中国运载火箭发展史

wjt213414

来源：军工段小虎 塞上军章



中国运载火箭发展史



长征系列火箭的发展共经历了5个阶段，第一阶段基于战略导弹技术起步，主要包括CZ-1、CZ-2；第二阶段是按照运载火箭技术自身发展规律研制的火箭，包括CZ-3、CZ-3A系列、CZ-4系列；第三阶段为满足商业发射服务而研制，典型代表是CZ-2E；第四阶段是为载人航天需要而研制的，如CZ-2F火箭；第五阶段是为适应环保及快速反应需要研制的运载火箭，如CZ-5、CZ-6、CZ-7、CZ-11等。



第一代运载火箭
CZ-1、CZ-2为我国第一代运载火箭，根据战略武器型号改进而来，具有明显的战略武器型号特点，解决了我国运载火箭从无到有的问题，但其运载能力等总体性能偏低、使用维护性差、靶场测试发射周期长、采用模拟控制系统。



※CZ-1
“长征1号”是我国首型运载火箭，是发射“东方红1号”卫星“651工程”的重要组成部分，为三级运载火箭，一二级为液体发动机，三级为固体发动机，近地轨道运载能力300kg。“长征1号”研制过程中攻克自旋稳定、级间连接与分离等关键技术。1970年4月24日，“长征1号”首飞成功，共进行2次发射，成功2次，于1971年退役。“长征1号”成功将中国第一颗人造地球卫星“东方红1号”送入太空，使我国成为世界上第五个能够独立发射人造地球卫星的国家，开辟了中国自主进入空间的新纪元。

※CZ-2
CZ-2是我国运载火箭的基础型号，用于发射返回式卫星，为两级液体运载火箭，近地轨道运载能力1.8吨。CZ-2研制过程中首创小推力弹道方案，将运载能力提升25%，在首飞失利后，系统研究并形成运载火箭大型地面试验方法。
1974年11月5日，CZ-2首飞失利；1975年11月26日，CZ-2第二次发射圆满成功，将我国第一颗返回式卫星送上太空；CZ-2共完成4次发射，成功3次，于1979年退役。

第二代运载火箭
CZ-2C系列、CZ-2D、CZ-3、CZ-2E为我国第二代运载火箭，第二代仍然带有战略武器型号的痕迹，在第一代火箭的基础上进行了技术改进；第二代火箭以原始状态CZ-2C火箭为基础改进，一、二级与CZ-2C火箭基本相同；采用有毒推进剂（四氧化二氮和偏二甲肼）；采用了数字控制系统。



※CZ-2C
CZ-2C系列火箭分为两级和三级两种状态，主要用于近地轨道（LEO）、太阳同步轨道（SSO）、大椭圆轨道（EEO），以及地球同步转移轨道（GTO）卫星的发射任务。CZ-2C系列火箭具备发射LEO、SSO、GTO及大椭圆轨道卫星的能力，也是目前唯一可以在我国现有的酒泉、太原和西昌3个卫星发射中心执行发射任务的运载火箭，具备一箭一星、一箭多星的发射能力。1998年底，CZ-2C火箭被原航天工业总公司授予“金牌火箭”称号，是中国首个“金牌火箭”。
CZ-2C首次成功研制主动章动控制自旋稳定SM上面级，突破一型火箭不同发射场适应性技术，首次成功研制SMA固体上面级双星串联的内支撑安装结构，可完成多类型卫星发射任务。1982年9月9日，CZ-2C火箭首飞成功，截至2016年7月，共完成42次宇航发射，成功41次。
※CZ-2D
CZ-2D火箭为二级液体运载火箭，主要用于中低轨道中小卫星发射，500km SSO运载能力约1.5吨。1992年8月首次发射。截至2016年7月，共完成28次发射任务。
※CZ-2E
CZ-2E是中国第一种为商业卫星发射而研制的运载火箭，也是我国首型捆绑式运载火箭，为两级半构型液体运载火箭，近地轨道运载能力9.2吨。CZ-2E研制过程中攻克了高空风修正、助推器捆绑和分离、推进剂利用、横向变轨和全方位调姿定向、大尺寸分离包带、大型整流罩等多项关键技术。1990年7月16日，CZ-2E火箭首飞成功，共进行7次发射，成功5次，于1995年退役。CZ-2E火箭实现了中国运载火箭捆绑技术的突破，为我国后续载人火箭研制奠定了坚实的技术基础。
※CZ-3
CZ-3运载火箭为三级液体运载火箭，地球同步转移轨道运载能力1.5吨。CZ-3研制过程中首次提出了基于氢氧低温三子级的火箭总体方案，全新设计地面增压、氮气瓶补压、自生增压三段有机结合增压方案，首次研制低温共底贮箱，首次较全面研究并解决液体火箭低频振动力学环境管理技术，率先提出并研究液体火箭纵向耦合振动（POGO）问题。
CZ-3首次采用液氢液氧推进剂，首次实现两次起动，首次将有效载荷送入地球同步转移轨道，把中国火箭技术推向世界先进水平。1984年1月29日，CZ-3首飞成功，共进行13次发射，成功10次。

