长征六号丙(英文:CZ-6C,Chang Zheng-6C),是中国
上海航天技术研究院(
中国航天科技集团公司第八研究院)2024年研制发射的新一代无毒、无污染中低轨道两级液体燃料运载火箭。
研制历程
历史背景
20世纪80年代,中国首次实现
一箭三星发射技术,之后也曾多次开展一箭多星的中国国内和国际发射任务,一箭多星发射可以充分利用运载火箭的运载能力,经济便捷地在一次发射中将多颗卫星送入地球轨道,为卫星发射服务提供了多种选择。但数十年前研制的火箭发动机不仅单台推力偏低,而且使用有毒的
偏二甲肼/
四氧化二氮推进剂,容易造成环境污染和人身伤害。其价格也较为昂贵,不仅远高于液氧煤油推进剂,也高于液氢液氧推进剂。
进入21世纪,中国急需研制新一代运载能力更大、低成本、高效率发射和符合环保要求的运载火箭系列。其总体发展思路可以归纳为“一个系列、两种发动机、三个模块”。“两种发动机:指的是120吨级推力液氧煤油发动机“YF-100”和50吨级推力液氢液氧发动机“YF-77”。“三个模块”:指的是使用氢氧推进剂的5米直径模块、使用液氧煤油推进剂的3.35米模块和2.25米模块。
研制进程
2008年7月,中国航天科技集团有限公司明确由上海航天技术研究院组织开展新型
长征六号液体运载火箭的研制工作,“长征六号”的研制启动。
2009年8月,长征六号型号立项被正式批复。从火箭总体构型优化到总体布局方案的确定,“长征六号”研制团队共确定了以12项重大关键技术为代表的90项关键技术。由于没有现役型号的研制经验,任务艰巨。接近7年的研制攻关,中国新一代运载火箭从无到有、不断跨越。
2015年9月20日7时01分,长征六号在太原卫星发射中心“一箭20星”首飞成功,标志着中国长征系列运载火箭家族再添新成员,而且创造了中国航天
一箭多星发射的新纪录。
2020年初,长征六号丙运载火箭启动研制。
2023年6月,长征六号丙运载火箭运往发射场开展合练。长征六号丙火箭的研制仅用了3年多的时间,比传统研制周期缩短了30%以上。快速研制得益于在役型号的成熟技术,更取决于长六丙火箭以服务市场需求为导向的“成长模式”。
研制团队
长征六号丙运载火箭是由中国航天科技集团有限公司所属上海航天技术研究院抓总研制;
研制总指挥:丁秀峰;
火箭总设计师:李程刚。
系统组成
箭体结构
长六丙火箭采用无尾翼单芯级两级最简构型:一子级直径为3.35米,采用两台120吨推力的液氧/煤油发动机,二子级直径为2.9米,采用一台推力18吨的液氧/煤油发动机;可适配3.35米、3.8米直径整流罩,满足不同任务需求。全箭总长约43米,全箭起飞重量约215吨,500公里太阳同步轨道运载能力约2.4吨,可根据不同任务适配多规格的卫星整流罩。
控制系统
全新控制系统为火箭安全护航。长征六号丙火箭的控制系统采用AAC控制技术(自适应增广控制),这是该项技术在国内运载火箭上的首次应用飞行。简单来说,它可以通过在线实时调整火箭的飞行控制策略,达到更好的控制效果,进一步提升火箭飞行控制的适应性和智能化水平。新研轻质化贮箱为火箭“瘦身”。长征六号丙火箭首次采用了2.9米直径200K大温差泡沫夹层共底贮箱,通过减少两个贮箱之间的多余空间,在携带尽可能多的燃料的情况下,实现减轻火箭“自重”,进一步提高火箭的结构效率,提升火箭运载能力。
长征六号丙火箭采用的2.9米直径大温差泡沫夹层共底贮箱和自适应增广控制技术为中国国内首次应用。2.9米直径共底贮箱助力火箭“瘦身减重”,提高了运载能力;自适应增广控制技术可以在线实时调整火箭的飞行控制策略,进一步提升火箭飞行控制的适应性和智能化水平。此外,数字仿真在长六丙火箭设计全流程全面应用,代替了气动风洞试验、全箭模态试验、舱段静力试验等大型地面试验,缩短了研制周期、提高了研制效率。
设计参数
发射动态
发射记录
发射任务
2024年5月7日11时21分,中国在
