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长征五号系列火箭

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长征五号系列运载火箭
长征五号模型
长征五号模型
用途 不可重複使用之重型运载火箭
製造商 中国航天科技集团公司(CASC)
製造國家  中国中华人民共和国
外型及質量參數
高度 CZ-5(基本型): 56.97 米
CZ-5B: 53.66 米
CZ-5/YZ-2: 56.97 米
直徑 5 米
質量 CZ-5: 867 吨
CZ-5B: 837 吨
级数 CZ-5: 2.5 级
CZ-5B: 1.5 级
CZ-5/YZ-2: 3.5 级
酬載量
有效載荷-LEO CZ-5B: 25 吨
有效載荷-GTO CZ-5: 14 吨
有效載荷-GEO CZ-5/YZ-2: 5.1 吨
有效載荷-SSO CZ-5: 15 吨 (700千米)
CZ-5/YZ-2: 6.7 吨 (2000千米)
有效載荷-MTO CZ-5: 13 吨
有效載荷-MEO CZ-5/YZ-2: 4.5 吨
發射歷史
現況 研制中
發射場 文昌航天发射中心一号工位
首次發射 CZ-5/YZ-2: 2016年9月或10月
輔助火箭
輔助火箭數量 4 枚
直徑 3.35 米
发动机 YF-100发动机
推力 2×1200 千牛 (海平面)
2×1340.5 千牛 (真空)
比冲 2942 米/秒 (海平面)
3286.2 米/秒 (真空)
燃料 液氧/煤油
第一级
直徑 5 米
发动机 YF-77发动机
推力 2×510 千牛 (海平面)
2×700 千牛 (真空)
比冲 3058 米/秒 (海平面)
4179 米/秒 (真空)
燃料 液氧/液氢
第二级
直徑 5 米
发动机 YF-75D发动机
推力 162.6 千牛 (真空)
比冲 442 秒 (真空)
燃料 液氧/液氢
上面級(可選) - 远征二号
发动机 YF-?
推力 6.5 千牛 (真空)
比冲 3092 米/秒 (真空)
燃料 四氧化二氮/偏二甲肼

长征五号CZ-5)是中国中国运载火箭技术研究院研制的新一代重型运载火箭系列。目前,有六个CZ-5配置计划将用于不同的任务[1],到达近地轨道的最大有效载荷能力为25噸[2],而到达同步转移轨道的最大有效载荷能力为14噸[3]。长征五号载荷能力大致上与欧空局的阿丽亚娜5型运载火箭,与美国的德尔塔-4重型运载火箭,以及俄罗斯的质子-M运载火箭基本同级,屬於大運載的重型火箭,將是中國安全性能最好、起飛質量最大的火箭。

中国航天科技集团董事长雷凡培受访时称,中国新一代运载火箭“长征五号”计划于2016年9月底至10月初在海南文昌航天发射中心一号工位首飞。[4][5][6]而长征五号乙可能在2017年首射。

历史[编辑]

在20年的可行性研究之后,在2006年10月立项,中国政府在2007年批准了火箭的开发[2],由天津长征火箭制造有限公司生产,制造基地设於沿海城市天津滨海新区开发区西区

长征五号系列火箭家族:CZ-200,CZ-300,CZ-340,CZ-500核心(无助推器不是可飞行)和CZ-522型号。
长征五号火箭模型,拍摄于中国首次太空漫步航天展杭州站

开发[编辑]

长征五号系列火箭的主要目标是满足在未来20-30年中国到达近地轨道同步转移轨道任务的大型有效载荷要求。CZ-5项目最初于2001年2月宣布。然而,资金直至2007年才最终被批准,由中国东北展会期间被开发商透露。

在长征五号运载火箭和位于海南岛文昌航天发射中心落成后,中国将具备25吨的近地轨道运载能力和14吨的地球同步轉移轨道运载能力,可发射20吨级长期有人照料的空间站、大型空间望远镜、返回式月球探测器深空探测器、超重型应用卫星等。

