暴一號
風暴一號1969年8月，風暴一號開始研製，曾研製過三種狀態的火箭，1982年停止使用。
1975年3月31日，中國將發展衛星通信工程正式列入國家計畫，並命名為“331工程”。
“331工程”以長征三號火箭為主，並由當時的上海航天局研製一型常溫推進劑三級運載火箭作為備份方案，命名為“新長征三號”。隨後更名為長征四號。研製過程中，上級明確要求長征四號還應承擔氣象衛星、技術試驗衛星、“資源”衛星等發射任務。
研製歷程
1979年，上海航天技術研究院在風暴一號的基礎上開始預先研製用於發射地球同步軌道衛星的三級常規液體運載火箭長征四號，作為發射地球同步轉移軌道通信衛星的備用方案。後因故停止預研計畫。
長征四號系列火箭
長征四號系列火箭1982年，重新開始長征四號的可行性研究。
1983年，長征四號開始工程研製。最初，長征四號運載火箭是發射中國通信衛星的長征三號運載火箭的備份火箭。
1988年9月7日，長征四號火箭成功地將中國第一顆試驗氣象衛星——風雲一號氣象衛星送入太陽同步軌道。
1990年9月3日，長征四號火箭第二次發射，把中國第二顆風雲一號氣象衛星和搭載的兩顆用於探測高空大氣物理參數的大氣一號地球衛星送入預定的太陽同步軌道。
技術特點
總體設計
長征四號運載火箭是在改進長征三號火箭一、二級的基礎上、新研製第三級而發展起來的，火箭各級全部使用四氧化二氮和偏二甲阱常溫推進劑，技術上成熟，且具有較好的繼承性。該火箭二級火箭與長征三號火箭的二級完全相同，而一級火箭的推進劑貯箱比長征三號加長了4米，增加了40噸推進劑，第一級四台發動機的地面總推力由2746千牛增大到2942千牛。
長征四號首次發射
長征四號首次發射在繼承長征三號成熟技術的基礎上，長征四號運載火箭在新研製的第三級上採用了不少先進的技術措施。
採用數字式姿態控制系統。數字式控制系統是以數字式網路、數字式調零方案和雙向伺服機構等新技術組成的。數字式網路的精度高，抗干擾能力強，應變性能好。數字式調零方案，與機電式調零裝置比較，調零精度提高了一倍，增加了火箭起飛的可靠性。雙向搖擺伺服機構，用一個液壓能源帶動兩個作動器，使重量功率比達到了先進水平。
三級發動機由兩台獨立工作的單機並聯組成，可雙向搖擺是中國首次研製的高性能常溫推進劑上面級發動機，單台推力49千牛，比沖2971米/秒，每台允許沿相互垂直的兩個方向擺動，最大擺角為4.5度，可以在真空中兩次啟動。三級發動機採用輻射冷卻的鈮合金噴管延伸段，比沖和推力重量比居於中國常溫推進劑發動機的榜首，達到了國際先進水平。
三級推進系統採用了全程定壓力值氦氣增壓和主、副增壓管路方案。整個系統的質量輕，可靠性高。三級火箭貯箱採用高強度鋁單層薄壁共底結構，前箱為燃料箱，後箱為氧化劑箱，共底凸面朝向燃料箱。姿控發動機系統採用表面張力貯箱，使用無水肼為推進劑，用於發動機關機後的人軌速度修正和滑行時的姿態控制。其特點是與各種推進劑相容性好，可以長期、重複使用。繼承已有的技術成果，採用經地面反覆驗證的先進技術，保證了長征四號運載火箭的優良性能。這已在長征四號運載火箭兩次成功發射氣象衛星、衛星精確入軌中得到了驗證。
用途廣泛
長征四號發射該火箭低地軌道（近地點高度為200千米，遠地點高度為400千米）運載能力達4520千克，901千米高的太陽同步軌道運載能力達1650千克，地球同步轉移軌道運載能力達1250千克。長征四號運載火箭是中國長征系列運載火箭中用於發射太陽同步軌道和極低軌道各種套用衛星的主要運載工具。
為擴大適用範圍，長征四號運載火箭具有兩種不同直徑的衛星整流罩，可適應不同質量和尺寸的有效載荷。
