氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)助推高軌衛(wèi)星

　　“長征”三號(hào)是三級(jí)運(yùn)載火箭，采用“長征”二號(hào)作為其一級(jí)、二級(jí)，對(duì)于第三級(jí)，當(dāng)時(shí)有兩套方案。一套是采用液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)，另一套是采用常規(guī)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。“當(dāng)時(shí)我們?cè)貉兄频氖菤溲醢l(fā)動(dòng)機(jī)，那時(shí)國外的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)搞起來了，而我們剛開始，也不敢弄很大，先做了個(gè)實(shí)驗(yàn)性的，只有4個(gè)噴管，每個(gè)噴管的推力1噸多�！比慵倚勒f。

　　使用常規(guī)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，一公斤燃料能夠產(chǎn)生300公斤推力，而氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)一公斤燃料可產(chǎn)生將近440公斤的推力。優(yōu)點(diǎn)不言而喻，但難題同樣明顯。擺在研制人員面前的難題是氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在高空的二次點(diǎn)火。

　　“長征”三號(hào)第一次發(fā)射，就因氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)二次點(diǎn)火不成功而失敗。“長征”三號(hào)的二級(jí)火箭關(guān)機(jī)時(shí)，還沒有進(jìn)入軌道，需要三級(jí)火箭第一次點(diǎn)火，工作幾百秒后進(jìn)入停泊軌道。由于“長征”三號(hào)要發(fā)射的地球同步軌道衛(wèi)星的軌道必須處于赤道上空，所以在進(jìn)入停泊軌道后，火箭還要依靠慣性向赤道飛行。當(dāng)進(jìn)入赤道上空時(shí)，三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)二次點(diǎn)火加速，使衛(wèi)星速度達(dá)到10.3公里/秒，逐漸飛行到36000公里高度。但由于二次點(diǎn)火不成，造成發(fā)射失敗。后來查找原因，發(fā)現(xiàn)是由于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度沒控制好，造成點(diǎn)火失敗。

　　發(fā)現(xiàn)問題后，研制人員改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻時(shí)的程序，加大了用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的液氫、液氧用量，有效地改善了發(fā)動(dòng)機(jī)二次點(diǎn)火的條件。4個(gè)月之后，火箭第二次發(fā)射取得圓滿成功�！伴L征”三號(hào)發(fā)射成功后，在實(shí)驗(yàn)性氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，新的大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)被開發(fā)出來。

　　隨著新的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，一個(gè)新的火箭型號(hào)“長征”三號(hào)甲誕生�！伴L征”三號(hào)甲的三級(jí)火箭裝備了2臺(tái)80千牛氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，推力將近160千牛。并且采用了新型的“四框架平臺(tái)”取代原來的“三框架平臺(tái)”來控制火箭的姿態(tài)，使火箭由原來只能做抬頭低頭的動(dòng)作，發(fā)展到衛(wèi)星要求調(diào)整到什么姿態(tài)，就能調(diào)整到什么姿態(tài)。自首飛以來，長三甲發(fā)射了多顆衛(wèi)星，成功率百分之百，有“金牌火箭”之稱。在此基礎(chǔ)上，還發(fā)展出“長征”三號(hào)乙和“長征”三號(hào)丙等型號(hào)火箭。

　　另外，我國還研制出了“長征”四號(hào)系列火箭，這是一種與“長征”三號(hào)類似的三級(jí)火箭，不同的是其第三級(jí)采用了常溫液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，主要用來發(fā)射太陽同步軌道衛(wèi)星。

　　呼之欲出的新一代“長征”

　　“長征”系列運(yùn)載火箭滿足了我國目前各種衛(wèi)星和載人飛船的發(fā)射要求，但與先進(jìn)國家相比，仍有一定差距，而我國已經(jīng)開始實(shí)施的探月工程和深空探測(cè)計(jì)劃等，也對(duì)火箭技術(shù)提出了更高的要求。

　　據(jù)了解，目前我國的“長征”五號(hào)和“長征”七號(hào)(代號(hào)暫定)系列火箭正在緊鑼密鼓地研制中。新一代的運(yùn)載火箭采用兩種發(fā)動(dòng)機(jī)--氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)和液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，芯級(jí)火箭使用單臺(tái)70噸推力的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，一級(jí)火箭可以裝四臺(tái)。而助推器則使用液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)推力能達(dá)到120噸。而火箭上可以捆綁4個(gè)助推器。推力相當(dāng)可觀。

　　不同于前面的二級(jí)和三級(jí)火箭，新型的“長征”五號(hào)火箭是向“一級(jí)半”和“二級(jí)半”發(fā)展。茹家欣解釋說，芯級(jí)火箭算一級(jí)，助推器算一級(jí)，但助推器由于是在地面點(diǎn)火，因此只能算半級(jí)。一級(jí)半火箭用來發(fā)射低軌道衛(wèi)星，而發(fā)射高軌道衛(wèi)星需要再加一級(jí)，用二級(jí)半火箭運(yùn)載。

　　茹家欣說，火箭趨勢(shì)是向低級(jí)數(shù)發(fā)展，因?yàn)閺陌踩�的角度去考慮，級(jí)數(shù)越多越不可靠。早期由于火箭發(fā)展技術(shù)比較低，只有通過增加火箭級(jí)數(shù)的辦法來增加飛行的高度和距離，沒有其他辦法。而現(xiàn)在隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高和結(jié)構(gòu)的減輕，可以使用更少的級(jí)數(shù)來完成任務(wù)，因此我國新一代火箭便是按照這個(gè)思路來研制。

　　新研制的“長征”七號(hào)，未來將替代目前的載人運(yùn)載火箭“長征”二號(hào)F。王國輝目前的主要工作，就是負(fù)責(zé)“長征”七號(hào)的總體設(shè)計(jì)。他說，“長征”七號(hào)的運(yùn)載能力更大，原來的“長征”二號(hào)F的運(yùn)載能力為8.5噸，而 “長征七號(hào)”則達(dá)到13.5噸。除了用作載人運(yùn)載火箭，王國輝表示，還要在這個(gè)基礎(chǔ)上作系列化的發(fā)展，使其具備發(fā)射多種衛(wèi)星和飛船的能力。

　　對(duì)于新一代火箭，王國輝和茹家欣這新老兩代航天人都有著自己的期許。茹家欣說，我國現(xiàn)役的火箭，都是以75噸發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)研制出來的，已經(jīng)使用了40多年，應(yīng)當(dāng)有新的技術(shù)來替代它。非常希望新的火箭能早點(diǎn)造出來。王國輝的目標(biāo)則是希望目前在飛的火箭能夠確保每次都發(fā)射成功。研制中的火箭能夠按時(shí)完成工作，首飛不出問題，達(dá)到任務(wù)的要求。

　　2013年，“長征”七號(hào)將首飛。1年后，“長征”五號(hào)首飛。伴隨著新一代火箭的升空，我國運(yùn)載火箭的能力和水平將得到全面提升，并大大增強(qiáng)我國火箭的國際競(jìng)爭力，實(shí)現(xiàn)我國航天運(yùn)載技術(shù)的跨越式發(fā)展。