其120噸級液氧發動機設計難度大,必須獨力開發上百項新技術或新材料,中国航天推进技术研究院製造初始四台樣機在高台測試時,兩台啟動爆炸,兩台燃油系統燒毀,[7]第五台樣機才成功,液態燃料槽在2012年6月30日靜力測試時也發生焊接口裂縫,薄壁大直徑燃料槽是國際高端機密技術,焊接工藝和結構設計全靠自力摸索,最終研製成功。

设计[编辑]

长征五号基本型为二级半构型,芯级采用5米直径,捆绑4个3.35米直径助推器。全箭总长56.97米,起飞质量约869吨,起飞推力约1078吨,火箭完全采用无毒无污染的液氢煤油液氧推进剂,起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,设计可靠性达到了0.98。

长征五号乙,全箭总长53.7米,起飞重量837.5吨,近地轨道运载能力大于22吨,承担中国空间站舱段发射任务。

长征五号的设计思想以通用化、系列化、组合化为重点。可搭载两种专门为其设计的火箭发动机,分别为推力为120吨的YF-100液氧煤油高压补燃循环发动机和推力为50吨的YF-77氢氧发动机。长征五号系列实行模块化设计,由直径为5米、3.35米和2.25米的三种模块构成。其中5米模块包含两个50吨级的YF-77发动机(芯一级)或两个8吨级的YF-75D发动机(芯二级、芯三级),3.35米模块包含两个120吨级的YF-100发动机,2.25米模块包含一个120吨级的YF-100发动机。模块化设计的好处是可以根据需要把不同模块组装成不同推力的火箭,以执行不同的任务。例如系列中最为强大的型号,以两个5米模块为主推进器,另配有4个3.35米模块为助推器。

120吨级的YF-100液氧煤油发动机已於2012年7月29日測試成功[8]。但当前研发遭遇一些困难,进度已经数次推迟[9][10][11][12]。根据最新报道,长征五号火箭已于2015年3月23日圆满完成芯一级动力系统第二次试车,歷時十年研制,计划于2016年择机进行首次飞行试验[13];2016年1月,承担研制任务的中国航天科技集团所属中国运载火箭技术院称,目前“长征五号”正在海南文昌航天发射中心进行合练。[4]2017年将用于完成嫦娥五号月球样品采样返回任务;长征五号乙运载火箭计划于其后首飞,2018年将用于发射天宫三号试验核心舱,2020年至2022年间将用于发射天宫号空间站天和号核心舱问天号实验舱巡天号实验舱[14]

火箭規格[编辑]

版本[14] CZ-5-200 CZ-5-320 CZ-5-504 CZ-5-522 CZ-5-540
助推器 -- 2xCZ-5-200, YF-100 4xCZ-5-300, YF-100 2xCZ-5-200 2xCZ-5-300, YF-100 4xCZ-5-200, YF-100
第一级 CZ-5-200, YF-100 CZ-5-300, YF-100 CZ-5-500, 2xYF-77 CZ-5-500, 2xYF-77 CZ-5-500, 2xYF-77
第二级 CZ-YF-73, YF-73 CZ-5-KO, CZ-5-HO, 2xYF-75 CZ-5-HO, 2xYF-75 CZ-5-HO, 2xYF-75
第三级 (不用于近地轨道) -- CZ-5-HO, YF-75 -- -- --
推力 (海平面)[14] 1.34 MN(百万牛顿) 7.2 MN 10.565 MN[15] 8.24 MN 5.84 MN
发射重量[14] 82 t 420 t 867 t [15] 630 t 470 t
最大高度 33 m 55 m 57 m [15] 58 m 53 m
载荷(近地轨道[14] 1.5 t 10 t 25 t [15] 20 t 10 t
载荷(地球同步转移轨道[14] -- 6 t 14 t [15] 11 t 6 t

现役几种主力大型火箭性能一览[编辑]

