長征三號乙運載火箭(代號CZ-3B),簡稱長三乙火箭。是中國航天科技集團中國運載火箭技術研究院研發的一型三級液體捆綁式運載火箭。
長征三號乙運載火箭以長征三號甲運載火箭(LM-3A)為芯級,捆綁四個液體助推器構成的。其一子級、助推器和二子級使用偏二甲肼和四氧化二氮作為推進劑,三子級則使用效能更高的氫氣和液態氧。全箭起飛質量425噸,全長54.838米,一、二子級直徑3.35米、助推器直徑2.25米,三子級直徑3.0米,衛星整流罩最大直徑4.0米。主要用于發射地球同步軌道衛星,其運載能力達到5.1噸,是中國用于商業衛星發射服務的主力火箭。該型火箭于1986年開始研發,1996年2月15日首飛失敗,經過整改后,終于在1997年8月20日發射成功。
2024年12月3日,中國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭,成功把通信技術試驗衛星十三號發射升空。至此,長征三號乙運載火箭實現了中國首個單一型號100次宇航發射,創造了中國運載火箭發展歷程中的一個百發紀錄。
發展歷史
研發背景
為滿足國際地球同步軌道通信衛星市場的發射需要,尤其是為了滿足大功率及重型通信衛星的發射需求,基于長征系列運載火箭經飛行驗證的技術,在長三甲運載火箭的基礎上,中國于1986年開始了長征三號乙運載火箭(LM-3B)的研制工作。
研發歷程
1989年7月,中國運載火箭技術研究院開始長征三號乙火箭的總體方案設計,定于1996年進行飛行實驗并投入使用,其主要任務是發射地球同步轉移軌道的重型衛星,也可進行輕型衛星的一箭多星發射或發射其它軌道的衛星,地球同步轉移軌道運載能力為5.0噸。
1993年2月1日,中國國家主管部門正式批準長征三號乙火箭立項研制,這是中國當時推力最大的運載火箭,可以把5000公斤的有效載荷直接送入遠在36000公里外的地球同步轉移軌道。而中國的“長三”系列火箭的研制,也引起了世界航天界普遍關注,國際通信衛星組織決定用第一枚“長三乙”火箭發射該組織的708衛星,誰知在1996年2月15日,長征三號乙火箭首次發射國際708通信衛星,由于一個電子元器件的失效,使得慣性基準傾斜,火箭按錯誤的姿態信號進行姿態矯正,導致火箭在飛行22秒以后,觸地爆炸,發射失敗。
在1997年8月20日,第二枚長征三號乙火箭在西昌衛星發射中心再次起飛,把美國勞拉公司為菲律賓制造的“馬步海”衛星順利送入遠離地球數萬公里的軌道,同年10月17日,第三枚長征三號乙火箭又把勞拉公司生產的亞太2R衛星非常精確地送入了預定軌道,至此長征三號乙火箭發射取得圓滿成功。
技術特點
總體布局
長征三號乙運載火箭起飛質量425噸,全長54.838米,捆綁四個液體助推器,全箭由箭體結構、動力系統、控制系統、遙測系統、外測安全系統、推進劑利用系統、滑行段推進劑管理與姿態控制系統、低溫推進劑利用系統、分離系統以及附加系統(輔助系統)等組成。
箭體結構
一子級
一子級上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲肼(UDMH)的燃燒劑箱,總長長23.272米。一子級裝配有DaFY6-2型發動機,該發動機是由四臺推力為75噸的液體N2O4/UDMH發動機并聯而成。每臺DaFY6-2型發動機的噴口可以在伺服機構的帶動下單向擺動以控制火箭飛行的姿態,最大的擺動角為10度。
助推器
每枚助推器捆長15.326米,上部是裝有液體四氧化二氮(N2O4)的氧化劑箱,下部是裝有液體偏二甲(UDMH)的燃燒劑箱,并在尾部各安裝了一個尾翼。四個助推器各配有一臺推力為75噸的DaFY5-1型發動機,噴管固定不擺。
二子級
二子級長9.943米,上部裝有液體四氧化二氮的氧化劑箱,下部裝有液體偏二甲肼的燃燒劑箱。二子級裝配有75噸推力的DaFY20-1型發動機(主發動機)和帶四個小噴管、推力為4.8噸的游動發動機DaFY21-1。主發動機噴管固定不動,游動發動機噴管可作單向擺動,最大擺角60度,以控制箭體飛行姿態。
三子級
