1984年4月8日长征三号运载火箭成功发射中国第一颗通信卫星东方红二号。
长征三号运载火箭于1978年开始在长征二号基础上改进,1984年研制成功的三级液体火箭。它的成功发射,标志着我国运载火箭技术跨入世界先进行列,是我国运载火箭发展史上的一个重要里程碑:首次采用了氢氧发动机,首次实现高空多次启动,首次将有效载荷送入地球同步转移轨道。
*注:百度百科及有些报道上关于“长征三号是在长征二号丙的基础上研制的”说法是错误的。原因如下:
1.长征二号丙1976年开始研制,1982年首飞。而长征三号1975年3月立项,1978年开始研制,此时长征二号丙连设计方案都没定型,因此长二丙和长征三号其实都是在长征二号基础上改进而来。
2.尽管1974年11月长征二号首飞失败,但并非火箭设计问题,而是生产疏漏造成陀螺仪导线断路引起。总体来看火箭技术状态达到设计要求。后续三发长征二号全部发射成功也证明了这一点。
3.长征二号研制完成后,开始在其基础上进行长征二号甲、乙、丙3个型号的研制,即:增加常温液体上面级构成长征二号甲;增加低温氢氧上面级构成长征二号乙,增加固体上面级构成长征二号丙。因液体上面级尺寸较大,火箭实际成为三级火箭,继续放在二级火箭的长征二号系列不合适,故把长征二号甲改成长征四号,长征二号乙改成长征三号。
长征三号发射成功后,我国一期卫星通信工程由此展开。但是随着科技的快速发展和社会需求的飞速提升,二期通信工程的东方红二号等卫星容量和质量不断增大,长征三号不能满足其发射任务。于是相继研制出长征三号甲、乙、丙三个子型号。长征三号和甲、乙、丙型号共同构成了长征三号系列,主要承担高轨道的发射任务。相比长征二号系列,长征三号系列有以下特点:
(1)是三级火箭;
(2)三级使用液氢液氧发动机;
(3)三级发动机可以多次起动;
(4)可以直接将载荷送入地球同步转移轨道。
截止2022年1月23日,长征三号系列累计发射141次。
一、长征三号(CZ-3)
高约44.56米,一、二级直径均为3.35米,三级直径2.25米。整流罩A型直径2.6米,B型直径3米,尾翼翼展6.15米。起飞质量约202吨,起飞推力286吨,地球同步转移轨道运力1.45吨。
1、一级发动机YF-21B,燃料为四氧化二氮和偏二甲肼,推力302吨,比冲259秒。
2、二级发动机YF-24D,主机真空推力75.3吨,比冲296秒;游机真空总推力4.8吨,比冲289秒。
3、三级发动机YF-73,燃料液氢液氧,真空推力4.53吨,比冲425秒。具备多次启动能力。
自1984年1月29日首次发射至2000年6月25日最后一次发射,共发射13次,成功10次。除发射过多颗东方红二号卫星外,还发射过亚洲一号、亚太一号、亚太一号甲、风云二号等在内多颗国内外卫星。1990年4月7日首次成功发射美国休斯公司制造的亚洲1号卫星,标志着我国航天开始进入国际航天发射市场。 2000年最后一次发射后退役。
二、长征三号甲(CZ-3A)
长三甲是在长征三号火箭成功之后,于1985年3月开始方案论证,1986年4月开始研制的一种三级大型运载火箭。在继承长征三号成熟技术的基础上,拉长燃料箱,增大第三级,采用了百余项新技术,拥有先进的控制系统,可在星箭分离前对载荷进行大姿态调姿定向,技术性能、适应性比长征三号有显著提高。1994年首飞成功。
高52.52米,一、二级直径3.35米、三级直径3米,起飞质量242吨。具有一箭多星和适应多种轨道卫星发射的能力,主要用于地球同步转移轨道发射任务(也可用于发射低轨道、极轨道或逃逸轨道的载荷),地球同步转移轨道的运力从长征三号的1.45吨提高到2.65吨。
