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长征三号丙

发布时间:2023-09-06 03:04:46

长征三号丙(代号:CZ-3C)是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的一型三级捆绑液体运载火箭。

长征三号丙详细介绍

长征三号丙(代号:CZ-3C)是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的一型三级捆绑液体运载火箭。

长征三号丙是在长征三号乙运载火箭的基础上改进的,减少两个助推器并取消助推器上的尾翼,其主要任务是发射地球同步转移轨道的有效载荷,可以进行一箭多星发射或发射其它轨道的卫星。长征三号丙火箭于1994年启动研制,2000年火箭的试样研制完成,2008年4月25日首次发射成功,随后主要承担了“天链一号”卫星、北斗导航卫星和“嫦娥二号”月球探测器等发射任务。

长征三号丙的成功研制,使中国运载火箭的地球同步转移轨道运载能力得到补充和加强,不仅满足发射大型通信卫星的需要,也提高了中国火箭的适应性,增强了中国运载火箭在国际商用发射市场上的竞争能力。

长征三号丙发展沿革

长征三号丙研制背景

20世纪80年代,在长征三号甲系列火箭研制初期,研制队伍就将长三甲、长三乙、长三丙作为一组系列火箭进行模块化、组合化与整体化优化设计,确定了以长征三号甲火箭为基本型的发展模式。

长征三号甲火箭是在长征三号火箭的基础上采用重新设计第三级形成的大型三级低温液体火箭,全长52.52米,一、二子级直径3.35米,三子级直径3.0米,GTO的运载能力达到2.6吨。

在长征三号甲火箭的芯一级捆绑四个2.25米的助推器,衍生出长征三号乙火箭,全长54.838米,GTO轨道运载能力可达到5.2吨,运载能力仅低于同期的俄罗斯的质子号运载火箭,当时位居世界第二位。

在长征三号甲火箭的芯一级基础上捆绑两个2.25米助推器,组合成长长征三号丙火箭,GTO轨道运载能力可达到3.8吨。长三丙火箭的设计完成,2006~2010年期间承担中国国防建设急需的各类应用卫星的发射任务。

长征三号丙研制历程

1994年至1996年,长征三号丙火箭按照系列化的原则开展设计工作,其研制工作是与长征三号乙火箭同步进行。在长三乙火箭试样研制阶段,总体部门和各分系统部门同时开展了长三丙火箭的研制,并完成了风洞试验,其状态为一级捆绑两枚助推器,不安装尾翼。同时,还进行了全箭振动试验。

1995年3月至5月,长三丙与长三乙一起,在西昌卫星发射中心完成了发射场合练。后因故长征三号丙的研制工作暂停。

1998年至2000年,中国运载火箭技术研究院又继续进行长征三号丙火箭的研制工作,对其设计方案进行了深入分析和改进,并再次进行了风洞试验,试验状态为一级捆绑两台助推器并安装两片尾翼。

2000年,长征三号丙火箭的试样研制工作完成。

2001年8月23日,中国航天科技集团公司专家组评审认为长征三号丙火箭已具备投入使用的条件,可以转入应用发射阶段。

2003年1月,中国第一颗数据中继卫星系统工程立项,并正式命名中继卫星为天链一号,与之相配套的火箭即为长征三号丙火箭。

2008年4月25日,长征三号丙首次发射成功。

长征三号丙技术特点

长征三号丙总体设计

长征三号丙运载火箭,是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭,以经适应性更改后的长征三号甲运载火箭作为芯级,捆绑两枚液体燃料助推器而构成。长征三号丙运载火箭是继长征三号甲与长征三号乙之后长征三号甲系列的又一成员。除在其一级捆绑有两个助推器外,它的其余结构部分、分系统与长征三号乙火箭基本相同。它的推出为用户根据有效载荷的质量和任务要求而灵活选用长征火箭拓宽了范围。

长征三号丙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星,其GTO运载能力为3.8吨。全箭起飞质量345吨,全长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。全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理与姿态控制系统、低温推进剂利用系统、分离系统以及辅助系统等组成。

长征三号丙箭体结构

一子级

一子级长23.272米,上部是装有液体四氧化二氮的氧化剂箱,下部是装有液体偏二甲肼的燃烧剂箱。一子级装配发动机是由四台推力为75吨的液体发动机并联而成。每台发动机的喷口可以在伺服机构的带动下单向摆动以控制火箭飞行的姿态,最大的摆动角为10度。

