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长征一号运载火箭

中国于1965年下半年开始研制第一枚国产的运载火箭,目标将中国的第一颗人造卫星“东方红一号”送入太空,使中国跻身于世界航天大国的行列。

1970年4月24日,长征一号运载火箭将我国第一颗人造地球卫星——东方红一号成功送入太空,使中国成为前苏联、美国、法兰、日本之后世界第五个独立发射卫星的国家。

长征一号运载火箭是在东风三号中程弹道导弹的基础上研制的。长征一号运载火箭于1965年开始研制。该火箭共进行两次卫星发射,成功率100%,另一次发射时间是1971年。

长征一号运载火箭为中国国产的首枚三级火箭。火箭的一、二级采用二级改进型的东风三号中程弹道导弹,第三级使用新投入生产的GF-02固体火箭发动机。

长征一号运载火箭共进行四次卫星发射,三成一败,成功率达75%,其他三次发射时间为1969年、1970年和1971年。

火箭名称长征一号运载火箭火箭高度29.860米
起飞质量81570千克级数三级
运载能力300千克(440公里圆轨道, 倾角70度)研制时间1965年
研制国家中国

长征一号介绍

长征一号是为发射我国第一颗人造地球卫星东方红一号而研制的三级运载火箭。它的一、二级火箭采用当时的成熟技术,并为发射卫星做了适应性修改,第三级是新研制的以固体燃料为推进剂的上面级。1967年11月,决定由中国运载火箭技术研究院负责研制。1968年初,完成了火箭的总体设计,之后又用了两年左右的时间完成了各种大型的地面试验。1970年4月24日,长征一号火箭首次发射,将中国第一颗人造地球卫星东方红一号顺利送入轨道,发射获得圆满成功。1971年3月3日,长征一号火箭第二次发射,把实践一号科学试验卫星准确送入轨道,又一次取得圆满成功。相对于70度倾角、440公里高的圆轨道,长征一号火箭的运载能力为300千克,此火箭共进行了两次发射,均获得成功。长征一号的研制成功,揭开了我国航天活动的序幕。

为了提高长征一号火箭的运载能力,适应国内外小型卫星发射市场需求,根据长征一号改进的长征一号丁运载火箭正时刻准备着进入发射市场。长征一号丁的低轨道(185千米)运载能力为850千克,地球同步轨道的运载能力为200千克。

型号

长征一号

长征一号运载火箭是一种三级火箭,主要用于发射近地轨道小型有效载荷。火箭全长29.86米,最大直径2.25米,起飞重量81.6吨,起飞推力112吨,能把300千克重的卫星送入440公里高的近地轨道。1970年4月24日,长征1号运载火箭成功地将“东方红一号”卫星送入预定轨道,奠定了长征系列火箭发展的基础。

长征一号乙

长征一号乙运载火箭也被称作“长征一号马杰”。是长征一号的第一个改进方案。方案提出使用意造马杰火箭的第三级意丽丝固体火箭发动机来替换国产的第三级GF-02固体火箭发动机。火箭的一、二级没有更变。但当时因缺乏资金所以没有向意大利购买马杰火箭的第三级,长征一号乙也没有投入生产。

长征一号丙

长征一号丙运载火箭也没有投入生产。第一、二级使用长征一号的发动机,保留不变,而第三级使用更先进的四氧化二氮偏二甲肼固体燃料,使火箭的近地运载能力提高到半吨。1984年首次成功测试第三级发动机,但因种种原因,中国运载火箭技术研究院于1988年取消了长一丙工程。

长征一号丁

长征一号丁运载火箭是长征一号运载火箭的改进型。主要的改进有:提高一子级发动机推力;提高二、三子级性能;采用“平台-计算机”全惯性制导。经过改进,长征一号丁火箭可以发射各种低轨道卫星,并已投入商业发射。

1990年代初,中国运载火箭技术研究院再次把长征一号的改进课题搬到了研讨桌上,提出了长征一号丁(简称:长一丁,CZ-1D)。方案中提到将长一丙工程的硕果,新研制的四氧化二氮偏二甲肼固体第三级发动机,作为长一丁的第二级。第一、三级保留不变。1995年首发成功,2002年最后发射。虽然长一丁有740千克的近地能力和440千克的地同步能力,但因长一丁的几次任务均为亚轨任务,所以还不能算作航天火箭任务。截至现在尚未进行外太空的航天运载任务。

长征一号运载火箭参数

第一级

高度:17.835米

直径:2.250米

空重:4070公斤

总重:65250公斤

发动机:YF-2

推力:1020千牛顿

比冲:2349牛·秒/公斤

推进时间:140秒

燃料:硝酸-27S/偏二甲肼

第二级

高度:7.486米

直径:2.250米

空重:2270公斤

总重:13550公斤

发动机:YF-3

推力:294.2千牛顿

比冲:2746牛·秒/公斤

推进时间:102秒

燃料:硝酸-27S/偏二甲肼

第三级

高度:4.565米

直径:固体发动机2.250米

裙端1.500米

空重:400公斤

总重:2200公斤

发动机:GF-02

推力:111.0千牛(平均)

比冲:2472牛·秒/公斤(平均)

推进时间:约40秒

燃料:聚硫橡胶固体推进剂

长征一号设计原则

长征一号一二级采用远程导弹原型不作修改,第三级采用固体火箭。卫星和固体火箭包罗在整流罩内不受气流的冲刷和加温。固体三级自旋稳定(180转/分),二级关机后,以喷射氮气的姿态控制发动机来保持滑行段的稳定飞行。