发动机系统
1、一级发动机YF-21B
燃料为四氧化二氮和偏二甲肼,推力302吨,比冲259秒。
2、二级发动机YF-24D,主机真空推力75.3吨,比冲296秒;游机真空总推力4.8吨,比冲289秒。燃料均为四氧化二氮和偏二甲肼。
3、三级发动机YF-75,燃料液氢液氧,真空推力8吨,比冲437秒。具备多次启动能力。
4、加长加粗三级的燃料箱,燃料加注量从长征三号的8.2吨增加到17.6吨。
自1994年2月8日,长征三号甲首次发射,成功将我国自制的“夸父一号”和“实践四号”送入预定轨道后,先后发射过东方红二号、中星、风云、北斗系列,鑫诺三号等卫星以及嫦娥一号探测器。
2007年10月24日,成功发射我国首颗探月卫星嫦娥一号,开启了我国探月工程的帷幕。
长征三号乙、丙两个型号是由长征三号甲衍生而来的,故甲、乙、丙三个型号统称为长征三号甲系列运载火箭,它们不仅能够满足我国高轨道发射需求,也成功打入国际市场。
截止2022年1月23日,长三甲系列火箭累计发射128次,占长征系列总发射次数的31.5%。堪称长征家族的“劳模火箭”。
尤其是近几年,年均发射次数达到十次以上。连续5年占据我国航天发射次数榜首。
2015年长三甲系列火箭发射9次,占长征运载火箭发射次数的47%。
2016年长三甲系列火箭发射7次,占长征运载火箭发射次数的32%。
2017年长三甲系列火箭发射5次,占长征运载火箭发射次数的31%。
2018年长三甲系列火箭发射14次,占长征运载火箭发射次数的38%。
2019年长三甲系列火箭完成12次发射,占长征运载火箭发射次数的43%。
2020年长三甲系列火箭发射8次,占长征运载火箭发射次数的24%。
2021年长三甲系列火箭发射12次,占长征运载火箭发射次数的25%。
三、长征三号乙(CZ-3B)
长征三号乙是在长征三号甲和长征二号捆绑运载火箭的基础上研制的大型三级液体捆绑火箭,芯级是把长征三号甲火箭一二级拉长形成,助推器及捆绑结构则基本与长征二号捆火箭相同,是我国现役主力火箭。发射价格7000~8000万美元。
长征三号乙型号分支
(一)长三乙标准型(CZ-3B)
火箭芯一级与助推器为不加长状态,使用4000F型整流罩,控制系统为平台+激光惯组主从冗余方案。
高54.838米,一、二级直径3.35米、助推器直径2.25米,三子级直径3.0米,整流罩直径4.0米,起飞质量425.8吨,标准GTO运载能力为5.1吨。
发动机系统
(1)助推器
4个助推器各安装一个YF-25发动机,燃料为四氧化二氮和偏二甲肼,单个海平面推力75.6吨,工作时间140秒。
(2)一级
1台YF-21C发动机,燃料为四氧化二氮和偏二甲肼,海平面推力75.6吨,工作时间158秒。
(3)二级
1台主机YF-22E,燃料为四氧化二氮和偏二甲肼,真空推力75.7吨,比冲296秒;4台游机YF-23C,真空总推力4.8吨,比冲289秒。工作时间185秒。
(4)三级
2台YF-75氢氧发动机,总推力17吨,比冲438秒,工作时间478秒。
1996年2月15日首次飞行发射国际708通信卫星失败,火箭起飞22秒后触地爆炸(造成6人死亡)。在1997年8月和10月则成功地发射了菲律宾马部海卫星和亚太二号R卫星。
(二)长征三号乙改一型(CZ-3B/G1)
