研制曆程
曆史背景
國際競争
21世紀初,面對空間資源開發及競争性商業航天發射需求,世界航天強國均擁有固體運載火箭系列。中國雖然研制了長征系列液體運載火箭,但在反應快、可靠性高、操作簡便的固體運載火箭領域尚屬空白,需要突破。
小衛星發射需求
小衛星,通常為500千克以下的衛星。中國現役火箭中,尚缺乏發射小衛星的經濟型火箭。為應對突發自然災害等應急型任務和滿足快速響應航天的需要,實現24小時快速發射,都要求研制新型火箭。
固體火箭發動機需要
捆綁大型固體助推器是世界各國構建大型運載火箭、豐富運載火箭型譜的技術途徑。中國研制大型固體火箭,可發展出用于液體運載火箭的捆綁固體助推器,使整個長征系列運載火箭受益。
研制進程
2010年10月,中國航天科技集團公司将長征十一号火箭作為内部型号立項。在研制過程中,沒有采用新工藝、新材料甚至是新的元器件,而是根據實際需要,将其他型号中性能合格、環境匹配、成熟度高的産品經過嚴密論證審核,用到長征十一号火箭上。
2015年9月25日9點41分,長征十一号首次在酒泉衛星發射中心成功起飛,攜帶浦江一号和另外3顆微小衛星升空将4枚衛星順利運送至預定軌道。
2019年6月5日12時06分,在中國黃海水域長征十一号H海射運載火箭首次海上發射,将技術試驗衛星捕風一号A、B星及五顆商業衛星順利送入預定軌道。
設計團隊
總設計師:彭昆雅
副總設計師:王健儒,動機部分負責人。
副總設計師:管洪仁,控制部分負責人。
伺服系統主任設計師:陳安平
總體主任設計師:嚴寶峰
總體副主任設計師:吳強
參試人員:劉佳佳
管理團隊
總指揮:楊毅強
副總指揮:金鑫
系統組成
總體設計
長征十一号為四級固體運載火箭,全長20.8米,重58噸,起飛推力120噸,700千米太陽同步軌道運載能力可以達到350千克,低軌運載能力可達700千克。
長征十一号運載火箭可滿足不同任務載荷、不同軌道的多樣化發射需求。
箭體結構
長征十一号全箭由一子級、二子級、三子級、上面級和衛星整流罩等箭體結構及箭上的推進系統、控制系統、遙測系統與姿态控制系統等組成。
長征十一号一、二級和二、三級之間的分離采用熱分離方式。
長征十一号采用國際通用星箭接口,可滿足不同任務載荷、不同軌道的多樣化發射需求。
動力系統
長征十一号運載火箭是在突破120噸大推力固體火箭發動機技術的基礎上,研制的機動發射固體運載火箭,可實現24小時内測試、發射。
長征十一号的動力系統由固體運載火箭、發射支持系統組成,一級采用中國推力最大的固體火箭發動機,具有可整體貯存、操作簡單、發射成本低、發射周期以小時計算的特點。火箭一級發動機其燃燒室裝藥量為中國固體發動機之最;采用的柔性噴管是中國尺寸最大的發動機噴管。
發動機研制由航天動力技術研究院(航天四院)團隊承擔:
總指揮:張士林
總設計師:王健儒
四級發動機總體設計師:趙東民
設計師:張卓勳、賀向東、魏坤龍
設計參數
發射動态
發射記錄
發射任務
2020年12月10日4時14分,中國在西昌衛星發射中心用長征十一号遙九固體運載火箭将引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務取得成功。
2022年4月30日11時30分,中國在東海海域使用長征十一号海射遙三火箭發射吉林一号高分03D(04~07)/04A衛星,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得成功。該衛星主要為國土資源普查、城市規劃、災害監測等行業領域提供商業遙感服務。
2022年10月7日21點10分,長征十一号固體運載火箭在山東海陽市東方航天港點火升空,以“一箭雙星”方式,将“微厘空間低軌衛星導航增強系統”S5/S6試驗衛星送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。
系列型号
•t長征十一号H
長征十一号H海射運載火箭是中國航天科技集團公司為适應海上發射需要,在長征十一号基礎上改進研制的新型火箭。
2019年,長征十一号H火箭海上發射技術試驗獲得國防科工局的正式立項。
長征十一号H以民用船舶為發射平台,探索了海上發射管理模式,驗證了海上發射能力。運載火箭海上發射具有靈活性強、任務适應性好、發射經濟性優等特點,可通過靈活選擇發射點和航落區,滿足各種軌道有效載荷發射需求。
2019年6月5日,長征十一号H在中國黃海水域首次海上發射成功。
•t長征十一号甲
