世界火箭发展史
1,长征一号是中国第一枚三级运载火箭。它基于两级液体火箭和固体第三级。固体发动机是由固体发动机研究所研制的。整个火箭由中国运载火箭技术研究院控制。箭长29.46m,最大直径2.25m,起飞质量81.5t,起始推力达到1.06n,第二级和第三级采用转接锥连接。第三级与第二级完全分离后,旋转的火箭点火,使第三级在空中自由旋转。整流罩水平甩出。长征一号火箭具有将300公斤卫星发射到倾角为70度、高度为440公里的圆形轨道的运载能力。
1970年4月24日,长征一号运载火箭在酒泉发射中心首次发射我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”,再次发射将石坚一号科学实验卫星送入预定轨道。
“长征一号”的改型“长征一号D”,在原有一、二级的基础上,换装三级固体发动机,使其近地轨道运载能力达到700公斤~ 750公斤。
2.长征二号二级液体运载火箭,总箭长约32m,最大直径3.35m,起飞质量190 t,第一级装有四台发动机,地面推力2.8× 106n,第二级主发动机真空推力7.3× 105n,有四台遥控游泳发动机(总推力4,可发有效载荷1返回式遥感卫星于1975 65438+10月准确发射入轨。然后,又发射了两颗卫星。
随着卫星对火箭运载能力要求的提高,长征二号火箭的技术状态也进行了相应的修改,使其技术性能和运载能力得到了改善和提高。近地轨道运载能力达到2.5 t左右,命名为长征二号丙,多次发射成功。发射表明,长征二号丙设计方案正确,性能稳定,质量可靠,赢得了国内外同行的好评。
3.长征二号e是长征二号捆绑式火箭。它是中国运载火箭技术研究院研制的第一种推力捆绑式(也称集束式)运载火箭。它采用改进型长征二号丙火箭作为核心级(第一级加长4.6米,第二级加长5.2米)。第一级并联4枚长15.3米、直径2.25米的液体助推火箭。在高度为10.5 m的整流罩中,火箭总长度为49.7 m,核心级直径为3.35 m,核心级一级发动机连接4台发动机,总推力为6×106N,可将8.8 t有效载荷送入200 km的圆轨道。1988年底批准开发,只用了6544。预定目标已经实现。1990年7月16日首次发射,一举成功。一颗巴基斯坦科学实验卫星和一个模拟有效载荷被准确送入轨道。在如此短的时间内,成功研制出新型大推力运载火箭,这在中国是史无前例的,在世界航天史上也是罕见的。这为中国发展载人航天技术,满足国际卫星发射服务市场的需求奠定了基础。36860.88888888686
这种火箭,如果装上中国的固体推进剂,可以把3 t有效载荷送入同步转移轨道;如果用上面级的液氢和液氧推进剂组成“长征二号E/HO”,其同步轨道运载能力将达到4.8t。
4.长征三号是三级运载火箭,原型是“长征二号丙”,第三级是氢氧。中国运载火箭技术研究院负责三级总体设计和研制,一、二级由上海航天局制造。全火箭总长44.56 m,起飞质量202 t,起飞推力2.8× 106 N,第三级氢氧发动机在高空失重条件下第二次启动。其同步转移轨道推力为1.4×104n . 1984 65438+10月29日。由于三级发动机第二次启动异常,卫星进入近地轨道。经过70个日夜的奋斗,于4月8日再次发射,取得圆满成功。
1990年4月7日,“长征三号”为香港卫星通信有限公司成功发射亚洲一号通信卫星,标志着我国长征系列运载火箭开始进入国际卫星发射服务市场。
5.“长征三号甲”和“长征三号甲”是为发射新一代通信广播卫星而研制的新型运载火箭。它以“长征二号”运载火箭为基础,采用多项先进技术,同步转移能力由原来的1.4 t提高到2.5 t,是一种全长52.5 m、直径和整流罩超过长征三号的大型三级液体火箭。起飞质量241t,起飞推力3×106n,火箭质量近40 t,自1986年2月以来,重大技术30余项,其中火箭三级推力氢氧发动机、冷氦加热增压系统、四轴动力陀螺平台、低温氢能双向摆动伺服机构等4项技术世界一流。