三子級長12.375米,上部是裝有氫氣的燃燒劑箱,下部是裝有液態氧的氧化劑箱。三子級采用的是YF-75氫氧發動機,具有二次啟動能力,由兩臺獨立的單管發動機并聯而成,每臺推力8噸,可在伺服機構的帶動下雙向擺動,最大綜合擺角4度,控制三子級箭體飛行姿態。
衛星整流罩
在火箭飛行穿過大氣層這段過程中,火箭頂部的衛星整流罩保護衛星免受來自大氣層的各種干擾,衛星整流罩為衛星提供了一個良好的環境,長征三號乙火箭的衛星整流罩由端頭帽、雙錐段、圓柱段和倒錐段組成;端頭帽由玻璃鋼纖維材料制成,具有良好的無線電透波性,雙錐段和圓柱段是由金屬蜂窩材料制成,倒錐段由化銑合金材料制成,如果需要,無線電透波窗口和操作窗口可以在柱段和雙錐段上開口,長三乙火箭整流罩長9.56米,最大外直徑4.0米,其靜包絡最大直徑為3.65米。
星箭接口
長征三號乙火箭可以提供多種機械接口,但一般來說,提供標準的937B和1194機械接口,衛星的下端框與火箭的有效載荷支架的上端框對接,通過包帶來鎖緊。
控制系統
長征三號乙運載火箭的控制系統由制導、姿態控制、時序控制和電源配電等子系統組成,系統采用四軸慣性平臺和計算機制導方案,具備可編程電子程配、雙偏差控制和工具誤差實時補償等技術。
遙測系統
遙測系統的作用是完成箭上各類遙測參數的測測量、記錄和傳輸及部分參數的實時處理,長征三號乙運載火箭的系統采用分布式采編供電方案,即將被測信號按測點位置,就近分組,按組供電、采集、編碼。采用指令參數數字化測量、自動化供電及測試檢查、智能化數字變換器等技術,全箭遙測參數約730個。
外測安全系統
外測安全系統的作用是進行火箭飛行的外彈道參數測量,測量衛星入軌根數:提供安控判斷信息,當火箭飛行出現故障時,采取箭上自毀或遙控將其炸毀,其采用了外彈道測量和安全控制合一的方案實現火箭外彈道測量和安全控制,以保護地面的人員和城市安全。
三段滑行段管理與姿態控制系統
三級滑行段推進劑管理與姿態控制發動機系統的作用是在火箭滑行段進行姿態控制,對三級推進劑進行管理,關機后末速修正,星箭分離前進行姿態調整,其采用了一套冊類單組元擠壓輸送、可根據指令多次啟動的小發動機系統,推進劑為胖類單組元推進劑。
低溫推進劑利用系統
低溫推進劑利用系統的作用是實時測量三級推進劑液位,調節、控制推進劑的剩余量達最佳比例,消除因發動機性能、結構質量、推進劑加注等引起的推進劑量偏差,提高運載能力。該系統由箭上控制機、液位傳感器和調節閥門組成。
分離系統
分離系統的作用是在控制系統的控制下,按要求啟動解鎖連接機構,使相連接的結構分離,火箭飛行中共有5次分離:助推器分離,一、二級分離,二、三級分離,整流罩分離,星箭分離,助推器分離;其中助推器分離采用拋擲分離方案;一、二級分離采用熱分離方案;二、三級分離采用冷分離方案;衛星整流罩采用翻轉分離方案;星箭分離采用包帶鎖緊爆炸螺栓解鎖分離方案。
附加系統
附加系統的作用是完成火箭起飛前上述主要系統之外的輔助項目,主要包括常規推進劑加注液位和溫度測量、衛星整流罩空調、防水除濕等。
技術參數
參考資料
型號分支
標準型
標準型火箭共有2種:長征三號乙標準型(CZ-3B)和長征三號乙改一型(CZ-3B/G1),標準型火箭已經停產,后續發射任務由長征三號乙增強型承擔。
長征三號乙標準型
長征三號乙標準型火箭芯一級與助推器為不加長狀態,使用4000F型整流罩,控制系統為平臺+激光慣組主從冗余方案。火箭全長54.838米,一、二子級直徑3.35米,助推器直徑2.25米,三子級直徑3.0米,整流罩直徑4.0米,起飛質量425.8噸,標準GTO運載能力為5.1噸。
長征三號乙改一型
長征三號乙改一型是在長征三號標準型的基礎上,采用起飛滾轉定向、雙向風補償、三級一次工作、串聯式雙星分離,使用3700Z加長型(3700ZS型)雙星整流罩。火箭全長57.056米,整流罩直徑3.7米。
增強型
長征三號乙增強型火箭(CZ-3B/E)共有4種:長征三號乙改二型(CZ-3B/G2)、長征三號乙改三型(CZ-3B/G3)、長征三號乙改三Z型/遠征一號(CZ-3B/YZ-1)和長征三號乙改五型(CZ-3B/G5)。
長征三號乙改二型