助推器

每枚助推器捆长15.326米,上部是装有液体四氧化二氮的氧化剂箱,下部是装有液体偏二甲肼的燃烧剂箱。两个助推器各配有一台推力为75吨的发动机,喷管固定不摆。

二子级

二子级长9.943米,上部是装有液体四氧化二氮的氧化剂箱,下部是装有液体偏二甲肼的燃烧剂箱。二子级装配有75吨推力的发动机(主发动机)和带四个小喷管、推力为4.8吨的游动发动机。主发动机喷管固定不动,游动发动机喷管可作单向摆动,最大摆角60度,以控制箭体飞行姿态。

三子级

三子级长12.375米,上部是装有液氢的燃烧剂箱,下部是装有液氧的氧化剂箱。三子级采用氢氧发动机,具有二次启动能力,由两独立的单管发动机并联而成,每台推力8吨,可在伺服机构的带动下双向摆动,最大综合摆角4度,控制三子级箭体飞行姿态。

卫星整流罩

长征三号丙火箭的卫星整流罩由端头帽、双锥段、圆柱段和倒锥段组成。端头帽由玻璃钢纤维材料制成,具有良好的无线电透波性。双锥段和圆柱段是由金属蜂窝材料制成,倒锥段由化铣合金材料制成。如果需要,无线电透波窗口和操作窗口可以在柱段和双锥段上开口。长三丙火箭整流罩长9.56米,最大外直径4.0米,其静包络最大直径为3.65。

星箭对接

长征三号丙火箭可以提供多种标准机械接口。卫星的下端框与火箭的有效载荷支架的上端框对接,通过包带来锁紧。

长征三号丙设计参数

长征三号丙火箭设计参数

助推器

第一级

第二级

第三级

级段直径(米)

2.25

3.35

3.35

3.00

级段长度(米)

15.326

23.272

9.943

12.375

推进剂质量(吨)

37.746×2

171.775

49.605

18.193

推进剂

四氧化二氮/偏二甲肼

液氢/液氧

发动机

YF-25

YF-21C

YF-24E

YF-22E(主机)

YF-23C(游机)

YF-75

发动机推力(千牛)

740.4×2

2961.6

742(主机)

11.8×4(游机)

78.5×2

发动机比推力(牛·秒/千克)

2556.2

2556.2

2922.57(主机)

2910.5(游机)

4312

助推器

2

起飞质量(吨)

345

全长(米)

54.838(55.638)

整流罩直径(米)

4.00/4.20

整流罩长度(米)

9.56(9.777)

GTO运载能力(千克)

3800

长征三号丙飞行程序

任务描述

长征三号丙运载火箭可以将卫星送入地球同步转移轨道(GTO)。在执行一个典型的GTO任务时,长三丙火箭的一、二子级首先将卫星和三子级的组合体送入一个圆形的停泊轨道,然后三子级进行600多秒的滑行段飞行,在组合体在火箭控制系统的控制下进行再定向之后,三子级发动机再次点火将组合体送入目标GTO轨道,最后三子级和卫星分离。

长征三号丙典型飞行程序

时间(秒)

事件

时间(秒)

事件

T+0.00

火箭起飞

T+330.000

二级游动发动机关机

T+10.0

程序转弯

T+334.000

二、三级分离,三级一次启动

T+127.491

助推器关机

T+650.605

三级第一次关机

T+128.991

助推器分离

T+654.105

滑行开始

T+145.159

芯一级发动机关机

T+1323.242

滑行结束,三级二次启动

T+146.659

一、二级分离

T+1474.866

三级二次关机、末速修正开始

T+258.659

整流罩分离

T+1494.866

末速修正结束

T+328.000

二级主机关机

T+1574.866

星箭分离

长征三号丙衍生型号

长征三号丙增强型

中国为探月工程三期飞行试验器发射研制长征三号丙增强型火箭,与长征三号丙基本型相比,增强型有多项改进、创新:在长三丙火箭上使用双惯组加复合制导;外形上比长三丙基本型加长1.5米,运载能力由原来的3.8吨提高到3.9吨。

长征三号丙增强型在长征三号甲系列火箭成熟技术基础上,加长了火箭一级和助推器的长度。同时,二级发动机采用了长征二号F运载火箭二级发动机,为探月工程试验任务提供更强的运载能力和更高的飞行可靠性。

长征三号丙增强型还采用"天基测量"技术,对飞行中的火箭进行全程实时测控。同时,采用高码率传输技术,可增加测量点、提高数据传输速度、增大数据传输量,进一步降低测控盲区。