長征四號運載火箭在現有基礎上經過改進，可在很大範圍適應有效載荷的變化。該火箭一、二子級可組成二級火箭。這種二級火箭發射20千米高，軌道傾角70度的低地軌道有效載荷，其運載能力可達3100千克。利用成熟的固體助推器，捆綁在長征四號運載火箭的一子級上，又可組成新的捆綁火箭。在長征四號運載火箭上捆綁6個平均推力為559千牛的固體助推器，用於發射近地點高度為20千米，遠地點高度為400千米的極地軌道有效載荷，其運載能力可達到5700千克。如捆綁8個固體助推器，其的運載能力則可提高到6300千克。
可靠性高
長征四號運載火箭2次成功發射氣象衛星，2次均獲得成功。該火箭的高可靠性，主要通過火箭設計方案的一系列可靠性保障措施實現的。在火箭總體設計方案和分系統設計方案的選擇上，可靠性是一項重要取捨條件。長征四號運載火箭及其分系統都規定有明確的可靠性指標，火箭各級全都採用常溫推進劑，就是充分考慮了這類運載火箭技術上成熟，容易達到較高可靠性的優點。在火箭的分系統中，根據可靠性要求，其控制系統採用了先進的數字控制技術，套用了工作安全可靠的雙向伺服機構；動力系統研製了比沖高、質量輕，具有較高可靠性的上面級發動機，套用了發動機在失重條件下可靠點火、多次啟動技術；遙測系統採用脈衝編碼幅度調製；外測系統研製了小型化的箭上連續波應答機等。分系統方案按可靠性要求作正確選擇以及一些相關技術的突破，保證了長征四號運載火箭具有較高的系統可靠性。長征四號運載火箭的大直徑衛星整流罩，儘管採用技術成熟的彈射筒分離方案，但為了保證可靠性，在地面曾進行了多次分離試驗。
經濟性好
長征四號運載火箭研製成本低，發射費用少。因而對國內外商業服務的費用是比較低。為充分體現長征四號的經濟性，火箭總體方案堅持了五條原則：一是儘可能選用已經過飛行試驗證明是成熟的技術；二是在保證火箭總體性能和系統可靠性的前提下，不追求單項技術的先進；三是必須採用的新技術，需經充分的地面試驗驗證是可靠的才能套用；四是最佳化試驗項目，儘量採用簡單易行的試驗方法；五是利用全國各地的技術成果，不搞重複研製。總體方案確定以後，在火箭的研製、試驗和生產中；通過嚴格的經濟核算，減少不必要的支出，減少浪費損失等一系列措施來控制成本，從而保證了長征四號運載火箭的研製費用能夠得到較好控制。費用少。長征四號運載火箭採用常溫推進劑，地面設施簡單，發射場區的勤務簡單，方便實用。中國的太原、西昌、酒泉衛星發射中心的設施都能適應長征四號運載火箭的發射。
長征四號在總裝
長征四號在總裝設計參數
| 型號名稱 | 級數 | 全長（米） | 最大直徑（米） | 起飛質量（噸） | 起飛推力（千牛） | 軌道運載能力（千克） |
|---|---|---|---|---|---|---|
2 | 32.57 | 3.35 | 192.679 | 2746 | 1500（近地軌道） | |
長征四號A | 3 | 41.901 | 3.35 | 241.092 | 2942 | 1500（太陽同步軌道） |
長征四號B | 3 | 45.576 | 3.35 | 248.470 | 2971 | 1900（太陽同步軌道） |
長征四號C | 3 | 47.977 | 3.35 | 249.000 | 2961.6 | 2800（太陽同步軌道） |
系列型號
長征四號甲（CZ-4A）
長征四號丙發射火箭全長41.901米，芯級最大直徑3.35米，起飛質量248.9噸，起飛推力約300噸。運載能力為太陽同步軌道時1500千克。
長征四號乙（CZ-4B）
中國在長征四號甲基礎上研製的一種運載能力更大的三級液體運載火箭。
