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长征三号乙运载火箭

  长征三号乙(CZ-3B)运载火箭主要用于执行GTO和MEO等高轨道发射任务,在长征五号首飞前一直是我国运力最大的运载火箭。长三乙火箭还可执行其它轨道要求的任务,并且还可满足有效载荷调姿、再定向和起旋要求,以及双星和多星发射的要求等。长三乙火箭可提供多种整流罩以适应不同用户的需要。

  长征三号乙于1996年2月15日首飞,执行国际卫星708发射任务,由于惯性平台元器件失效致使平台倒台,发射两秒钟后偏离航向,造成星箭俱毁和严重的人员伤亡。此后长三甲系列火箭开展了持续提高可靠性的 工作,发射成功率保持在很高的水平。

运载火箭百科名片
中文名长征三号乙运载火箭火箭级数三级,四级(带远征上面级)
英文名Long March 3BGTO运力5.1吨(CZ-3B), 5.5吨(CZ-3B/E)
所属国家 中华人民共和国研制单位 
中国运载火箭技术研究院
首飞时间1996年2月15日发射地点西昌卫星发射中心
服役状况在役芯级直径3.35米
目录

概述 编辑本段

  长征三号乙运载火箭(CZ-3B)是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭。它以经适应性更改后的长征三号甲运载火箭作为芯级,捆绑四枚液体助推器而构成,具有运载能力大、适应性强、继承性好等优点,在世界航天界也居前列。长征三号乙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星,其GTO运载能力达到5.1吨,是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。

  最近几年,中国又在 CZ-3B运载火箭的基础上推出了CZ-3B/E (加强型) 运载火箭。该型运载火箭将其GTO运载能力提升至5,500公斤。除了加长的芯级和助推器,CZ-3B/E运载火箭与CZ-3B运载火箭的构造基本相同。2007年5月14日,CZ-3B/E运载火箭的首次飞行成功进行,顺利地将尼日利亚通信卫星一号送入预定轨道。

长征三号乙运载火箭已成功地发射了多颗大型卫星,它们是:马部海卫星(Mabuhay)、亚太二号R卫星(APT-ⅡR)、中卫一号卫星(ChinaStar-1)、鑫诺一号卫星(SinoSat-1)。

长征三号乙火箭发射实况


结构组成编辑本段

   全箭起飞质量465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。它的一子级、助推器和二子级使用偏二甲肼(UDMH)和四氧化二氮(N2O4)作为推进剂,三子级则使用效能更高的液氢(LH2)和液氧(LOX)。

  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。

“长征三号乙”的图片搜索结果长征三号乙结构示意图

一子级

  一子级上部是装有液体四氧化二氮(N2O4)的氧化剂箱,下部是装有液体偏二甲肼(UDMH)的燃烧剂箱,总长23.272米。一子级装配有DaFY6-2型发动机,该发动机是由四台推力为75吨的液体N2O4/UDMH发动机并联而成。每台DaFY6-2型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(N2O4)的氧化剂箱,下部是装有液体偏二甲肼(UDMH)的燃烧剂箱,并在尾部各安装了一个尾翼。四个助推器各配有一台推力为75吨的DaFY5-1型发动机,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(N2O4)的氧化剂箱,下部是装有液体偏二甲肼(UDMH) 的燃烧剂箱。二子级装配有75吨推力的DaFY20-1型发动机(主发动机)和带四个小喷管、推力为4.8吨的游动发动机DaFY21-1。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(LH2)的燃烧剂箱,下部是装有液氧(LOX)的氧化剂箱。三子级采用的是YF-75氢氧发动机,具有二次启动能力,由两台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

  在火箭飞行穿过大气层这段过程中,火箭顶部的卫星整流罩保护卫星免受来自大气层的各种干扰。卫星整流罩为卫星提供了一个良好的环境。长征三号乙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。长三乙火箭整流罩长9.56米,最大外直径4.0米,其静包络最大直径为3.65。

  长征三号乙改一型使用直径3.7米的3700Z加长型双星整流罩,长征三号乙改二型使用直径4米的4000F型整流罩,长征三号乙改三型使用直径4.2米的4200F型整流罩,长征三号乙/远征一号使用4200Z型整流罩,长征三号乙改五型则在长征三号乙/远征一号火箭基础上将整流罩加长了900毫米。

星箭对接

  长征三号乙火箭可以提供多种机械接口,但一般来说,提供标准的937B和1194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。 