太原卫星发射中心成功发射长征六号丙运载火箭,搭载发射的海王星01星、智星一号C星、宽幅光学卫星和高分视频卫星顺利进入预定轨道,飞行试验任务获得成功。此次任务是长征六号丙运载火箭的第1次飞行,是上海航天抓总研制的长征系列火箭的第209次飞行,也是中国长征系列运载火箭的第520次飞行。长六丙火箭首飞的成功,进一步完善了中国新一代长征系列运载火箭型谱,推动中国现役运载火箭加速迈向更新换代。该次任务是长六丙火箭通过商业化竞拍的方式实施的一次“拼车”发射任务,也是中国长征系列运载火箭发射服务首次公开竞拍。该次发射的4颗卫星是海王星01星、智星一号C星、宽幅光学卫星、高分视频卫星,由航天科技集团长城公司作为总承包商提供发射服务。
技术创新
研制创新
长征六号丙运载火箭的研制充分继承
长征六号、
长征六号甲等新一代运载火箭的成熟技术和产品,全箭产品化率高达95%;结合已有型号积累的大量地面和飞行试验数据,长征六号丙火箭在研制过程中充分发挥
数字仿真手段完成迭代优化,取消了以往新型号研制过程中开展的气动
风洞试验、全箭模态试验、舱段
静力试验等大型地面试验,进一步优化研制流程、降低研制成本;通过设计去任务化、产品选配安装的形式,打造一枚可适配多任务要求的“标准火箭”,为后续滚动组批生产、快速履约奠定基础,提高了火箭的任务适应性和市场竞争力。
动力突破
长征六号丙运载火箭采用的液氧煤油发动机,集多项新技术于一身,突破了高压补燃关键技术等80余项。先进的自身起动技术使火箭发动机启动简化;大范围推力调节技术使得其具有大范围推力调节能力,可实现无级变速;高压大功率的涡轮泵技术使得“发动机的心脏”涡轮泵成为强劲的动力源泉;多次试车技术让液氧煤油发动机具有多次工作的能力,可进一步研制重复使用的发动机,使运载火箭实现天地间往返的可重复飞行。
轻质贮箱
长征六号丙运载火箭首次采用了2.9米直径200K大温差泡沫夹层共底贮箱,该新研轻质化贮箱为火箭“瘦身”,通过减少两个贮箱之间的多余空间,在携带尽可能多的燃料的情况下,实现减轻火箭“自重”,进一步提高火箭的结构效率,提升火箭运载能力。在传统贮箱布局中,两种燃料贮箱相互分开,中间由铆接舱段连接,这种布局重量较重。此前长征六号火箭上已经使用2.25米直径大温差共底贮箱,该次长征六号丙火箭共底贮箱直径扩大至2.9米,采用超薄零件精密成形、薄壁箱底的低应力焊接等多项新技术,使火箭减轻自重、实现运载能力更优。
商业航天
长征六号丙运载火箭作为二级火箭,是运载火箭的最简构型,没有助推器,没有尾翼,全箭仅采用3台发动机,实现了高可靠、易操作。该火箭新增了更多安全配置,如控制系统单机均采用内部三模冗余,单机之间通过三条独立的总线进行信息交互,使控制系统兼具可靠性与灵活性。
该火箭性价比高,适于商业航天发射竞争,批量生产的通用化、型谱化降低成本。此外,液氧煤油发动机推进剂具有来源广泛、价格低廉等优势,既环保又经济。后续,长六丙火箭采取通用化产品组批滚动投产、少量定制化产品快速设计的研制模式,逐步将从订单下达到完成发射的履约周期稳定在半年左右,快速满足用户需求;还探索并采用一些新设计,让火箭更加高可靠、易操作、易维护,提高火箭的任务适应性。随着商业航天市场发展,用户的需求多元化。长征六号丙火箭能够发射不同轨道的卫星,其运载能力也可以满足多类中低轨中型有效载荷的发射需求,既能单星发射,又能商业“拼车”。
总体评价
长征六号丙运载火箭是中国面向未来商业发射市场打造的新一代无毒、无污染液体运载火箭,由中国航天科技集团八院抓总研制,全长约43米,700千米太阳同步轨道运载能力为2吨。
长征六号火箭系列中,长征六号丙火箭“个头”中等,运载能力适中。长征六号火箭长29米、700千米太阳同步轨道运载能力不小于1吨,长征六号改运载火箭长50米、700千米太阳同步轨道运载能力不小于4吨。长征六号丙火箭首飞之后,长征六号火箭系列具备了从1吨、2吨到4吨梯度的运载能力,进一步丰富中国新一代长征系列运载火箭的型谱。(《中国航天报》 评)
长征六号丙火箭借着长征火箭“国家队”的技术优势和服务意识,可为用户提供更可靠、更灵活且兼具性价比的发射服务,成为
中国长征火箭进军商业发射市场的新生力量。作为新一代运载火箭的“新成员”,长征六号丙在充分继承新一代运载火箭先进技术成果的同时,也实现自身能力的“跨代升级”,引领着新一代运载火箭的技术发展方向。(上海航天技术研究院 评)
模型参展
2024年11月12日至17日,长征六号丙运载火箭(模型)亮相第十五届中国航展。