中國航天蛇年首發(fā)告捷。2月11日17時30分，我國在文昌航天發(fā)射場使用長征八號改運載火箭，成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低軌02組衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。

此次任務(wù)是長征八號系列運載火箭新構(gòu)型的首飛，也是長征系列運載火箭的第559次飛行。長征八號改運載火箭由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院（以下簡稱火箭院）抓總研制。此次首飛成功的長征八號改運載火箭有何特點？面向商業(yè)市場，長征八號系列運載火箭會有什么不同？對此，長征八號系列運載火箭總設(shè)計師宋征宇進行了解讀。

關(guān)注1

長征八號改運載火箭的運載能力如何？

宋征宇介紹，長征八號改運載火箭是在長征八號運載火箭基礎(chǔ)上，針對未來中低軌道巨型星座組網(wǎng)發(fā)射需求改進研制而成的。

長征八號改運載火箭創(chuàng)新地將衛(wèi)星支架、轉(zhuǎn)接框、儀器艙的功能整合到一個多功能艙內(nèi)，成功減重200公斤，提高了火箭運載效率。這種集成式設(shè)計方法在火箭結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，在國內(nèi)尚屬首次。

該火箭沿用了長八火箭的芯一級和助推器，芯二級為新研制的3.35米直徑通用氫氧末級，可選配5.2米、4.2米直徑整流罩，本次使用的是5.2米直徑整流罩。它也是首次使用3.35米直徑通用氫氧末級搭配5.2米直徑整流罩構(gòu)型的火箭。從外形上看，火箭“腦袋更大”，可為衛(wèi)星提供更大的乘坐空間，適應(yīng)更多種類和更大體積的衛(wèi)星，任務(wù)適應(yīng)性更強。

后續(xù)，3.35米直徑通用氫氧末級將作為成熟模塊，供其他型號火箭選用，有力提升長征系列運載火箭運載能力和產(chǎn)品競爭力。

型號隊伍還開展了國內(nèi)10年來首次氫氧模塊動力系統(tǒng)試車和30年來首次共底模塊動力系統(tǒng)試車，驗證了長征八號改運載火箭低溫推進劑加注后推遲24小時發(fā)射的能力。

長征八號改運載火箭700公里太陽同步軌道運載能力達到7噸級，可以覆蓋未來主流軌道任務(wù)載荷的發(fā)射需求。它與長八火箭基本型、無助推器串聯(lián)構(gòu)型共同組成長八系列火箭，形成了太陽同步軌道3噸、5噸、7噸級的運載能力梯隊，有力提升了我國中低軌道衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射能力。

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長征八號改運載火箭有哪些技術(shù)特點？

相較于長征八號運載火箭，長征八號改運載火箭的主要特點是運載能力更大、整流罩尺寸增大，并進一步提升可靠性，將現(xiàn)有的3米直徑氫氧末級升級為3.35米直徑，同時提升發(fā)動機性能，在增壓輸送系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、發(fā)動機、電氣系統(tǒng)等方面突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)。

宋征宇表示，目前中國僅有3米直徑氫氧共底貯箱的研制經(jīng)驗。由于基底結(jié)構(gòu)為非完全密封的空腔，若出現(xiàn)推進劑緊急泄出情況，共底溫度回升會導(dǎo)致回吸的空氣膨脹，存在共底結(jié)構(gòu)受到破壞的風(fēng)險。長征八號改運載火箭氫氧末級共底貯箱采用了新型結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)強度剛度的同時，減化了工作流程、提升了工作效率。

同時，為提高全箭的運載能力，在保證工作可靠性的前提下，需在現(xiàn)有發(fā)動機YF-75D真空推力9噸的基礎(chǔ)上提升至10噸。這使得發(fā)動機組件載荷水平和渦輪泵轉(zhuǎn)速普遍升高，研制隊伍開展仿真分析及驗證試驗，并采取相應(yīng)措施，確保發(fā)動機的適應(yīng)性，并具有一定的工作裕度。

此外，長征八號改運載火箭采用的雙余度電靜壓伺服機構(gòu)（EHA）由火箭院所屬北京精密機電控制設(shè)備研究所研制，相較傳統(tǒng)產(chǎn)品更可靠、更輕、更小、使用更方便，是國內(nèi)外運載火箭上首次應(yīng)用此技術(shù)。

伺服系統(tǒng)相當(dāng)于汽車的“方向盤”，起到推力矢量控制的重要作用，電靜壓伺服機構(gòu)與傳統(tǒng)電液伺服機構(gòu)相比，組件更少、配套簡化，有利于滿足大批量生產(chǎn)、驗收、交付的需求，且易于實施多余度控制，雙伺服電機泵并聯(lián)設(shè)計實現(xiàn)最大功率輸出，單伺服電機泵工作時亦可滿足基本搖擺功能需求，具有較高的可靠性和安全性。

