中国长征火箭研制历史回顾与思考 中国航天已经走过了41个春秋。在党中央、国务院的正确领导下，在老一辈无 产阶级革命家的亲切关怀下，在国防科工委的直接领导下，我国的航天事业克服了 技术、经费上的重重困难，在国家财力有限的情况下，从无到有，从弱到强，取得 了很大的成绩，使我国在世界航天领域取得了一个大国应有的地位，令世界为之瞩 目。截至1997年12月底，我国已经完成研制生产并正式发射过的长征运载火箭有9 种型号，形成了具有不同运载能力的长征火箭系列，其最大运载能力超过欧空局的 阿里安4 火箭以及美国的德尔它火箭，发射入轨精度与国外的这些火箭基本相同。 自1990年长征火箭首次进入国际发射服务市场以来，与世界上最著名的几家卫星生 产公司有过技术合作，共签订过17个外国卫星的发射服务合同，中国的长征火箭越 来越被世界接受。本文从研制历史、发射记录、与国外火箭的对比三个方面对长征 火箭进行简单的介绍，并初步探讨了今后的发展方向。 [[一、长征火箭研制历史简介]] 从1970年4 月，长征一号火箭成功发射东方红1 号卫星开始，到今年10月底， 我国已经完成研制生产并正式发射过的长征运载火箭的型号有9 种，它们是：长征 一号，长征二号，长征二号丙/ 长征二号丙改，长征二号丁，长征二号捆，长征三 号，长征三号甲，长征三号乙，以及长征四号。其中，长征二号丁和长征四号由上 海航天局研制，其他7 种火箭都是由中国运载火箭技术研究院研制的。长征火箭已 经累计发射了49次，成功42次，两次由于星箭协调原因而失败，总成功率为87.75%.`` 1.长征一号`` 长征一号是为发射我国第一颗人造地球卫星东方红一号而研制的三级运载火箭。 它的一、二级火箭采用当时的成熟技术，并为发射卫星做了适应性修改，第三级是 新研制的以固体燃料为推进剂的上面级。1967年11月，决定由中国运载火箭技术研 究院负责研制。1968年初，完成了火箭的总体设计，之后又用了两年左右的时间完 成了各种大型的地面试验。1970年4 月24日，长征一号火箭首次发射，将中国第一 颗人造地球卫星东方红一号顺利送入轨道，发射获得圆满成功。1971年3 月3 日， 长征一号火箭第二次发射，把实践一号科学试验卫星准确送入轨道，又一次取得圆 满成功。相对于70度倾角、440 公里高的圆轨道，长征一号火箭的运载能力为300 公斤，此火箭共进行了两次发射，均获得成功。 长征一号的研制成功，揭开了我国航天活动的序幕。 为了提高长征一号火箭的运载能力，适应国内外小型卫星发射市场需求，根据 长征一号改进的长征一号丁火箭正时刻准备着进入发射市常长征一号丁的低轨道 （185 公里）运载能力为850 公斤，同步轨道的运载能力为200 公斤。`` 2.长征二号`` 在长征一号成功飞行之后，中国运载火箭技术研究院又成功研制了我国的第一 个大型液体运载火箭长征二号。长征二号火箭共两级，推进剂采用四氧化二氮/ 偏 二甲肼，低轨道的运载能力为1800公斤。 1974年11月5 日，长征二号火箭首次发射。但由于一根控制信号导线折断，火 箭在起飞20秒以后姿态失稳，火箭自毁。一年以后，长征二号火箭第二次发射，火 箭工作正常，卫星准确入，发射取得圆满成功。这也是我国发射的第一颗返回式卫 星。后来，在1976年12月7 日以及1978年 1月26日，长征二号火箭又进行了两次发 射，均获得成功。 长征二号共进行了4 次发射，除了第一次发射失败以外，其余3 次均获得圆满 成功。长征二号的成功，使我国成为世界上继美国和前苏联之后第三个掌握卫星返 回技术和航天遥感技术的国家。`` 3.长征二号丙/ 长征二号丙改`` 在长征二号连续发射3 次成功以后，在该火箭的基础上，又研制成功了长征二 号丙，研制单位仍是中国运载火箭技术研究院。