長征三號乙改二型(CZ-3B/G2)是在長征三號標準型的基礎上,芯一級加長1.488米,助推器加長0.768米,采用長征二號系列運載火箭F的二級發動機,二級結構得到加強,同時使用4000F型整流罩;控制系統有兩種狀態可選:平臺+激光慣組主從冗余方案、雙激光慣組主從冗余/衛星導航復合制導方案。火箭全長56.326米,整流罩直徑4.0米,起飛質量458.97噸,標準GTO運載能力為5.5噸,地月轉移軌道(TLI)運載能力達到3.78噸。
長征三號乙改三型
長征三號乙改三型(CZ-3B/G3)繼承了改二型的基本狀態,使用4200F型整流罩,控制系統為雙激光慣組/衛星導航復合制導,運用了遙測圖像實時傳輸技術,飛行可靠性達到0.942。火箭全長56.542米,整流罩直徑4.2米,標準GTO運載能力為5.4噸。
長征三號乙改三Z型/遠征一號
長征三號乙改三Z型
長征三號乙改三Z型(CZ-3B/G3Z)繼承了改三型的基本狀態,使用4200Z型整流罩,采用1194A衛星支架,安裝姿控發動機和姿控貯箱。該構型通常與遠征一號上面級相配合。火箭全長57.126米,整流罩直徑4.2米,標準GTO運載能力為5.2噸。
長征三號乙/遠征一號
長征三號乙/遠征一號(CZ-3B/YZ-1)即長征三號乙改三Z型/遠征一號,是在長征三號乙改三Z型火箭的基礎上,加裝了遠征一號上面級,形成了一個四級火箭,該火箭主要用于執行MEO北斗衛星的“一箭雙星”直接入軌發射任務。在21500公里中地球軌道(MEO)運載能力為2.2噸,遠征一號上面級按照MEO雙星發射的狀態,運載能力可以達到1100公斤/星。
長征三號乙改五型
長征三號乙改五型火箭(CZ-3B/G5)是在長征三號乙/遠征一號火箭基礎上進行改進的,火箭全長約58米,起飛質量約為456噸,其整流罩加長了0.9米,衛星支架高1.4米,其衛星支架采用了新型接口,直徑約為2.3米,還配備了全新的飛控軟件,其控制系統采用了全程四元數控制方案、迭代制導控制、一級橫法向導引控制、雙向風補償+主動減載控制技術、全方位起飛滾轉等5項技術,并結合了智慧化算法。
飛行程序
發射場操作
長征三號乙火箭在西昌衛星發射中心(XSLC)進行發射。火箭將被裝載在火車上從北京運往四川省的西昌市,在西昌衛星發射中心的技術中心和發射中心進行各種測試和操作活動,包括在技術中心的四次總檢查、火箭由技術中心轉運到發射中心、火箭各子級在發射中心起豎對接、在發射中心的四次總檢查、衛星/火箭聯合操作、火箭加注、以及最后發射倒計時等。
任務描述
長征三號乙運載火箭可以將衛星送入地球同步轉移軌道(GTO)。在執行一個典型的GTO任務時,長三乙火箭的一、二子級首先將衛星和三子級的組合體送入一個圓形的停泊軌道,然后三子級進行600多秒的滑行段飛行,在組合體在火箭控制系統的控制下進行再定向之后,三子級發動機再次點火將組合體送入目標GTO軌道,最后三子級和衛星分離。
主要飛行事件
長征三號乙運載火箭的主要飛行事件如下所列。
助推器分離
每個助推器都是分別通過前連接面的桿系結構和后連接面的球頭結構同火箭芯級相連的,在助推器發動機關機后,用于連接的爆炸螺栓和分離螺母分別解鎖,裝在助推器上固體小型分離火箭點火,將助推器推離火箭芯級,助推器自由下落完成分離。
一子級/二子級分離
一子級/二子級分離是所謂的“熱分離”,在一子級發動機關機后,二子級主發動機點火,聯接兩級的爆炸螺栓起爆解鎖,這樣一子級就被二子級發動機噴出的高速燃氣流推離,一子級和二子級分離。
整流罩拋罩
整流罩以“解鎖-翻轉-分離”方式進行拋罩,在橫向上整流罩與三子級通過12個橫向爆炸螺栓聯接,在縱向上兩半整流罩是由2個縱向爆炸螺栓和一條導爆索聯接,在拋罩時,12個橫向爆炸螺栓和2個縱向爆炸螺栓首先同時解爆,在0.1秒內縱向導爆索解鎖,安裝在三子級前端框上的分離彈簧將兩半整流罩推開分離,兩個整流罩半罩圍繞著三子級前端框上的鏈翻轉,隨著火箭加速上升整流罩分離下落,在拋罩過程中不會發生碰撞和污染。
二子級/三子級分離
二子級/三子級分離是所謂的“冷分離”,在二子級的主發動機和游動發動機關機后,安裝在三子級上的小型加速火箭點火,從而在火箭飛行方向上產生一個加速度,使得三子級的推進劑沉底易于三子級發動機點火起動,同時,聯接二子級和三子級的爆炸螺栓起爆解鎖,安裝在二子級上的小型反推火箭點火產生一個反向加速度,二子級與三子級脫離。