火箭全長45.576米，芯級最大直徑3.35米，運載能力在太陽同步軌道為1900千克。長征四號乙主要用於發射太陽同步軌道的對地觀察套用衛星，1999年5月10日，長征四號乙火箭首次發射，成功地將“風雲一號C”和“實踐五號”衛星準確送入軌道；截止2013年，長征四號乙火箭共發射2次，將28顆國內外衛星送入預定軌道。其中中國和巴西合作的地球資源衛星均由該火箭發射。
長征四號丙（CZ-4C）
中國航天科技集團公司第八研究院抓總研製的常溫液體推進劑三級運載火箭，是在長征四號乙（CZ-4B）基礎上，增加了三子級二次啟動能力，主要用於發射太陽同步軌道衛星。
火箭全長48米，一、二級直徑為3.35米，三級直徑為2.9米，起飛質量250噸，太陽同步轉移軌道運載能力2.8噸（800千米）。
首發改進型運載火箭於2006年4月27日在太原衛星發射中心成功發射，將中國首顆遙感衛星準確送入預定軌道，並實現了首發火箭發射場測試零故障。
發射記錄
| 序號 | 火箭型號 | 起飛時間 | 發射場 | 載荷 | 軌道 | 結果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 長征四號甲F01 | 1988-09-07 | 太原 | 風雲一號氣象衛星 | SSO | 成功 |
2 | 長征四號甲F02 | 1990-09-03 | 太原 | 風雲一號/大氣一號甲/乙 | SSO | 成功 |
3 | 長征四號乙F01 | 1999-05-10 | 太原 | 風雲一號/實踐五號 | SSO | 成功 |
4 | 長征四號乙F02 | 1999-10-14 | 太原 | 中巴資源一號01星/SAC1 | SSO | 成功 |
5 | 長征四號乙F03 | 2000-09-01 | 太原 | 資源二號01星 | SSO | 成功 |
6 | 長征四號乙F04 | 2002-05-15 | 太原 | 風雲一號D/海洋一號A | SSO | 成功 |
7 | 長征四號乙F05 | 2002-10-27 | 太原 | 資源二號02星 | SSO | 成功 |
8 | 長征四號乙F06 | 2003-10-21 | 太原 | 中巴資源一號02星/創新一號 | SSO | 成功 |
9 | 長征四號乙F07 | 2004-09-09 | 太原 | 實踐六號01組A/B | SSO | 成功 |
10 | 長征四號乙F08 | 2004-11-06 | 太原 | 資源二號03星 | SSO | 成功 |
11 | 長征四號丙F01 | 2006-04-27 | 太原 | 遙感衛星一號 | SSO | 成功 |
12 | 長征四號乙F09 | 2006-10-24 | 太原 | 實踐六號02組A/B | SSO | 成功 |
13 | 長征四號乙F10 | 2007-09-19 | 太原 | 中巴資源一號02B | SSO | 成功 |
14 | 長征四號丙F02 | 2007-11-12 | 太原 | 遙感衛星三號 | SSO | 成功 |
15 | 長征四號丙F03 | 2008-5-27 | 太原 | 風雲三號A | SSO | 成功 |
16 | 長征四號乙F11 | 2008-10-25 | 太原 | 實踐六號03組A/B | SSO | 成功 |
17 | 長征四號乙F12 | 2008-12-15 | 太原 | 遙感衛星五號 | SSO | 成功 |
18 | 長征四號丙F04 | 2009-12-15 | 太原 | 遙感衛星八號/希望一號 | SSO | 成功 |
19 | 長征四號丙F05 | 2010-03-05 | 酒泉 | 遙感衛星九號 | LEO | 成功 |