自1980年开始，在连续三个批次中， 长征二号丙火箭不断得到设计改进，其运载能力得到了逐步提高，由长征二号的1800 公斤提高到最后的3000公斤。自 1982 年9 月至1992年10月的10年间，长征二号丙 火箭连续发射11次，全部成功，把12颗卫星准确送入轨道，其中有一颗为瑞典的搭 载卫星。 mpanel(1); 1992年底，为了发射美国摩托罗拉公司的铱卫星，长征二号丙做了进一步的设 计改进，采用了固体上面级以及一个卫星分配器。加有上面级的长征二号丙火箭在 1997年9 月1 日进行了模拟发射，两颗模拟卫星准确入轨，试验发射取得了成功。 1997年12月8 日，在太原卫星发射中心，长征二号丙改火箭成功地将两颗铱卫星送 入预定轨道，首次正式发射取得圆满成功。 长征二号丙改火箭到1998年4 月底，还将为摩托罗拉公司进行两次铱星网的组 网发射；从 1998 年5 月开始，还将进行该网的补网发射。该火箭是我国目前进入 国际市场，用于低轨道发射任务的主要火箭。`` 4.长征二号丁`` 长征二号丁火箭是由上海航天局在长征二号的基础上增加推进剂的加注量、提 高起飞推力而研制成的，仍为二级火箭。主要用于发射返回式科学试验卫星，从1992 年8 月9 日首次发射至199 6 年10月20日，长征二号丁共发射3 次，均获得成功。 `` 5.长征二号捆`` 1986年，中国运载火箭技术研究院为了进入国际发射服务市场，提出了研制长 征二号捆绑式火箭（即长征二号E ）的方案，即芯级采用二级火箭，在长征二号丙 的基础上捆绑四个液体助推器，将低轨道的运载能力提高到9200公斤。1988年11月， 长城公司与美国休斯公司签订发射服务合同，利用长二捆火箭发射澳星B1卫星。航 天部和中国运载火箭技术研究院自筹资金，仅用了18个月的时间就完成了长二捆火 箭的设计生产，于1990年7 月16日进行了首次飞行试验，把一颗模拟卫星和一颗巴 基斯坦搭载卫星准确地送入轨道。1992年3 月22日，长二捆火箭正式发射澳星B1卫 星，由于箭上程序配电器的节点间出现了多余物，导致点火后一、三号助推发动机 关机，造成发射中止。中国运载火箭技术研究院进行了一系列的整顿，吸取教训， 严格管理，于同年8 月14日，再一次组织发射，取得了成功。 长征二号捆火箭首次采用助推器捆绑分离技术，大幅度提高了火箭的运载能力， 也为以后的长征三号乙火箭的研制打下了基础到1995年12月28日，长二捆火箭共进 行了7 次发射，在第3 、5 次发射中，均出现卫星爆炸。在随后的故障调查公报中， 认为故障的出现是由于星箭双方的技术协调不彻底，存有隐患，双方均应采取措施， 分别加强卫星和整流罩的设计。中国运载火箭技术研究院认真总结，从故障中学习， 进一步认识了高空风修正问题。在以后的第6 、7 次发射中，长征二号捆火箭均取 得成功。 长征二号捆火箭是我国目前进入国际市场，用于低轨道发射任务的主要火箭。 `` 6.长征三号`` 长征三号是在长征二号的基础上发展起来的三级火箭，可以把1600公斤的有效 载荷直接送入地球同步转移轨道。长征三号充分继承了已有长征火箭的成熟技术， 它的一、二级发动机采用长征二号丙的一、二级发动机，三级则采用世界上最先进 的液氢/ 液氧发动机。长征三号是我国首次使用液氢/ 液氧发动机的火箭。为了解 决液氢/ 液氧发动机的高空二次启动等技术难题，负责火箭设计的中国运载火箭技 术研究院在正式发射前进行了大量试验，终于使我国成为世界上少数几个掌握液氢 / 液氧发动机技术的国家之一，为进一步开发以后的更大推力的火箭打下了坚实的 基础。 1990年4 月7 日，长征三号火箭在其第7 次发射中，成功地将亚星一号卫星送 入预定轨道，这是我国发射的第一颗国外卫星，标志着中国正式进入国际商业发射 服务市常到目前为止，长征三号火箭共完成了12次发射，其中第1 、8 、11次发射 均因三级液氢/ 液氧发动机的问题而使得卫星没有进入最终的同步转移轨道，导致 失败，其余的9 次均获得成功。