几种大型运载火箭性能简表(截止2014年3月)
型号 国籍 首次发射 发射纬度 起飞重量(吨) 运载能力 重量, 吨 芯级. 直径, 米 发射成功率, % (发射总数) 发射价格, 百万美元
近地轨道 地球同步转移轨道 地球静止同步轨道
质子-M运载火箭+微风M上面级  俄羅斯 2001 46° 705 23 6.15 3.25 4.35 91%----(76) 80 — 100
阿丽亚娜5型运载火箭ECA  歐盟 2002 780 20 10 5,4 98%----(44) 220
天顶-3SL运载火箭  俄羅斯 1999 42° 473 13.7 6.06 2.6 4.15 85%----(41) 80
德尔塔-4运载火箭Heavy  美國 2004 35° 和 28° 732 28.3 14 6.57 5.1 86%----(7) 265
德尔塔-4运载火箭Medium+(5.4)  美國 2009 35° 和 28° 399 13.5 5.5 3.12 5.1 100%---(4) 170
宇宙神5型运载火箭551  美國 2006 35° 和 28° 541 18.8 6.86 3.90 5.4 100%---(4) 190
宇宙神5型运载火箭521  美國 2003 35° 和 28° 419 13.49 4.88 2.63 5.4 100%---(2) 160
H-IIB运载火箭  日本 2009 30° 531 19 8 5.1 100%---(4) 182
H-2A运载火箭204  日本 2006 30° 445 15 6 2.3 4 100%---(1) 170
长征五号运载火箭  中国 2017 19° 867 25 14 5 --%---(0)
长征五号乙运载火箭  中国 2017 19° 837 25 5 --%---(0)
长征五号/远征二号运载火箭  中国 2016 19° 5.1 5 --%---(0)

可比较的火箭[编辑]

参阅[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Space Launch Report: CZ-5 Data Sheet. Spacelaunchreport.com. 2013-03-07 [2015-03-27]. 
  2. ^ 2.0 2.1 Long March 5 Will Have World's Second Largest Carrying Capacity. Space Daily. 2009-03-04 [2012-09-04]. 
  3. ^ Space.com staff. China Tests Powerful Rocket Engine for New Booster. Space.com. 30 July 2012. The more capable Long March 5 rocket is expected to help the country achieve its goal of constructing a space station in orbit by the year 2020, as well as play a key role in China's future space exploration aims beyond low-Earth orbit. The rocket's maiden launch is expected to occur in 2014 
  4. ^ 4.0 4.1 “长征五号”、“长征七号”首飞时间基本确定
  5. ^ Space.com staff. China Outlines New Rockets, Space Station and Moon Plans. Space.com. 17 March 2015. 
  6. ^ China’s Long March 5 Will Not Launch Until 2015
  7. ^ 《焦点访谈》 20160423 长征五号十年磨一“箭”
  8. ^ 陈钢. 我国新一代大推力火箭发动机“极限工况热试车”成功. 新华网. 2012-07-29 [2014-12-08] (中文). 
  9. ^ 新一代运载火箭计划2016年首飞. 新闻联播. 中国中央电视台. 2014-12-08 (中文). 
  10. ^ 万淑艳. 长征五号火箭拟于2015年上半年首飞 搭载试验卫星. 中国新闻网. 2014-03-05 [2014-04-07] (中文). 
  11. ^ Bradley Perrett. China's Long March 5 Will Not Launch Until 2015: Another delay besets the heavy launcher on which China's space program is betting. Aviation Week & Space Technology. 2013-05-25 [2014-12-08] (英文). In 2007, the Long March 5 was due to make its first flight in 2013. A year ago, the target had slipped to 2014. China Daily now says the first flight will "probably" occur in 2015. 
  12. ^ 陈炜伟, 许祖华. “长征5号”火箭2014年首飞 将为中国空间站建设提供运力保障. 新华网. 2012-03-05 [2014-12-08] (中文). 
  13. ^ 人民网-科技频道. 长征五号火箭圆满完成芯一级动力系统第二次试车. 人民网-科技频道. 2015-03-23 [2015-03-25] (中文). 
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 CZ-NGLV
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 15.3 15.4 中国新一代运载火箭长征五号、长征七号首飞时间已经确定