在长征三号标准型的基础上,采用起飞滚转定向、双向风补偿、三级一次工作、串联式双星分离。高57.056米,使用3700Z加长型(3700ZS型)双星整流罩,整流罩直径3.7米。
长征三号乙改一型执行过Y14、Y15两发北斗一号M3、M4星发射任务。
(三)长三乙增强型(CZ-3B/E)
共有4种子构型:长征三号乙改二型(CZ-3B/G2)、长征三号乙改三型(CZ-3B/G3)、长征三号乙改三Z型/远征一号(CZ-3B/YZ-1)和长征三号乙改五型(CZ-3B/G5)。
(1)长三乙改二型(CZ-3B/G2)
在长征三号标准型的基础上,芯一级加长1.488米,助推器加长0.768米,二级采用YF-22E主发动机和YF23C游机发动机,加强二级结构,使用4000F型整流罩。控制系统有两种状态可选:平台+激光惯组主从冗余方案;双激光惯组主从冗余/卫星导航复合制导方案。
高56.326米,整流罩直径4.0米,起飞质量458.97吨,近地轨道运力11.5吨,太阳同步轨道运力7.1吨,标准地球同步转移轨道运力为5.5吨,地月转移轨道运力3.78吨。地火转移轨道运力2.4吨。
2007年5月14日首飞时,成功发射尼日利亚通信卫星一号。
2013年12月2日长征三号乙改二型成功发射嫦娥三号月球探测器。
2018年12月8日长征三号乙改二型成功发射嫦娥四号月球探测器。
(2)长三乙改三型(CZ-3B/G3)
继承改二型的基本状态,使用4200F型整流罩,高56.542米,整流罩直径4.2米,标准地球同步转移轨道运力5.4吨。
长征三号乙改三型于2011年9月19日首飞时,成功发射中星一号A。
(3)长三乙改三Z型(CZ-3B/G3Z)
继承改三型的基本状态,使用4200Z型整流罩,采用1194A卫星支架,安装姿控发动机和姿控贮箱。该构型通常与远征一号上面级相配合。高57.126米,整流罩直径4.2米,标准地球同步转移轨道运力5.2吨。
(4)长三乙/远征一号(CZ-3B/YZ-1)
在长征三号乙改三Z型的基础上,加装远征一号上面级,主要用于执行中地球轨道(MEO)北斗卫星的“一箭双星”直接入轨发射任务。2.15万公里中地球轨道运力2.2吨。
远征一号主直径2.8米,工作时间6.5个小时,有多次启动的能力,可以一箭多星,或将卫星送至MEO等高轨道。
2015年7月25日,长征三号乙/远征一号首飞时,成功发射两颗新一代北斗导航卫星。
(5)长三乙改五型(CZ-3B/G5)
在长征三号乙改三Z型基础上,采用加长0.9米的4200ZL 整流罩、2334A 接口卫星支架和星箭解锁装置等措施以包络更大的卫星。
可发射地球同步转移轨道载荷,并能覆盖太阳同步轨道的发射任务,500公里太阳同步轨道运力4.5吨。
2020年12月6日,长征三号乙改进五型首飞,成功将高分十四号卫星送入太阳同步轨道。
截止发文时间(2022年1月22日),长征三号乙及其子型号已累计发射83次。是长三甲系列发射次数最多的子系列,占长三甲系列总发射次数的65%。
四、长征三号丙(CZ-3C)
长征三号丙是在长三乙的基础上,减少两个助推器并取消助推器尾翼,主要用于发射地球同步转移轨道载荷,也可进行一箭多星发射或发射其它轨道的卫星,地球同步转移轨道运力3.8吨。
高54.838米,一、二子级直径3.35米、 助推器直径2.25米,三子级直径3.0米,卫星整流罩最大直径4.0米,起飞质量345吨。
2008年4月25日,长征三号丙首飞成功。
2010年10月1日,长征三号丙成功发射嫦娥二号月球探测器。