在经历了第11次发射的失败以后，中国运载火箭技 术研究院认真分析火箭飞行暴露出的问题，并改进设计，于1997年6 月10日，在长 征三号的第12次发射中，成功地将我国的风云二号气象卫星送入预定轨道。 长征三号火箭是我国目前进入国际市场，用于同步转移轨道轻型卫星发射任务 的主要火箭之一。 `` 7.长征三号甲`` 长征三号甲火箭是在长征三号成功之后新研制的大型三级火箭，其各方面的技 术性能比长征三号都有较大幅度的提高。长征三号甲火箭的一、二级与长征三号的 一、二级相同，三级则是新研制的大推力的液氢/ 液氧发动机，真空推力由长征三 号的44.4千牛提高到158 千牛，火箭的地球同步转移轨道运载能力提高到了2650公 斤。 除了具有二次启动能力、大推力的三级发动机外，长征三号甲火箭还首次采用 了四轴挠性惯性平台，火箭整体的综合技术水平有了大幅度的提高。 1994年2 月8 日，长征三号甲首次发射，将我国自行研制生产的夸父一号和实 践四号两颗卫星准确送入预定轨道。1994年11月30日，长征三号甲火箭又成功地将 我国新研制的东方红三号卫星送入预定轨道。1997年5 月12日，长征三号甲火箭在 其第3 次发射中，又成功地把东方红三号卫星送入同步转移轨道，发射取得圆满成 功。 长征三号甲火箭3 次发射，全部成功。目前长征三号甲火箭主要承担国内卫星 的发射任务，但其优秀的实际飞行成绩已经引起了国际航天界以及商业卫星发射市 场的普遍重视。`` 8.长征三号乙`` 长征三号乙火箭是以长征三号甲为芯级，采用长征二号捆的助推器捆绑与分离 技术研制而成的我国目前推力最大的运载火箭，它可以把5000公斤的有效载荷直接 送入地球同步转移轨道，这一运载能力高于欧洲阿里安航天公司的阿里安44L 型火 箭。与长三甲火箭相同，长三乙火箭也采用大推力的三级液氢／液氧发动机，惯性 组合采用四轴挠性平台。可以说，长三乙火箭是在继承了我国所有的长征火箭的技 术优点的基础上研制成的，是长征火箭系列的优秀代表。长三乙火箭的研制，引起 了国际航天界的普遍关注。国际通信卫星组织在组织发射第7 、8 代卫星时，就选 择了尚在研制中的长三乙火箭，选定用第一发长三乙火箭发射该组织的708 卫星， 并在这之后再发射804 、805 卫星。 长三乙火箭的首次发射是在1996年2 月15日。由于一个电子元器件的失效，使 得惯性基准倾斜，火箭按错误的姿态信号进行姿态矫正，导致火箭在飞行22秒以后， 触地爆炸，星箭俱毁，发射失败。 在首飞失败以后，中国运载火箭技术研究院用了半年多的时间来进行故障调查、 试验验证等工作，在调查分析工作每取得一定阶段性进展的时候，都及时向关心长 征火箭的外界用户做了介绍，最终的结论也得到了国际航天保险界、卫星生产商以 及用户的广泛认可。1997年8 月20日，长三乙火箭在西昌卫星发射中心发射由美国 劳拉公司生产的马部海卫星取得成功；10月17日，长三乙火箭又把劳拉公司生产的 亚太2R卫星非常精确地送入了预定轨道，发射取得圆满成功。 根据已经签订的发射服务合同，长征三号乙火箭在近期内还将发射中卫?1 号 卫星、鑫诺卫星、中星8 号卫星。这三颗卫星分别由美国洛克西德。马丁公司、法 国宇航公司和美国劳拉空间系统公司生产。 在研制长三乙的同时，中国运载火箭技术研究院还研制了另外一种型号：长征 三号丙。长三丙火箭也是采用长三甲火箭作为芯级，但在一级周围只捆绑了两个助 推器，其他部分基本与长三乙相同，其同步转移轨道的运载能力为3700公斤。