第一次测试是发两颗星。65438+北京时间1994年2月8日下午4点34分,新研制的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空,将一颗空间探测卫星“石坚4号”和一颗模拟卫星送入太空。
第二枚长征三号甲运载火箭于10月30日199411: 20.58公里在西昌卫星中心成功发射。火箭点火升空后,飞行24分钟,将中国新一代通信卫星“东方红3号”送入近地点和远地点。卫星完成第三次变轨,进入巡航姿态。第三次变轨后,卫星已经处于准同步轨道。由于星上姿态控制推进器燃料泄漏,未能进入同步轨道。1997年5月12日,长征三号甲运载火箭第三次发射,通信广播卫星东方红三号成功进入预定轨道。
6.长征三号乙由中国研制的、目前运载能力最大的新型捆绑式运载火箭“长征三号乙”,于1997年8月20日凌晨从西昌卫星发射中心成功将菲律宾卫星送入预定轨道,这表明长征系列运载火箭已具备将5 000千克有效载荷送入高轨道的能力。这是长征火箭第46次成功发射,也是中国长城工业总公司第12次商业实施。
“长征三号乙”火箭全长54838 m,起飞质量426t,可将5000 kg的有效载荷送入倾角为28.5°的地球同步转移轨道。它完全继承了长征系列的核心级,只是把贮箱加长了,结构加强了,整流罩加大了,和长征三号甲火箭一样。氢氧发动机技术和同轴柔性平台技术,它们也具有在真空条件下再次启动的能力。捆绑在火箭第一级周围的四个助推器与长的两捆火箭的助推器完全相同。由于采用捆绑式助推器,它的控制和遥测系统是在长三捆绑式火箭的基础上改装的,是我国长征系列中高轨道运载能力最大的火箭。
马步海卫星是美国劳拉空间系统公司在fs1300平台基础上设计的三轴稳定地球同步通信卫星。拥有30个C波段转发器和24个KU波段转发器,可向菲律宾、中国和东南亚提供语言、图像和数据传输等通信服务。马步海卫星是亚洲最强大的通信卫星,最大分离质量约3770kg。当轨道寿命超过12年时,将定点于东经144、197、17的夜郎峡,13凌晨3时,长征三号乙在西昌卫星发射中心再次发射,成功将亚太二号R通信卫星送入预定轨道。卫星质量3 700 kg,发射为长征系列运载火箭,发射48次。
7.风暴-1是一种两级运载火箭。火箭由上海航天局研制,长32.6米,直径3.35米,起飞推力2.8×106 N,起飞质量191 t,推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼。第一级发动机由四个可以切向摆动的游动发动机组成。二级发动机由一个主发动机和四个可以切向摆动的游动发动机组成。制导系统采用平台-计算机全惯性系统,姿态控制采用主动网络修正装置,贮箱采用主强度铝合金,采用自然增压方案。Storm-1可以将1 500 kg的有效载荷送入近地轨道。
为了提高运载能力,大幅度降低结构重量,减少发动机混合比偏差,第一级排气熄火,第二级主发动机开启后用于小推力飞入轨道。为提高轨道精度,采用速度制导相结合的制导方式,为实现一箭三星发射,攻克了结构动力学、多星分离运动学等技术关键。
从1975开始,“风暴一号”已经连续发射了6颗卫星。分别是1981年9月20日由单一“风暴一号”运载火箭成功发射的三颗科技实验卫星和三颗卫星。
8.长征四号是多用途三级常温推进剂运载火箭,具有性能优良、结构可靠、成本低廉、发射场通用、使用方便等特点。它是由上海航天局开发的。
“长征四号”采用四氧化二氮和偏二甲肼推进剂,总长41.9 m,改进后的一、二级直径3.35 m,新研制的三级直径2.9 m,火箭起飞质量249 t,起飞推力3×106n,“长征四号”总体上进行了优化,加长了一级推进剂的贮存。第一级发动机推力增加2×105N,第三级采用2台5×104N推力的发动机,结构设计质量减轻约300 kg,火箭运载能力大幅提高。火箭运送地球同步转移轨道卫星的运载能力为1 250 kg。900 km高度太阳同步轨道的运载能力为1 650 kg。“长征四号”首次应用了数字化姿态控制系统、三级全程氮气增压输送系统、三级双向摇摆发动机、无水肼表面张力贮箱、三级单层高强铝薄壁贮箱等多项先进技术。