主要技术参数编辑本段


参数
助推器
一子级
二子级
三子级
推进剂
N2O4/UDMH
N2O4/UDMH
N2O4/UDMH
LOX/LH2
发动机型号
YF-25
YF-21C
YF-22E (主机)
YF-23C(游动发动机)
YF-75
推力 (kN)
740.4 * 4
2961.6
742 (主机)
11.8 * 4 (游动发动机)
83.585 * 2
发动机比冲 (N*s/kg)
2556.2
2556.2
2922.57 (主机)
2910.5 (游动发动机)
4295
箭体直径
2.25 m
3.35 m
3.35 m
3.00 m
箭体长度
15.326 m (CZ-3B)
16.094 m (CZ-3BE)
23.272 m (CZ-3B)
24.76 m (CZ-3BE)
12.92 m
12.375 m
整流罩直径
4.00/4.20 m
整流罩长度
9.56 m
火箭全长
54.838 m (CZ-3B) / 56.326 m (CZ-3BE)
起飞质量
425.8 ton (CZ-3B) / 458.97 ton (CZ-3BE)
带*的为LM-3B/E运载火箭

发射时序编辑本段

  长征三号乙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,长三乙火箭的一、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。
“长征三号乙”的图片搜索结果长征三号乙发射时序

主要飞行事件

长征三号乙运载火箭的主要飞行事件如下所列:
助推器分离:
  每个助推器都是分别通过前连接面的杆系结构和后连接面的球头结构同火箭芯级相连的。在助推器发动机关机后,用于连接的爆炸螺栓和分离螺母分别解锁,装在助推器上固体小型分离火箭点火,将助推器推离火箭芯级,助推器自由下落完成分离。
一子级/二子级分离:
  一子级/二子级分离是所谓的“热分离”。在一子级发动机关机后,二子级主发动机点火,联接两级的爆炸螺栓起爆解锁,这样一子级就被二子级发动机喷出的高速燃气流推离,一子级和二子级分离。
整流罩抛罩:
  整流罩以“解锁-翻转-分离”方式进行抛罩。在横向上整流罩与三子级通过12个横向爆炸螺栓联接,在纵向上两半整流罩是由2个纵向爆炸螺栓和一条导爆索联接。在抛罩时,12个横向爆炸螺栓和2个纵向爆炸螺栓首先同时解爆,在0.1秒内纵向导爆索解锁,安装在三子级前端框上的分离弹簧将两半整流罩推开分离。两个整流罩半罩围绕着三子级前端框上的铰链翻转,随着火箭加速上升整流罩分离下落。
  在抛罩过程中,不会发生碰撞和污染。
二子级/三子级分离:
  二子级/三子级分离是所谓的“冷分离”。在二子级的主发动机和游动发动机关机后,安装在三子级上的小型加速火箭点火,从而在火箭飞行方向上产生一个加速度,使得三子级的推进剂沉底易于三子级发动机点火起动。同时,联接二子级和三子级的爆炸螺栓起爆解锁,安装在二子级上的小型反推火箭点火产生一个反向加速度,二子级与三子级脱离。
卫星/三子级分离:
  卫星与三子级分离是通过分离弹簧的分离力来实现的。当火箭控制系统发出星箭分离指令,联接卫星和有效载荷支架的包带上的无污染爆炸螺栓起爆解锁,解锁后的包带被安装在有效载荷支架上的拉簧拉回。卫星被分离弹簧推离火箭。

典型飞行时序

  以CZ-3B/E发射亚太7号为例 
  序号/No.事件   时间    海拔(千米)
  1  起飞 0.0 1.830
  2  程序转弯 11.02.042
  3  助推器分离141.056.6
  4  一二级分离 159.472.3
  5  整流罩分离 235.5124.8
  6  二三级分离  三级第一次启动 344.2167.6
  7  三级第一次关机612.9176.5
  8  三级第二次启动 1,256.4182.5
  9
  三级第二次关机 
开始末速修正
1,442.4223.1
  10  星箭分离 1,542.4316.6

改进型编辑本段

长征三号乙改一型

  改1型火箭采用起飞滚转定向、双向风补偿、三级一次工作、串联式双星分离,直径3.7米长整流罩,其余的与基本型相似。[3] 

长征三号乙改二型

  改2型火箭采用双激光惯组+GNSS复合制导,采用4200F整流罩(直径4.2米),其余的与增强型相似,起飞总质量457吨,全箭总长56.542米,标准地球同步转移轨道运载能力5400公斤。 