20 | 長征四號丙F06 | 2010-08-10 | 太原 | 遙感衛星十號 | SSO | 成功 |
21 | 長征四號乙F13 | 2010-10-06 | 太原 | 實踐六號04組A/B | SSO | 成功 |
22 | 長征四號丙F07 | 2010-11-05 | 太原 | 風雲三號B | SSO | 成功 |
23 | 長征四號乙F14 | 2011-08-16 | 太原 | 海洋二號A | SSO | 成功 |
24 | 長征四號乙F15 | 2011-11-09 | 太原 | 遙感衛星十二號/天巡一號 | SSO | 成功 |
25 | 長征四號乙F16 | 2011-12-22 | 太原 | 資源一號02C | SSO | 成功 |
26 | 長征四號乙F17 | 2012-01-09 | 太原 | 資源三號/盧森堡小衛星 | SSO | 成功 |
27 | 長征四號乙 | 2012-05-10 | 太原 | 遙感衛星十四號/天拓一號 | SSO | 成功 |
28 | 長征四號丙 | 2012-05-29 | 太原 | 遙感衛星十五號 | SSO | 成功 |
29 | 長征四號丙 | 2012-11-25 | 酒泉 | 遙感衛星十六號 | LEO | 成功 |
30 | 長征四號丙 | 2013-07-20 | 太原 | 創新三號/實驗七號/實踐十五號 | SSO | 成功 |
31 | 長征四號丙 | 2013-09-02 | 酒泉 | 遙感衛星十七號A/B/C | LEO | 成功 |
32 | 長征四號丙 | 2013-09-23 | 太原 | 風雲三號C | SSO | 成功 |
33 | 長征四號乙 | 2013-10-25 | 酒泉 | 實踐十六號 | LEO | 成功 |
34 | 長征四號丙 | 2013-11-20 | 太原 | 遙感衛星十九號 | SSO | 成功 |
35 | 長征四號乙 | 2013-12-09 | 太原 | 資源一號03星 | SSO | 失敗 |
36 | 長征四號丙 | 2014.8.9 | 酒泉 | 遙感衛星二十號 | SSO | 成功 |
37 | 長征四號乙 | 2014.8.19 | 太原 | 高分二號/波蘭小衛星 | SSO | 成功 |
38 | 長征四號乙 | 2014.9.8 | 太原 | 遙感衛星二十一號/天拓二號視頻微衛星 | SSO | 成功 |
39 | 長征四號丙 | 2014.10.20 | 太原 | 遙感衛星二十二號 | SSO | 成功 |
40 | 長征四號乙 | 2014.12.7 | 太原 | 中巴地球資源衛星04星 | SSO | 成功 |
41 | 長征四號丙 | 2014.12.11 | 酒泉 | 遙感衛星二十五號 | SSO | 成功 |
42 | 長征四號乙 | 2016.9.1 | 太原 | 高分10號 | SSO | 失利 |
43 | 長征四號乙 | 2018.4.10 | 酒泉 | 遙感衛星31號01組及微納技術試驗衛星 | SSO | 成功 |
44 | 長征四號丙 | 2019.5.23 | 太原 | 遙感三十三號 | SSO | 失利 |
價值意義
長征四號運載火箭性能優良、用途廣泛、可靠性高、積極性好，由於運載能力大，特別適合於一箭多星發射業務，在國際衛星發射服務市場上具有競爭力。
長征四號研製成功，使長征系列運載火箭的工作範圍擴大到了能覆蓋包括太陽同步軌道的全部地球軌道，使中國成為世界上第三個能夠獨立發射太陽同步軌道衛星的國家。
長征四號乙發射
長征四號乙發射