这样， 长征三号、长征三号甲、长征三号、长征三号乙火箭就形成了发射同步转移轨道卫 星的一个系列，其运载能力分别为：1600公斤， 2650 公斤，3700公斤，5000公斤。 长征系列火箭也就可以发射现在国际上常见的所有的地球同步轨道通信卫星。长三 丙的研制工作在长三乙首飞失败以后暂停。`` 9.长征四号`` 作为发射地球同步轨道卫星的备份方案火箭，上海航天局自1979年起用了10年 的时间研制成功了长征四号火箭。它的3 级全都采用常温液体推进剂（四氧化二氮 与偏二甲肼）。1988年9 月 7日，长征四号在太原发射中心成功发射了我国的第一 颗试验气象卫星；两年之后，长征四号又一次成功发射了气象实验卫星。长征四号 火箭共发射两次，均取得成功。 [[二、长征火箭的发射记录]] 从1970年4 月24日长征一号火箭首次发射，把我国的第一颗人造地球卫星东方 红1 号送入太空以来，至1997年底，中国的长征火箭已经累计发射了49次，其中有 42次成功，有7 次因发射出现故障而没有成功。下表是历次发射的统计：（待续） 长征火箭历次发射统计 记录说明： 1.长征二号火箭在第一次发射出现故障以后，后面三次发射的火箭的技术状态 没有变动；从第5 发火箭开始，技术状态有所变化，火箭代号也改为长征二号丙； 在发射摩托罗拉公司的铱卫星时，在原有的二级火箭的基础上，又增加了固体上面 级和分配器，火箭代号称为长征二号丙改。但在一般的资料统计中，从长征二号的 第2 发火箭开始，就把火箭型号统称为长征二号丙。这样，上述统计中就有了长征 二号丙火箭连续成功16次的记录。 2.长征二号捆火箭按原定计划在1992年3 月22日进行发射，但在点火命令发出 以后，出现了技术问题，紧急关机，发射中止，没有构成一次发射，故上述统计中 没有列入。 3.长二捆火箭共进行了7 次发射，在第3 、5 次发射中，均出现卫星爆炸。故 障调查公报认为，故障的出现是由于星箭双方的技术协调不彻底，存有隐患，双方 均应采取措施，分别加强卫星和整流罩的设计。所以在成功率统计中，这两次发射 各算半次失败。 三、长征火箭与国外几个主窑火箭型号发射记录的对比 由于火箭发射失败的概率随着其发射次数的增加而降低，发射失败主要集中在 该火箭初期的发射中（有一种观点，在失败次数与其总发射次数之间存在着近似的 平方根关系，即某一火箭的失败次数与其总发射次数的平方根大致相当），所以， 简单地把总成功率（即用发射成功的次数去除总发射次数得出的成功率）用作对比 各型号火箭的指标是不够科学的，也是不够严谨的。表1 统计了几个主要国家或地 区的主要火箭型号的前50次或早期的发射记录，表2 统计了国外几个型号的研制经 费情况。 表1__ 几个主要国家或地区的主要火箭型号 前50次或早期的发射记录 表2__ 国外几个型号研制经费情况 以上的统计数据说明： 1. 在火箭研制的早期，各国都面临一个在技术方面不 断探索的过程，所以，虽然程度不同，但各国都有发射失败，说明航天事业风险高。 在前50发的统计中，长征火箭的成功率比较高，低于欧空局的阿里安火箭但高于日 本、美国以及前苏联的火箭成功率。 2. 完成50次发射的时间差别很大，美国只用 了不到5 年的时间，苏联是6 年，而我国则需要28年，这既反映了一个国家的航天 技术水平，更说明了国家对航天事业投入的多少以及整个国家综合国力的强弱。 3. 日本完成前50次发射的时间是24年，但其失败主要集中在前十年左右的自行研制阶 段，而从1975年开始重金购买美国的成熟技术以后，日本的成功率就非常之高。日 本航天业的发展过程更清楚地说明了航天业的另一个重要特点：航天事业需要高投 入。 4. 航天领域受到普遍重视，无论是发达国家如苏、美，还是发展中国家，如 印度，都投入相当的物力来加强航天业，研制开发自己的运载火箭，以显示国家的 实力，同时也以此来加强国防力量。 