长征三号乙改三型

  长征三号乙改3型(CZ-3B/E)的芯一级加长了约1.5米,助推器加长了约0.8米,运载能力比先前提高了0.4吨,GTO运载能力为5.5吨。该型火箭已执行过“尼日利亚通信卫星一号”、“委内瑞拉一号通信卫星”等多次发射任务。
  2013年下半年,长征三号乙增强型运载火箭,成功发射“嫦娥三号”探测器。
  长征三号乙增强型火箭在长征三号乙火箭的基础上开展了六大专项技术攻关,以确保“嫦娥三号”完美落月。
  这六项技术包括:发射窗口由少变多、“两只眼睛”提高入轨精度、嫦娥三号“坐椅”量身打造、可靠性再跃升、运载能力提高、“现场直播”火箭飞行过程。
  长征三号乙增强型运载火箭用“两只眼睛”提高入轨精度,实现将“嫦娥三号”精确送入近地点高度200公里、远地点高度38万公里的地月转移轨道。
  增强型火箭采用了双激光惯组加卫星导航修正的复合制导技术,这种复合制导技术相当于给火箭安装了“两只眼睛”,一只眼睛可以使火箭按照设计好的轨道飞行,另一只眼睛精确计算最佳途径,并随时修正。
  长征三号乙增强型运载火箭首次运用遥测图像实时传输技术,将“现场直播”火箭在发射和飞行过程中的助推分离、一二级分离、整流罩分离等关键动作,实现清晰监视。
  长三乙增强型火箭可靠性再跃升。梁小虹说,增强型火箭完成了一子级发动机、二子级发动机、三子级发动机、控制系统等9项可靠性增长项目,飞行可靠性,由原来的0.938提升至0.942。

长征三号乙/远征一号

  在原火箭上,加装了远征一号上面级,形成了一个四级火箭。

长征三号乙改五型

  长征三号乙火箭即将新添的构型为长征三号乙改五型火箭。从外形上看,它最大的不同是在长征三号乙/远征一号火箭基础上,将整流罩加长了900毫米,从而能够包络更大的卫星。研制长征三号乙改五型火箭,主要是为了满足不同用户的发射需求。新添构型后,长征三号乙火箭任务适应能力会更强,不仅能够发射地球同步转移轨道有效载荷,还将覆盖太阳同步轨道有效载荷的发射任务。
 