第三代运载火箭
CZ-2F、CZ-3A系列、CZ-4系列为第三代运载火箭，第三代在第二代基础上，持续开展可靠性增长和技术改进，采用系统级冗余的数字控制系统；增加了三子级，任务适应能力大大提高；或为满足载人航天任务需求，增加了故检和逃逸系统，其任务可靠性大大提高；简化了发射场测发流程，使用维护性能得到了提高。



※CZ-2F
CZ-2F是我国第一种载人运载火箭，为两级液体运载火箭，近地轨道运载能力8.6吨。CZ-2F火箭研制过程中攻克载人火箭总体设计、逃逸系统、故障检测处理系统、冯卡门外形整流罩等重大关键技术。1999年11月20日，CZ-2F首飞成功，将我国第一艘无人试验飞船“神舟1号”准确送入预定轨道，为实现中国载人航天的战略目标奠定了坚实基础，使得中国成为世界上第三个自主发展载人航天技术的国家，进一步确立了中国航天的国际地位。
2003年10月，中国首次载人航天成功，2012年6月首次载人交会对接成功；截至2016年7月，CZ-2F火箭成功完成了11次发射任务，将12人次航天员送入太空。



※CZ-3A
CZ-3A系列运载火箭由CZ-3A、CZ-3B、CZ-3C等3种火箭组成，主要用于发射GTO、LTO、MTO、IGSO等高轨有效载荷。2007年底，CZ-3A火箭被航天科技集团公司授予“金牌火箭”称号，是中国的第二个“金牌火箭”。
CZ-3A运载火箭是三级液体火箭，全箭结构由一子级、二子级、三子级和整流罩组成，标准GTO运载能力为2.6吨。CZ-3B火箭是以CZ-3A火箭为芯级并捆绑4个助推器组成的三级液体捆绑火箭，标准GTO运载能力为5.5吨，是目前中国GTO轨道运载能力最大的火箭。CZ-3B火箭是承担高轨道国际商业卫星发射服务的主力火箭。CZ-3C火箭以CZ-3A作为芯级，并在其一子级捆绑2个助推器构成，其标准GTO运载能力达到3.8吨。
CZ-3A系列火箭研制过程中，突破了YF-75发动机、小型4轴惯性稳定平台、冷氦加温增压系统、低温氢气能源双向摇摆伺服机构等四大关键技术。截至2016年7月，CZ-3A系列运载火箭共完成74次发射任务，成功73次，成功率达98.6%。其中CZ-3A火箭1994年首飞，共执行了25次发射任务，成功率100%；CZ-3B火箭1996年首飞，共执行了35次发射任务，成功34次；CZ-3C火箭于2008年首飞圆满成功，共执行了14次发射任务，成功率100%。2007年10月，CZ-3A火箭成功将中国首颗月球探测卫星“嫦娥1号”送入预定轨道，标志着中国航天事业成功跨入深空探测的新领域，中华民族千年奔月梦想开始成为现实。CZ-3A系列火箭成功执行北斗导航、探月等重大工程任务，是我国首个单系列型号突破50次发射的运载火箭，极大地推动了中国运载火箭产业化进程。
※CZ-4
CZ-4运载火箭包括CZ-4A/B/C三个型号，均为三级液体运载火箭。一二子级直径3.35m，三子级直径2.9m，CZ-4C三级发动机可二次起动。主要用于太阳同步轨道卫星发射，700km SSO轨道运载能力约3吨。研制过程中，主要突破了YF-40发动机研制等关键技术。1988年9月CZ-4A首次发射，现已经退役。1999年5月CZ-4B首次发射，截至2016年7月，共执行了29次发射任务，失败1次，成功率96.5%；2006年4月CZ-4C首次发射，截至2016年7月，共执行了17次发射任务，成功率100%。