研制细节

故障方案

由于长征一号是第一次研制的运载火箭,为防止火箭在飞行过程中出现一些故障,科研人员预先为火箭提供了一些解决方案。如火箭滑行段和三级固体火箭出现故障,卫星坠落,触及大气层,会产生很大过载,卫星上的过载开关会切断播放东方红的乐曲。这样可以避免卫星唱着东方红乐曲落地后产生的不良后果。

整流罩研制

长征一号运载火箭整流罩包罗体积大,要求平行分离,分离速度≥5.5米/秒。按照设计采用爆破螺栓解锁,在火药作用下实施两个半罩分离。由于开始设计时科研人员把两个半罩看成是刚体,按照刚性体进行计算,使用火药量过小,获得分离速度不够,多次试验达不到分离速度要求。实际上整流罩是一个弹性体,弹性体容易变形,会吸收很多火药的能量,使分离的能量大为减少。为了满足分离速度要求,科研人员一方面采取了成倍加大火药量,另一方面强化整流罩的刚度,整流罩部分结构采用了刚度大的钢铁组合件代替原来铝组件,使火药能量传递到两个半罩,实施快速分离,满足了5.5米/秒分离速度的要求。

滑行段推进剂晃动的控制问题

长征一号滑行段推进剂箱内有剩余的液体,它的晃动按失重场推导出来的公式计算(频率和液面高度)水锤大小,液体晃动波可达到推进箱顶。晃动大、喷氮气简易姿态控制能力是否能克服晃动引起的水锤作用力,科研人员在讨论时众议纷纷。经研究后科研人员认为,长征一号火箭滑行段轨道的离心力不等于地球质量的吸引力,不是真正的失重场,我们称为失重。液体波高到一定的程度,出现浪花,吸收很大能量,长征一号火箭滑行段液体波不会升到箱顶。在大多数人统一思想后,在箱底附近增加了一个大阻尼板,以减少晃动。此事请示了钱学森同志,他表示同意。飞行遥测证明,长征一号火箭滑行段飞行是稳定的,没有受到液体推进剂的影响。

研制历程

1957年10月苏联发射了第一个人造地球卫星,开创了人类征服宇宙的新纪元。中国是火箭的故乡,自古就有遨游太空的愿望,在世界上第一颗人造地球卫星发射成功仅仅半年后,1958年5月毛泽东主席就在中国共产党八届二中全会上提出:“我们也要搞人造地球卫星”。

1960年11月5日,我国近程导弹发射成功,标志着我国具有生产制造导弹能力了,这项工作得到了全国1450单位的大力支持。

1962年3月21日,我国自行设计的中近程导弹飞行试验失败。技术失败的原因是总体设计没有把导弹看是一个弹性体,其次是发动机没有验收鉴定标准,其三是没有建立系统工程的体制和研制程序(总设计师建制和17项地面试验系统工程研制程序)。

1963年4月2日,国防部五院科技委召开年会由钱学森主持,讨论通过了第一研究院(以下简称一院)提出的“地地导弹技术发展途径”,确定了导弹技术发展的方向。

1964年6月29日,地地中近程导弹飞行试验成功,标志着我国能自行设计导弹。

1965年2月18日~3月7日七机部党委和一院党委召集会议,经反复讨论和研究提出“八年四弹”实施步骤,在1971年要完成,即:近程导弹,中程导弹,远程导弹和洲际导弹。1965年8月9日经中央专委第十三次会议批准。

1965年4月国防科委提出了十年内我国航天的奋斗目标,7月由中国科学院提出发展我国人造地球卫星规划方案。10月至11月中国科学院受国防科工委的委托召开我国第一颗卫星方案讨论会(代号651),初步确定了卫星方案,运载火箭的总体设计由上海机电设计院承担,1965年迁北京后改称七机部八院。

1965年6月中央专委十二次会议决定:将发射人造地球卫星列入国家计划,由七机部一院负责研制运载火箭。

1966年1月,根据国防科工委要求,七机部第一颗卫星用的运载火箭,第一、二级在远程液体导弹基础上进行设计,一院一部于1966年1月27日,结合远程导弹的实际进行了思考并进行设计。为了迎接八年四弹,调整部内组织结构,由7个研究室扩建为11个研究室。远程液体导弹和第一颗人造地球卫星运载火箭的任务由的十一室承担,上级批准并命名为长征一号,发射整个工程代号为“651”工程。

1966年12月26日,我国自行研制的中程导弹首次发射成功,标志我国能研制导弹。

1967年12月,上级决定抽调一部副主任孙家栋等18名技术骨干支援组建空间技术研究院。

1968年11月1,国防科委决定将东方红一号卫星的运载火箭长征一号任务,由七机部八院移交一院,一院一部于12月与八院(现为508所)完成了交接工作。

1970年2月24日,长征一号合练弹出厂。

1970年3月26日,长征一号用来发射东方红-1卫星的火箭出厂。

1970年4月14日,周总理在人民大会堂福建厅听取了长征一号技术征地测试检查情况,东方红卫星测试检查情况以及发射准备情况。16日周总理同意摘掉过载开关,批准长征一号火箭转往发射阵地。

1970年4月20日,周总理通过国防科委转告前方阵地执行任务的同志:“安全可靠,万无一失,准确入轨,及时报告”。

1970年4月23日,毛主席批准发射我国第一颗人造地球卫星,东方红1号。

1970年4月24日,下达15分钟准备口令时,郭清团长传达周总理指示“工作要准确,不要慌张,要沉着谨慎地把工作做好”。

1970年4月24日21点35分44秒长征一号升空,21点45分23秒卫星入轨。东方红乐曲歌声响彻太空,震动了世界。

长征一号运载火箭
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最新更新:2015-09-03 15:01
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