1988年9月7日和1990年9月3日,“长征四号”运载火箭两次将气象卫星风云一号发射至太阳同步轨道,均获成功。“长征四号”有两种不同直径的卫星整流罩,可以适应不同质量和大小的有效载荷,也可以一箭多星发射。这是承接多颗卫星的发射业务。
附:
主要数据长度/m最大芯径/m起飞推力/N运载能力/t轨道/km
长征1 29.46 2.25 1.04×106 0.3400
长征二号32 3.35 2.8× 106 1.8近地面。
长征二号E49.7 3.35 6× 106 8.8 200
长征三号44.56 3.35 2.8×106 1.4同步轨道。
长三角52.53.353× 1062.5同步轨道
长三乙54.848 3.35 5.0同步轨道
一号风暴32.6 3.35 2.8× 106 4.8 200
长征四号41 . 93 . 353×1061.25同步轨道。
第一章是世界空间发展简史。
探索浩瀚的宇宙是人类千百年来的美好梦想。我国自古就有嫦娥奔月的神话。公元前1700年,中国有“随风而飞,日行万里”的说法,画出了一幅云开雾散的想象图。国外也有很多关于月亮的美丽传说。
从10月4日发射世界上第一颗人造地球卫星的1957年到1990年2月底,前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列、英国和欧洲航天局先后研制了约80种运载火箭,建造了10多枚。其中包括各类卫星3875颗,载人飞船141,空间探测器111,数十个应用卫星系统投入运行。目前,航天员已在太空飞行438天,已有12名航天员踏上月球。空间探测器的探索活动极大地更新了关于空间物理学和空间天文学的知识。到上世纪末,已有5000多艘飞船上天。100多个国家和地区开展了空间活动,利用了空间技术成果,或制定了自己的空间活动计划。航天活动已成为国民经济和军事部门的重要组成部分。
空间技术是现代科学技术的结晶,它以基础科学和技术科学为基础,汇集了20世纪许多工程技术的新成果。力学、热力学、材料科学、医学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术和制造技术对航天技术的发展起了重要作用。这些科学技术在空间应用中相互交叉渗透,产生了一些新的学科,形成了完整的空间科学技术体系。航天技术提出的新要求推动了科学技术的进步。
首先,火箭技术
火箭技术推动了人类太空发展的历史。
火药是中国古代四大发明之一,火箭是中国人在发明火药之后发明的。早在公元1000年,唐福贤就应用火箭原理制作战争武器,并于13世纪初流传到外国。传说在14年底,中国一位学者在椅子后面安装了47个当时最大的火箭,每个人拿着一个大风筝,试图借助火箭的推力和风筝的升力起飞。但在一次爆炸后,我看到了烟雾、碎片和失踪的人。为了纪念世界上第一位测试火箭飞行的勇士,月球表面东海附近的一个环形山以千家万户的名字命名。18世纪,印军在与英法军队的多次战争中使用了大量的火箭炮,取得了不错的战果。这促进了欧洲火箭技术的发展。一个在印度打过仗的英国人康格雷改进了印度火箭。他确定了黑火药的各种配方,改进了制造方法,将火箭系列化,射程3公里。这些早期火箭的原理成为现代火箭技术的基础。
19年末20世纪初,随着科技的进步,现代火箭技术和航天飞行发展起来。先驱者是前苏联的齐奥尔科夫斯基,美国的戈达德和德国的奥贝特。
齐奥尔科夫斯基一生致力于火箭技术和太空飞行的研究。他在经典著作中深刻论证了火箭飞行的思想,从理论上证明了多级火箭最早可以克服重力进入太空。他建立了火箭运动的基本数学方程,奠定了理论基础。他首次提出使用液体推进剂火箭的倡议,仅用了30年就实现了。他预见了现代火箭的真实结构,并论述了在火箭中使用液氢-液氧作为推进剂的可靠性,设想使用新燃料(核分解的能量)作为火箭的动力。他具体阐述了用火箭进行太空飞行的条件,火箭从地面起飞的条件,人造地球卫星以及飞往其他星球必须建立中间站的思想。他还提出了许多技术建议,如用燃气舵控制火箭、用泵强制输送推进剂、用仪器自动控制火箭等建议,对现代火箭和航天的发展起到了巨大的作用。
