按照白皮书的要求,新一代运载火箭制定了如下发展目标:
・采用无毒、无污染推进剂;
・低成本、高可靠、测试操作方便;
・实现型号的三化(通用化、系列化、组合化)设计,建成型谱化系列,低轨最大运载能力达到25吨、GTO最大运载能力达到14吨,并适应发射不同有效载荷的要求;
・技术上与未来重复使用运载器良好衔接,保持运载技术的可持续发展。
发展思路“1、2、3”
新一代运载火箭将采用无毒无污染的全新动力系统和模块化、系列化设计思路,通过芯级、助推器、上面级和整流罩等标准模块的组合,构成一个完整的运载火箭系列。其基本特点可以概括为“一个系列、两种发动机、三个模块”。
所谓“三个模块”是指研制直径5米、3.35米、2.25米的标准箭体模块,作为形成不同构型的系列化运载火箭的标准元素。
“两种发动机”是指新研制50吨氢氧发动机和120吨液氧煤油发动机。这两种发动机,采用无毒无污染推进剂,推力大,性能高,技术先进,是新一代运载火箭的主要动力装置。
而“一个系列”是指在三个模块和现有技术基础上,通过不同模块的组合,形成不同的火箭构型。比如以5米直径模块为芯级,捆绑2个3.35米标准模块和2个2.25米标准模块,可以形成低轨道运载能力20吨的运载火箭。而将助推器换成4个3.35米标准模块,则运载能力可以进一步提高到25吨。按照这样的组合化思路,通过模块间的不同搭配可以形成不同运载能力的火箭,从而高效地形成系列化的火箭系列,提高研制效率,降低成本。
在不同的构型中,将选定其中一种构型作为基本型,首先开展研制。所谓基本型是一个带助推器的两级火箭,芯级采用标准的5米模块,捆绑2个3.35米标准模块和2个2.25米标准模块作为助推器,配以一个低温上面级,构成地球同步转移轨道运载能力10吨级运载火箭。既可采用双星发射方式发射两个重5吨左右的地球同步轨道卫星,同时也可采用多星发射方式发射中低轨道卫星(卫星群)。在基本型的基础上,还可以根据市场的需求,通过标准模块的不同组合,进一步形成不同的运载火箭。而3.35米和2.25米标准模块本身,也可衍生出采用无毒无污染的中型运载火箭和小型运载火箭, 以适应不同卫星的发射。
雏凤清于老凤声
新一代运载火箭,作为中国未来运载火箭的升级换代产品,在多个方面将实现跨越式的发展,主要包括:
运载能力大:新一代运载火箭近地轨道最大运载能力25吨、地球同步转移轨道最大运载能力为14吨,分别是现有长征火箭最大运载能力的2.5倍和2.7倍,可以为未来我国航天事业的发展创造良好的条件。
无毒、无污染:环境保护已成为我国的一项基本国策及国际发展趋势。沿用有毒推进剂将直接影响到我国的国际形象以及参与国际竞争。采用了液氢、液氧、煤油等无毒、无污染推进剂的新一代运载火箭,顺应了国际形势和国策的要求,也符合国际运载技术的发展趋势,是真正的绿色环保火箭。
成本低:降低自身成本是提高运载火箭在国内外卫星发射市场上竞争能力的重要手段。新一代运载火箭贯彻简洁设计、三化设计的思想,在大幅度提高火箭的运载能力的同时,也使单位质量的入轨成本比现有长征火箭有较大的下降。
可靠性高:高可靠是对运载火箭的基本要求。新一代运载火箭将可靠性设计作为研制的重要手段。以比传统火箭普遍少一级的一级半或二级半构型来提高火箭固有可靠性,以冗余、容错、降额等手段的广泛运用来提高设计可靠性,以牵制释放装置以提高发射可靠性,即使发射任务中止也能将损失减小到最低程度。
适应性强:要在未来的发射服务市场竞争中处于不败之地,新一代运载火箭除在可靠性、成本上要具有优势以外,还必须增强火箭的适应性,包括灵活的任务执行能力,完整的运载能力覆盖范围,以及良好的履约能力,来满足用户多种多样的需求。
新一代运载火箭的论证工作经过十几年、几代航天专家的努力,基本确立了 “继承现有技术基础、突破关键技术难关、实现总体技术跨越” 的技术发展途径。以发动机技术、增压输送技术、大直径箭体结构设计技术等为代表的多项关键技术攻关已经取得重大成果,特别是两种发动机已先期进入工程研制,并取得了重大进展。这些关键技术的突破,必将为新一代运载火箭的工程研制奠定坚实的基础。
新一代运载火箭作为我国运载火箭的升级换代产品,可服役于未来30至50年,具备了承担发射国内外各类航天器的能力,可以满足我国发展空间技术及和平利用空间的需要,推动我国空间应用产业的发展,带动我国众多领域科学技术的进步,提高我国的综合国力,在维护世界和平、促进人类发展的进程中做出中华民族的伟大贡献。
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