過去幾十年,中國航天的“頂樑柱”:長征二號系列運載火箭(一)

長征二號系列運載火箭是我國研發的近地軌道運載器,為二級液體運載火箭,主要用於發射高度在500km以下的各類近地軌道衛星和其他航天器,研製起始時間是1970年。在長征二號的技術基礎上,發展了長征二號系列運載火箭和長征三號系列運載火箭,發射成功率皆極高。

過去幾十年,中國航天的“頂樑柱”:長征二號系列運載火箭(一)

長征二號系列主要由長征二號(1974年首次發射)、長征二號C(1982年首次發射)、長征二號E(1990年首次發射)、長征二號D(1992年首次發射)、長征二號F(1999年首次發射)運載火箭等五種型號組成。長征二號、長征二號C和長征二號E的研製單位是中國運載火箭技術研究院,長征二號D的研製單位是上海航天局。

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當然,大家可能還聽過長征二號甲,實際上就是在1974年長征二號首發失敗後,對長征二號使用的陀螺控制系統作了微小改進後的型號。1975年首發成功後,又成功地發射兩次。按照國際慣例,對火箭發動機做任何微小的改進都需要註冊,因此,火箭的型號改作“CZ-2A”也即為長征二號甲。

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我國在長征二號運載火箭的基礎上發展出了一系列型號的運載火箭,如長征二號系列、長征三號系列、和長征四號系列。長征二號運載火箭於1974年11月5日在酒泉衛星發射中心進行首次發射,但由於火箭陀螺控制系統中的一根導線斷裂,導致火箭飛行姿態失去控制,使得長征二號運載火箭發射失敗。1975年11月26日長征二號運載火箭進行第二次發射,終於取得了功。

長征二號C

在長征二號基礎型號的基礎上,做了進一步的改進設計,使得其近地軌道運載能力由1800公斤提高到了2400公斤,並且進一步的提高了火箭的可靠性。改進後的型號命名為長征二號C。

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長征二號C運載火箭的主要控制設備都放在了火箭最前端的儀器倉中,只有部分控制設備放在了箱間段與級間段。並且一二子級都是將密度比較大的氧化劑放在前面,密度較小的燃料放在後面。這兩種手段使得火箭的重心位置大大靠前,從而提高了火箭的靜穩定性。另外這種火箭根據不同任務,設計了兩種整流罩。因此,對於兩種不同的整流罩也需要由兩套對接部位,以適應不同載荷的需求。長征二號C的發射支點設計在了第一子級發動機機架的最前端,這樣可以提高發射時的穩定性。

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第一子級

長征二號C第一子級箭體結構由級間段、氧化劑貯箱、箱間段、燃料貯箱、後過渡段和尾段組成,結構總質量8.6噸。為不影響發動機擺動,在每臺發動機的喉部附近裝有由硅橡膠製成的軟防熱裙。為了減小在上升段飛行中尾艙因內、外空氣壓差而增加的附加應力,在尾段底部安裝有4個單向放氣閥門。

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燃料貯箱是承力式貯籍,主要由前底,簡段.後底和隧道管構成。簡段前面有前短殼,後面有後短殼。貯箱內有防晃板消漩器、增壓和安全溢出管、氧化劑輸送管、加註液位傳感器,剩餘液位傳感器、推進劑溫度傳感器、增壓氣體溫度傳感器,耗盡關機傳感器等設施。箱間段是氧化劑貯箱與燃料貯箱之間的一個承力殼段。外徑3.35米,長1.33米。

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氧化劑貯籍也是承力式貯箱,主要由前底、筒段和後底組成.其簡段結構與燃料貯箱相近,長度較燃料貯箱簡段長。前底為橢球形,由於需承受級間分離時二子級發動機噴焰的作用,其受力較大,厚度較厚。為了保證在分離過程中,前底不被髮動機噴焰燒損而導致破裂,影響正常分離,在前底外表覆蓋了一層由玻璃鋼製成的防熱罩。另外,氧化劑貯箱內安裝有防晃板、消漩器、增壓及安全溢出管、加註液位傳感器、增壓氣體溫度傳感器耗盡關機傳感器等設施。

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長征二號C運載火箭發射後穿越稠密大氣層時,整流罩保護有效載荷不受高速氣流沖刷。當穿越大氣層後,約在120公里高度,整流罩完成使命而拋離。因為有不同的發射任務,長征二號C運載火箭設計有A型和B型兩種整流罩。A、B型整流罩都是由縱向連接的兩半結構構成,在發射場與運載火箭組裝成一體。只不過,兩種整流罩所提供的有效載荷使用空間有很大的差別。A型整流罩的有效容積只有3.6立方米,B型整流罩的有效容積有27立方米。

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