戈达德博士在1010年开始研究现代火箭。他在1919的论文中提出了火箭飞行的数学原理,指出火箭必须有7.9km/s的速度才能克服地球引力。他意识到液体推进剂火箭有巨大的潜力。1926年3月,成功研制并发射世界上第一枚液体推进剂火箭,飞行速度103km/h,上升高度12.5 m,飞行距离56 m。
在1923出版的书中,oberth教授不仅确立了火箭在太空真空中工作的基本原理,还解释了只要能产生足够的推力,火箭就能绕地球运行。像齐奥尔科夫斯基和戈达德一样,他也对多种推进剂组合进行了广泛的研究。
真正的现代火箭出现在二战法西斯德国。早在1932年,德国就发射了飞行高度为3公里的A2火箭。V-2火箭(A4型)于1942年6月发射成功,飞行高度85km,飞行距离190km。V-2火箭的成功发射使航天先驱的理论变成了现实,这是现代火箭技术发展史上重要的一页。
1945年5月,二战德国战败。前苏联俘虏了一些德国火箭技术人员,缴获了几枚V-2火箭及相关技术资料。在此基础上,前苏联在1947成功仿制了V-2火箭。1948设计了P-1火箭,射程300公里。P-2和P-3火箭分别于1950和1955年研制,射程分别为500 km和1750 km。1957年8月,两级液体洲际导弹P-7发射成功,射程8000公里。改装后的P-7于1957,10年6月成功发射,世界第一颗人造地球卫星成功发射。quot人造地球卫星1”揭开了现代火箭技术新的一页。为了发射多种航天器,前苏联成功研制了“东方”、“联盟号”、“宇宙号”、“质子号”、“能源号”等多种型号的运载火箭,可将超过100吨的有效载荷送入近地轨道。
二战后,美国俘虏了以韦恩赫·冯·布劳恩为首的德国火箭专家,缴获了100多枚V-2火箭。在布劳恩的帮助下,美国陆军于1945年发射V-2火箭,1949年开始研究“红石”弹道导弹,1954年制定人造卫星计划,65438年2月1日由“木星”C火箭成功发射美国第一颗人造卫星。quot发射运载工具,如红石,侦察兵,大力神和土星。
中国在1960+01.5成功发射第一枚短程火箭。中国拥有“长征”(CZ)系列运载火箭,包括CZ-1、CZ-2、CZ-3和CZ-4四种基本型运载火箭,以及CZ-1D、C(CZ-2C)、CZ-2C/SD、CZ-2D、CZ-2E和CZ-2E。
1990年4月7日,中国的CZ-3运载火箭成功发射了美国制造的“亚洲一号”卫星。长征火箭已成功进入国际商业发射卫星行列,迄今已将27颗国外卫星发射上天。
法国从20世纪50年代开始自行研制探空火箭和导弹,并在此基础上研制“钻石”运载火箭。1965年10月至1967年2月,法国钻石火箭将卫星A-1和D-1送入太空。法国积极推动西欧国家联合发展欧洲航天工业。它是欧洲航天局的主要成员,承担阿丽亚娜运载火箭的大部分研究和开发工作。
欧空局的正式成员是比利时、丹麦、法国、德意志联邦共和国、爱尔兰、意大利、荷兰、西班牙、瑞典和联合王国。非正式成员是奥地利和挪威;加拿大是观察员国。欧空局研制的运载火箭阿丽亚娜1于1979年2月24日首次发射成功。到目前为止,已研制出阿丽亚娜1-5的五种基本型和几种改进型火箭。阿丽亚娜-4是欧空局的主要运载工具。发射80多次,失败7次,成功率在世界商业卫星飞行器中名列前茅。
从1963开始,日本一直在研制“Mime”系列固体运载火箭,共四代。1970年,NASDA决定从美国引进“德尔塔”运载火箭的技术,以便发展自己的N运载火箭。1975年9月,日本首次用N-1火箭成功发射“菊花”1技术试验卫星。N-2火箭氢氧燃料装置1994试射成功。印度成功地开发了自己的SLV、ASLV、PSLV和GSLV系列运载火箭。2001年4月,GSLV成功上线。
此外,英国、意大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韩国、朝鲜等国家都有利用本国运载火箭或从其他国家租借运载火箭发射卫星的能力。