長征十一号甲運載火箭是中國航天科技集團公司在長征十一号基礎上,改進研制的新型火箭。長征十一甲固體運載火箭,其低軌運載能力達2噸,起飛推力達200噸,性價比得到大幅提升。長十一甲固體運載火箭研制成功後,将進一步完善長征系列新一代運載火箭的運載能力梯隊,帶動中國固體動力技術創新,推動商業航天發展。
•t商業一型
長征十一号商業一型将火箭一級外殼材料由鋼換為碳纖維,并将一級發動機海平面比沖由248秒提高到252秒,進一步提高了火箭性能,700千米SSO運載能力提高到500千克。火箭可采用陸基或海基且冷熱兼容的多種發射方式。該型火箭于2018年首飛。
•t商業二型
長征十一号商業二型是中國第一型按成本目标設計、生産、運營的火箭。研制單位在商業一型的基礎上,将火箭一級直徑拓展到2.5米,增大了一級的裝藥量,延長了一級的燃燒時間。同時通過單機集成,實現箭上電器一體化。該型火箭能覆蓋絕大多數低軌衛星發射需求。火箭起飛質量115噸,整流罩有2.4/2.7/2.9米三種直徑尺寸可供選擇,火箭700千米SSO運載能力提高到1.5噸,火箭采用簡易台架熱發射的發射方式。該型火箭于2019年首飛。
技術創新
複合材料整流罩
長征十一号沒有采用常規火箭的金屬框和金屬桁條結構整流罩,而由航天材料及工藝研究所研制了全碳纖維增強複合材料整流罩,新整流罩不僅剛度和強度大,重量也輕。新整流罩分成兩個半罩生産,為錐柱一體的結構,能承受各種複雜外力作用,相比于液體火箭部段組合的方式,生産精度提高一倍。
長征十一号火箭的熱環境更嚴酷,綜合環境适應性要求更高,采用兼顧熱、力、介質、施工等環境适應性的防熱塗層,實現了整流罩塗層的大面積變厚度連續自動化噴塗和均勻性控制,塗層減重20%,在保證熱防護效能的基礎上進一步降低了結構重量,使火箭運載能力提高了20%。
無依托發射
長征十一号除了24小時内可完成發射準備外,還具備全天候、無依托發射的能力,不需要專門的火箭發射場、勤務塔、臍帶塔和導流槽等專門設施,連發射台都不需要,隻需一片平地就可以發射。為了具備無依托發射能力,長征十一号采用能夠自主移動并完成測試準備的發射平台。
海上發射
國際上對近赤道、低傾角衛星的需求旺盛,發射這類衛星,離赤道越近,運載能力損失越小,發射成本越低。因此在靠近赤道的海上進行火箭發射,成為許多航天強國争相開發的一種發射模式。針對國際商業用戶的需求,中國采用長征十一号在2019年推出海上低傾角發射服務。海上發射對火箭的性能提出了更高的要求:大洋之中補給能力有限,火箭的測試發射工作應力求簡潔;在發射時,還要面對海面的晃動和高溫熱流的引導等問題,需要運載火箭采用合适的控制與發射方式。
航天科技集團一院采用萬噸級的普通貨船改造成為海上發射平台。在常規發射任務中,火箭的控制和監測信号通過有線通信系統傳輸,而在海射任務中,隻能通過無線傳輸形式來實現,長征十一号(CZ-11 WEY)為中國首枚采用無線測發控技術實施發射的火箭。以往火箭的飛行安全控制需要地面人員監測和控制,長征十一号則是由火箭自身根據飛行情況,實時自主判斷,中國火箭首次實現自主安全控制。
長征十一号火箭海上發射,首次以箭星組合體形式整體出廠,由總裝廠經鐵路、公路運輸至港口,到達港口後僅用2、3天測試準備随即登船,航行到指定海域後可随時發射。
總體評價
長征十一号研制成功,标志着中國在固體運載火箭領域關鍵技術上取得重大突破,對于完善中國運載火箭型譜、提升進入空間能力,具有重要意義。火箭可滿足不同任務載荷、不同軌道的多樣化發射需求,有力地促進了中國小衛星的規模化發展與應用。
長征十一号突破了大型固體火箭發動機(120噸級)、快速測試發射(從準備到發射在24小時以内)、衛星環境綜合保障等關鍵技術,首次實現了運載火箭的全箭整體儲存、星箭快速對接、環境自主保障、高效快速發射,具備全天候數小時内完成發射的能力。作為中國長征系列火箭家族第一型固體運載火箭,長征十一号有“快速、可靠、便捷、低廉”的優勢,能滿足自然災害、突發事件等應急情況下微小衛星發射需求。因使用标準的星箭接口,使火箭能夠适應不同衛星的任務需求,減少星箭接口匹配的工作量。
長征十一号運載火箭創造11項中國第一:
第一型國家立項的固體運載火箭;
第一型實現小時級發射的運載火箭;
第一型具備機動發射能力的運載火箭;
第一型具備長期貯存能力的運載火箭;
第一型可無依托發射的運載火箭;
第一型适應複雜發射環境的運載火箭;
第一型具備實用運載能力的固體運載火箭;
第一型适合小衛星快速發射的運載火箭;
第一型四級全固體運載火箭;
第一型向外國衛星提供搭載服務的固體運載火箭;
中國規模最大的固體運載火箭。(人民網、中國新聞網、中國航天科技集團公司 評)