2014年10月24日,长征三号丙增强型遥12运载火箭在西昌发射成功,将中国自行研制的探月工程三期再入返回飞行试验器准确送入地月转移轨道,中国探月工程首次实施的再入返回飞行试验首战告捷。

长征三号丙/远征一号

长征三号丙/远征一号运载火箭由中国航天科技集团公司一院抓总研制,由基础级和上面级组成的四级火箭。基础级火箭是在长征三号丙运载火箭基础上为适应采用上面级而改进研制的捆绑式三级液体火箭,其一子级上捆绑了两个助推器。上面级是为发射中国新一代北斗导航卫星而专门研制的采用常规推进剂的轨道运载器。

2015年3月30日21点52分,长征三号丙/远征一号运载火箭在西昌发射成功,将北斗卫星导航系统第17颗卫星送入预定轨道。

长征三号丙发射记录

长征三号丙发射记录

序号

起飞时间

发射场

运载火箭

轨道

飞行情况

载荷

备注

1

2008-04-25

西昌

CZ-3C Y1

GTO

成功

天链一号01星

地球同步轨道

数据中继卫星

2

2009-04-15

西昌

CZ-3C Y3

GTO

成功

北斗G2

改进型东方红

三号甲平台失效

3

2010-01-17

西昌

CZ-3C Y2

GTO

成功

北斗G1

地球同步轨道

北斗导航卫星

4

2010-06-02

西昌

CZ-3C Y4

GTO

成功

北斗G3

地球同步轨道

北斗导航卫星

5

2010-10-01

西昌

CZ-3C Y7

EMTO

成功

嫦娥二号

已成为人造

太阳系小行星

6

2010-11-01

西昌

CZ-3C Y5

GTO

成功

北斗G4

地球同步轨道

北斗导航卫星

7

2011-07-11

西昌

CZ-3C Y8

GTO

成功

天链一号02星

地球同步轨道

数据中继卫星

8

2012-02-25

西昌

CZ-3C Y6

GTO

成功

北斗G5

地球同步轨道

北斗导航卫星

9

2012-07-25

西昌

CZ-3C Y9

GTO

成功

天链一号03星

地球同步轨道

数据中继卫星

10

2012-10-25

西昌

CZ-3C Y10

GTO

成功

北斗G6

地球同步轨道

北斗导航卫星

11

2014-10-24

西昌

CZ-3C/E Y12

EMTO

成功

嫦娥五号飞行试验器、(搭载4M和PS86X1)

探月工程返回式试验飞行器

12

2015-03-30

西昌

CZ-3C Y11

/YZ-1 Y1

IGSO

成功

北斗I1-S

倾斜地球同步轨道

北斗导航卫星

13

2016-02-01

西昌

CZ-3C Y14

/YZ-1 Y3

MEO

成功

北斗M3-S

中地球轨道

北斗导航卫星

14

2016-06-12

西昌

CZ-3C/E Y15

GTO

成功

北斗G7星

地球同步轨道

北斗导航卫星

15

2016-11-22

西昌

CZ-3C/E Y13

GTO

成功

天链一号04星

地球同步轨道

数据中继卫星

16

2018-12-25

西昌

CZ-3C/E Y17

GTO

成功

通信试验卫星3号

新通信技术实验星

17

2019-05-18

西昌

CZ-3C/E Y16

GTO

成功

北斗二号G8星

地球同步轨道

北斗导航卫星

18

2021-07-06

西昌

成功

天链一号05星

长征三号丙价值意义

长征三号丙火箭采用了大推力氢氧发动机、冷氦加温增压技术、动调陀螺四轴平台技术和低温氢气能源双摆伺服机构4项关键技术,该火箭有效地弥补了长征三号甲与长征三号乙之间运载能力上的跨度,形成了完整系列。

长征三号丙火箭是中国运载火箭发射历史上首枚结构外形非全对称的大型运载火箭,其运载能力介于长三甲和长三乙火箭之间,使长三甲系列火箭在发射市场上有了更广阔的适用性。

长征三号丙火箭的成功研制,使中国运载火箭的GTO轨道运载能力得到补充和加强。它不仅可以满足发射中国大型通信卫星平台的需要,也大大提高了中国运载火箭的适应性,为卫星的设计提供较宽松的环境,增强了中国运载火箭在国际商用发射市场上的竞争能力。(《国际太空》、中国航天科技集团公司、《中国航天》 评

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