5. 由于各国对航天高技术都严格控制、封锁， 要走在世界前列或者要跟踪先进技术，需要国家在一段时间内有相当强度的持续的 财力投入。 四、目前的状况与展望 自1990年长征火箭首次进入国际发射服务市场以来，长征火箭已经为国内外用 户成功发射了11颗外国卫星制造商生产的卫星，长征火箭的最大运载能力与国际上 最优秀的火箭相当，可比发射成功率也处于各国火箭的前列。在国家的经济实力还 不够强大，国家财政投入十分有限的情况下，取得了这样的成绩，足以令我们自豪。 但是，在看到我们所取得成绩的同时，也应该清醒地看到存在的不足： 1.长征火箭的技术状态还没有达到最优化，需要不断改进，重点是提高可靠性。 各国火箭的发展过程都说明，运载火箭发射是一个复杂的系统工程，其中潜在的一 些设计、技术问题不可能在一次或几次发射中就完全暴露出来，有的可能在首飞中 暴露，如阿里安5 火箭的软件问题，有的可能要在多次飞行以后，才能被充分认识， 如长征三号低温发动机的管路问题。只有在把所有的问题都认识清楚、彻底解决以 后，才能真正做到“稳妥可靠、万无一失”。显然，要使长征火箭的技术状态达到 优化、可靠，增加发射次数是非常重要的一条途径。 2.长征火箭敢于走向市场，表现了中国航天人的勇气和自信，但是我们的航天 业还很稚嫩，市场占有份额也很小，还不能完全经受住发射服务市场的冲击。长征 三号乙火箭是目前我国运载能力最大、技术最先进的火箭，也是世界上最先进的火 箭之一。该火箭完全是自筹资金研制的，其研制经费主要来自发射服务合同。但是 其首次发射，由于一个元器件的质量问题造成失败，引发后续的几个合同撤消，这 给研制单位带来很大的经济损失，退还合同款、故障调查、试验分析等，使得研制 单位面临着非常严峻的资金短缺问题。对于一个成熟的火箭供应商，偶尔的失败是 可以承受的，但对于刚刚步入发射服务市场的中国航天，这种打击是巨大的。截至 目前，我们还没有1999年以后的发射国外卫星的合同。这也警告我们，今后几年的 工作会更艰难。 3.到本世纪末，也就是两三年的时间内，一大批老专家要从工作岗位上退下来， 年轻的一代需要尽快成熟起来，能够挑大梁；而这种成熟，需要有项目、有经费来 提供机会，来锻炼队伍。面对经费短缺、一段时间内没有合同的困难，中国的航天 界能不能经受住考验，在国际发射服务市场中站稳？！ 火箭研制发展的客观规律要求通过增加发射次数来优化火箭发射的技术状态， 提高发射的可靠性，这需要经费支持；而近两年内又没有发射服务合同，当然也就 没有合同经费；没有合同，没有经费，技术人员队伍就会不稳，火箭研制发展的后 劲就会不足，造成停滞，甚至被从国际发射服务大市场中挤出去。解决的途径可以 有以下几条： 1.国家加大支持力度，扶持航天事业。国家财政专门拨出一笔基金，主要用于 运载火箭重点型号的研制、遇到重大挫折后的处理等，以解决持续发展后劲不足的 问题，给中国航天事业的发展“加油”，使中国的长征火箭能够早日走出困境，日 益强大。 2.解放思想，转变观念，开拓思路，积极筹资。专门成立从事运载火箭商业发 射服务的股份公司，吸收社会资金。股份公司负责运载火箭的总体设计、推销、对 外洽谈和签约、采购火箭的分系统、总装、测试和发射。 3.积极进行市场开发，争取外部合同。 4.认真学习国外先进的管理经验，借鉴项目经理负责制。在适当的时机，选择 合适的型号与项目，采取集总指挥与总设计师于一身作为项目最高指挥的管理办法， 可以更好地与国际上通行的做法接轨，也可以有效地减少矛盾，提高效率。 5.积极培养年轻的技术骨干，合理运用发挥老专家的余热，让年轻一代得到充 分的锻炼，尽快成熟，成为我国运载火箭的主力军。 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