第四代运载火箭
CZ-5、CZ-6、CZ-7、CZ-11等为第四代运载火箭，采用无毒无污染推进剂，环境友好，同时采用全箭统一总线技术和先进的电气设备。与过往型号相比，最大运载能力得到大幅提升。



※CZ-5
CZ-5系列运载火箭是新一代运载火箭型谱中的大型运载火箭。它的研制遵循“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路，“三个模块”是指使用氢氧推进剂的5m直径模块、使用液氧煤油推进剂的3.35m直径模块和2.25m直径模块；“两种发动机”是指新研制的50吨级推力的氢氧发动机和120吨级推力的液氧煤油发动机；按照“通用化、系列化、组合化”设计思想，在三个新研制模块基础上，组合出芯级5m直径的6种构型大型运载火箭，实现地球同步转移轨道运载能力6-14吨，近地轨道运载能力10-25吨。



CZ-5火箭为两级半火箭，全箭长56.97m，捆绑4个3.35m直径助推器；芯一级采用Φ5m直径模块，2台YF-77氢氧发动机双向摆动；芯二级采用Φ5m直径模块，2台YF-75D氢氧发动机双向摆动；助推器采用Φ3.35m直径模块，每个助推器配置2台YF-100液氧煤油发动机；首飞发射YZ-2上面级+“实践17号”卫星，有效载荷支架接口直径3.8m。GTO轨道运载能力最大14吨。CZ-5B火箭为一级半火箭，在CZ-5火箭基础上去掉二级，有效载荷支架接口直径从3.8m提高到4.2m，LEO轨道运载能力最大25吨。
CZ-5系列火箭采用全新的动力装置、大型火箭结构设计和制造技术、先进控制和数字化技术，显著提高了中国运载火箭整体水平和开发利用空间资源的能力。长征五号的研制不仅标志着长征系列火箭的升级换代，而且带动了整个研制平台和产业链的更新，对构建我国新一代无毒、无污染运载火箭的型谱发挥牵引和辐射作用，使中国运载火箭的整体技术水平向前迈进了一大步。
※ CZ-6
长征六号运载火箭是上海航天技术研究院（中国航天科技集团公司第八研究院）研制的新一代无毒无污染小型液体运载火箭。长征六号为三级火箭，有700km高度太阳同步轨道500kg的运载能力。该火箭成本低、高可靠、适应性强、安全性好，有许多新技术是在国内首次应用，研制难度很大。长征六号运载火箭于2009年获得国家正式批复立项，并于2013年12月在太原卫星发射中心完成场箭合练。
※CZ-7
长征七号运载火箭是中国运载火箭技术研究院（航天一院）为总体研制单位研制的新型液体燃料运载火箭，是为中国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的新一代中型运载火箭。其前身是长征二号F换型运载火箭。长征七号采用“两级半”构型，箭体总长53.1米，芯级直径3.35米，捆绑4个直径2.25米的助推器。近地轨道运载能力不低于14吨，700公里太阳同步轨道运载能力达5.5吨。
长征七号运载火箭于2016年6月25日从中国文昌航天发射场首次成功发射，这也是文昌航天发射场的首次发射任务。预计到2021年火箭各项技术趋于成熟稳定时，将逐步替代现有的长征二号、三号、四号系列，承担中国80%左右的发射任务。