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通用氫氧末級模塊為何能提升火箭推力？

此次任務(wù)，火箭院抓總研制的通用氫氧末級模塊實現(xiàn)了首次飛行。據(jù)火箭院劉立冬介紹，長征八號改運載火箭二子級暨通用氫氧末級箭體直徑3.35米，配置氫氧發(fā)動機，具備雙向搖擺、兩次起動能力，采用共底貯箱。

通用氫氧末級的研制起始于2017年，火箭院面向“先進性、低成本、高可靠、易操作”的市場需求，按照“模塊化、組合化、系列化”研制思路，以提升技術(shù)水平、任務(wù)適應(yīng)性和培養(yǎng)人才為目標(biāo)，啟動了前期論證和相關(guān)技術(shù)攻關(guān)工作。2022年8月，長征八號甲運載火箭啟動研制，二子級明確采用通用氫氧末級方案。

為什么設(shè)計通用氫氧末級？據(jù)介紹，以液氫、液氧為燃料的火箭末級具有比沖高的特點，使火箭能夠以較少的燃料獲得比較大的推力，是目前我國掌握的比沖比較高的推進劑。

在我國新一代中型運載火箭型譜規(guī)劃中，未來中高軌運載火箭主要構(gòu)型均采用氫氧末級。在通用氫氧末級出現(xiàn)前，我國僅有直徑為3米的氫氧末級，從箭體直徑、動力系統(tǒng)優(yōu)化方面已不能滿足我國新一代中型運載火箭的發(fā)展需求。

選擇氫氧末級這一模塊進行通用化設(shè)計，可滿足后續(xù)我國新一代中型火箭統(tǒng)一產(chǎn)品規(guī)格，提升模塊級產(chǎn)品化程度，提升生產(chǎn)效率、進一步降低成本?！巴ㄓ脷溲跄┘壍哪┘壗Y(jié)構(gòu)效率接近0.87，這一數(shù)值在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。”劉立東說。

在通用氫氧末級的研制過程中，火箭院采用了總體一體化設(shè)計技術(shù)，針對產(chǎn)品需要適應(yīng)基于多個型號的接口及功能，對電氣、機械、氣液、箭地等接口采用了通用型設(shè)計。優(yōu)化了各系統(tǒng)功能，在滿足功能前提下，合并統(tǒng)一單機接口、優(yōu)化生產(chǎn)流程、簡化工藝狀態(tài)，采用大直徑氫氧共底貯箱以適應(yīng)大規(guī)模批產(chǎn)設(shè)計。

劉立東介紹，此次任務(wù)不僅驗證了火箭院3.35米直徑通用氫氧末級共底貯箱設(shè)計方案的可行性，還為未來火箭院新型號研制奠定了堅實基礎(chǔ)。

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長征八號系列運載火箭將如何持續(xù)創(chuàng)新？

宋征宇表示，長征八號系列運載火箭通過持續(xù)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和可靠性成果的工程應(yīng)用，提升火箭的綜合技術(shù)性能。后續(xù)結(jié)合商業(yè)發(fā)射工位的應(yīng)用，將開展快速測發(fā)、面向商業(yè)市場改進等工作，進一步提高火箭的市場競爭力。

據(jù)他透露，長征八號系列運載火箭在商業(yè)發(fā)射工位將采用“改進型三垂”快速測發(fā)模式，既能滿足7天至10天快速測發(fā)需求，也可與其他中型火箭發(fā)射工位實現(xiàn)兼容，增大在不同工位實現(xiàn)發(fā)射的能力。

火箭在總測區(qū)垂直狀態(tài)測試完成后，可以多發(fā)火箭垂直狀態(tài)存儲，處于“待發(fā)”狀態(tài)，隨時可轉(zhuǎn)場至發(fā)射區(qū)進行測試發(fā)射，滿足快速發(fā)射需求，這種發(fā)射模式降低了發(fā)射區(qū)建設(shè)規(guī)模，縮短了發(fā)射準(zhǔn)備時間，進一步提高了高密度發(fā)射和快速響應(yīng)發(fā)射的能力。

針對面向商業(yè)市場的設(shè)計方案，他介紹，長征八號系列運載火箭在零組部件大規(guī)模高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，將大力推進脈動裝配生產(chǎn)線。這也是復(fù)雜大型裝配提高效率和降低成本的必然趨勢。在結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造方面，箱底傳統(tǒng)上采用瓜瓣拼焊制造工藝，該工藝周期長、焊接要求高。改用箱底整體成型工藝，產(chǎn)品一致性好，加工周期縮短近80%，焊縫數(shù)量大幅減少，對提升高可靠性有很大幫助。此外，在綜合電子方面，通過電氣系統(tǒng)的功能融合和資源整合，可以進一步降低產(chǎn)品成本。（記者 張建林）

來源：千龍網(wǎng)

轉(zhuǎn)載時間：2025-02-13

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