发射记录编辑本段

   目前,长征三号乙已进行了39次发射,其中成功37次,完全失败1次,部分失败1次。长三乙火箭性能优异,安全可靠,成功率高达97.3%(部分失败不计入)。

序号
起飞时
运载火箭
有效载荷
轨道
结果
备注
1
1996.2.15
CZ-3B Y1
国际通信卫星708
GTO
完全失败
惯性平台失效,点火后22秒坠地爆炸
2
1997.8.20
CZ-3B Y2
菲律宾马部海1号
SSTO
成功
Space Systems/Loral, Agila2
3
1997.10.17
CZ-3B Y3
亚太二号R通信卫星
SSTO
成功
美国劳拉空间系统公司制造
4
1998.5.30
CZ-3B Y5
中卫一号(中星5A)
SSTO
成功
美国洛克希德·马丁公司制造
5
1998.7.18
CZ-3B Y4
鑫诺一号(中星5B)
GTO
成功
法国宇航公司制造
6
2005.4.12
CZ-3B Y6
亚太六号通信卫星
SSTO
成功
法国阿尔卡特空间公司制造
7
2006.10.29
CZ-3B Y7
鑫诺二号
GTO
成功
天线与太阳帆板失败,卫星失效
8
2007.5.14
CZ-3B/G2 Y9
尼日利亚通信卫星一号
SSTO
成功
太阳帆板故障,卫星失效
9
2007.7.5
CZ-3B Y10
中星6B
SSTO
成功
由法国泰雷兹阿来尼亚宇航公司
10
2008.6.9
CZ-3B Y11
中星9号
SSTO
成功
鑫诺二号备份星,购自法国
11
2008.10.30
CZ-3B/G2 Y12
委内瑞拉通信卫星一号
SSTO
成功
东四平台
12
2009.8.31
CZ-3B Y8
印尼帕拉帕-D1
SSTO
部分失败
三级二次点火后Ⅰ分机推力不足
13
2010.9.5
CZ-3BG2 Y13
鑫诺六号(中星6A)
SSTO
成功
东四平台,高压氦气泄露寿命降1/3
14
2011.6.21
CZ-3B/G2 Y20
鑫诺五号(中星10)
SSTO
成功
东四平台
15
2011.8.12
CZ-3B/G2 Y19
巴基斯坦通信卫星1R
SSTO
成功
东四平台
16
2011.9.19
CZ-3B/G3 Y16
中星1A
GTO
成功
东四平台
17
2011.10.7
CZ-3B/G2 Y18
欧洲通信卫星W3C
GTO
成功
法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司制造
18
2011.12.20
CZ-3B/G2 Y21
尼星1R
SSTO
成功
东四平台,接替在轨失效的尼星1号
19
2012.03.31
CZ-3B/G2 Y22
亚太七号
SSTO
成功
法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司
SPACEBUS 4000C2型平台
20
2012.04.30
CZ-3B/G1 Y14
北斗二号M3/M4
MTO
成功
东三A平台
21
2012.05.26
CZ-3B/G3 Y17
中星2A
GTO
成功
东四平台
22
2012.09.19
CZ-3B/G1 Y15
北斗二号M5/M6
MTO
成功
东三A平台
23
2012.11.27
CZ-3B/G2 Y24
中星十二号
SSTO
成功
法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司制造
242013.05.02CZ-3B/G2 Y25中星十一号SSTO成功东四平台
252013.12.02
CZ-3B/G3 Y23
嫦娥三号月球探测器EMTO成功首个地外软着陆器平台
262013.12.21CZ-3B/G2 Y27玻利维亚通信卫星SSTO成功
东四平台
272015.07.25
CZ-3B/G3Z Y26
(YZ-1 Y2)
北斗三号M1-S、M2-S MEO成功
282015.09.12CZ-3B/G2 Y32通信技术试验卫星一号 GTO成功 
292015.09.30CZ-3B/G2 Y33第4颗新一代北斗导航卫星GTO成功 
302015.10.17CZ-3B/G2 Y36“亚太九号”通信卫星SSTO成功 
实现中国周边海域海洋信号全覆盖,
助力海上“丝绸之路”战略发展。 
312015.11.04CZ-3B/G3 Y34“中星2C”通信广播卫星GTO
成功 
322015.11.21CZ-3B/G2 Y38老挝一号SSTO成功 
332015.12.10CZ-3B/G3 Y31“中星1C” 通信广播卫星GTO成功 
342015.12.29CZ-3B/G2 Y37高分四号GTO成功 
352016.01.16CZ-3B/G2 Y29
白俄罗斯通信卫星
BelinterSat-1/中星15号
SSTO成功 
362016.08.06CZ-3B/G3 Y35天通一号01星GTO成功天通一号移动通讯卫星首发星
37
2016.12.11
00:11
CZ-3B/G3 Y42风云四号GTO成功 第二代气象卫星首发星   
38
2017.01.05
23:18
CZ-3B/G2 Y39
通讯技术试验卫星二号
(TXJSSY-2)
(火眼一号)
GTO成功 2017年全球首发 
39
2017.04.12
19:04
CZ-3B/G2 Y43 
实践十三号通信卫星
(中星十六号高通量通信卫星)
SSTO成功
我国首颗高通量通信卫星
首次应用Ka频段多波束宽带通信系统
​40​111​222

失败任务简况编辑本段

首飞任务完全失败

  火箭点火起飞后约两秒,火箭飞行姿态出现异常,火箭偏离发射方向。飞行约22秒后,火箭撞上离发射架不到2公里的山坡上,随即坠地发生剧烈爆炸,星箭全部损失,星体和箭体基本没有大的残骸。死亡6人,伤57人,爆炸地点距发射架1200米,毁伤民房80余间,故障原因后查明为惯性基准大回路里的一个电子元件失效,造成惯性基准无输出。自此次事件之后西昌卫星发射基地发射的卫星再也没有出现过有死伤的发射事故。

鑫诺二号太阳帆板展开失败

  东四平台第一颗卫星,太阳帆板二次展开失败,天线展开失败,卫星失效。由于是卫星故障,发射取得成功。

尼日利亚一号太阳帆板故障

  尼星1号发射成功,2008年11月15日太阳帆板驱动机构故障,电能耗尽,卫星失效。

印尼帕拉帕-D1未进入预定轨道

  火箭一二级飞行正常,三级二次点火后Ⅰ分机推力不足,卫星远地点偏低,后经卫星自身多次变轨进入同步轨道,寿命降低1/3。

附件列表


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参考资料

[1].  航空航天港网站   http://bbs.9ifly.cn/thread-15132-1-1.html

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