衛星/三子級分離
衛星與三子級分離是通過分離彈簧的分離力來實現的,當火箭控制系統發出星箭分離指令,聯接衛星和有效載荷支架的包帶上的無污染爆炸螺栓起爆解鎖,解鎖后的包帶被安裝在有效載荷支架上的拉簧拉回,衛星被分離彈簧推離火箭。
典型飛行時序
參考資料
發射記錄
參考資料
主要用途
長征三號乙運載火箭主要用于發射地球同步軌道衛星,其運載能力達到5.5噸,是中國用于商業衛星發射服務的主力火箭,長三乙火箭還可執行其它軌道要求的任務,并且還可滿足有效載荷調姿、再定向和起旋要求,以及雙星和多星發射的要求等,長三乙火箭可提供多種整流罩以適應不同用戶的需要。
主要紀錄
2024年12月3日13時56分,中國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭,成功把通信技術試驗衛星十三號發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得成功。至此,長征三號乙運載火箭實現了中國首個單一型號100次宇航發射,創造了中國運載火箭發展歷程中又一個百發紀錄。
2025年2月22日20時11分,中國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭,成功將中星10R衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。12月9日23時08分,中國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭,成功將通信技術試驗衛星二十二號發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。此次任務是長征系列運載火箭的第615次飛行。
2026年1月17日0時55分,中國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭發射實踐三十二號衛星,火箭飛行異常,發射任務失利。截至當日,具體原因在進一步分析排查中。
相關評價
作為我國運載火箭的“勞模”,長征三號乙運載火箭所屬的長征三號甲系列運載火箭家族近年來完成了包括北斗組網、嫦娥四號月球探測器發射在內的多項重要發射任務,發射次數位居中國所有運載火箭型號前列。(新華社 評)
長征三號乙運載火箭的研制成功,使中國運載火箭的同步轉移軌道運載能力得到補充和加強,不僅可以滿足發射中國大型通信衛星平臺的需要,也大大提高了中國運載火箭的適應性,為衛星的設計提供較寬松的環境,增強了在國際商用發射市場上的競爭能力。(李聃在《導彈與航天運載技術》第三期長征三號乙運載火中 評)
參考資料 >
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祝賀!#我國成功發射中星10R衛星#.央視新聞-新浪微博.2025-02-22
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天問二號任務發射圓滿成功.新華社-抖音短視頻.2025-05-29
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成功!成功!成功!.央視軍事-騰訊網.2025-12-10
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我國成功發射衛星互聯網高軌衛星.今日頭條.2024-02-29
我國成功發射中星10R衛星.新華社-今日頭條.2025-02-22
我國成功發射中星10R衛星北京時間2025年2月22日20時11分,我國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭,成功將中星10R衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。此次任務是長征系列運載火箭的第560次飛行。(人民日報).齊魯壹點-今日頭條.2025-02-22
長征火箭“瘦身記”.新華網.2023-11-09