本报讯(通讯员 李艳明 陈奕君)近日,由中国运载火箭技术研究院抓总研制的长征八号甲运载火箭(以下简称“长八甲火箭”),在中国文昌航天发射场点火起飞,随后顺利将卫星互联网低轨02组卫星送入预定轨道。长八甲火箭首飞任务取得圆满成功,标志着我国新一代运载火箭家族再添新丁,长征八号运载火箭(以下简称“长八火箭”)实现系列化。
长八火箭系列化
提升我国卫星组网能力
长八甲火箭是在长八火箭的基础上,针对未来中低轨道巨型星座组网发射需求改进研制而成。它沿用了长八火箭的芯一级和助推器,芯二级为新研制的3.35米直径通用氢氧末级,配装5.2米直径整流罩。
长八甲火箭700公里太阳同步轨道运载能力达到7吨级,可以覆盖未来主流轨道任务载荷的发射需求。它与长八火箭基本型、无助推器串联构型共同组成长八系列火箭,形成了太阳同步轨道3吨、5吨、7吨级的运载能力梯队,有力提升了我国中低轨道卫星组网发射能力。
3.35米直径
通用氢氧末级首飞
本次新研制的3.35米直径通用氢氧末级,可以携带更多燃料,并采用了新型泡沫夹层共底贮箱、闭式膨胀循环发动机、新型电控安溢阀等新技术、新产品、新工艺,显著提升了运力,有效缩短卫星入轨时间,节省燃料,提升卫星寿命。后续,3.35米直径通用氢氧末级将作为成熟模块,供其他火箭选用,有力提升长征系列运载火箭运载能力。
此外,型号队伍开展了国内10年来首次氢氧模块动力系统试车和30年来首次共底模块动力系统试车,验证了长八甲火箭低温推进剂加注后推迟24小时发射的能力。
实现多个首次
长八甲火箭还创新地将卫星支架、转接框、仪器舱的功能,整合到一个多功能舱内,成功减重200公斤,提高了火箭运载效率。这种集成式设计方法在火箭结构上的应用,在国内尚属首次。
长八甲火箭是首次使用3.35米直径末级搭配5.2米直径整流罩构型的火箭,从外形上看,“脑袋更大”,可为卫星提供更大的乘坐空间,适应更多种类和更大体积的卫星,任务适应性更强。
拉开高密度发射序幕
长八甲火箭首飞拉开了长八系列火箭高密度发射的序幕。2025年,长八系列火箭计划执行多次发射任务,可以在中国文昌航天发射场发射工位和海南商业航天发射场专属1号工位择机执行任务。同时,在海南商业航天发射场实现7天发射、7天恢复的高密度发射能力,满足后续高密度发射需求,提供更具竞争力的商业发射服务。
知识多一点
长八甲火箭首飞的技术“强援”
长八甲火箭配置了通用氢氧末级。通用氢氧末级和长八甲火箭均由火箭院抓总研制。
春节前,型号团队在京开展了氢箱晃动试验,以获得液氢浅箱液面在晃动条件下的响应规律,探索液氢在真实飞行状态下的工作机理和适应能力,提高对液氢及相关箭上产品的认识,并将试验结果应用于长八甲火箭首飞任务,为首飞任务消除了相关风险,同步提升了通用氢氧末级的性能。
火箭院总体设计部曾家介绍,首飞任务中,长八甲火箭面临着浅箱起动的工况:氢氧末级在首次工作完之后,会有一段几百秒的滑行时间,滑行结束之后发动机会进行二次起动,彼时,贮箱中的推进剂较少,要在推进剂液位很低的情况下,实现发动机的正常起动(即浅箱起动)以及保证起动时推进剂品质,是一个比较大的难点。
“相比于非浅箱状态,液氢在飞行调姿时晃动会更加剧烈,存在补压能力不足导致二次起动失败的风险。长八甲火箭首飞任务是液氢浅箱起动的第二次飞行应用,相比于首次飞行应用的长八遥二任务,浅箱的工作条件更恶劣,且没有相关的试验或飞行数据支撑,风险系数更高。这就要求我们必须对微重力、大气枕容积条件下低温贮箱内的压力变化规律有足够的认识和把握。”为此,型号团队策划开展了氢箱晃动试验,试验结果不仅为首飞任务消除了相关风险,而且提升了通用氢氧末级的运载能力,后续也能广泛应用至其他型号火箭。
氢箱晃动试验是长八甲型号团队驯服液氢的一系列努力之一。液氢的沸点极低,为20.28K(-252.87℃),易蒸发,蒸发量、箱压控制较难,加注传输机理复杂,使用安全性和操作复杂性高,在火箭测发周期中需要耗费相当大的时间和精力去完成相关工作。而长八甲火箭作为未来我国发射周期最短的新一代低温火箭,要求型号团队在驯服液氢方面做更大的努力,对液氢及相关产品的特性和机理有更深的认识。因此型号团队针对液氢推进剂应用的痛点开展了大量工作,包括长时间滑行的推进剂管理研究、间歇沉底与主动排气设计、贮箱压力与推进剂温度预示、过冷加注方案研究、先进绝热技术研究、快速传输与自主加注控制研究,相关研究获得了包括国家自然重大专项项目在内的科研项目的批准立项,为后续开展滑行段间歇沉底与主动排气时序设计,延长低温末级滑行时间,提高运载能力和任务适应性提供支撑。(陈奕君)