运载火箭高适应性发展研究

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1、运载火箭高适应性发展研究罗恒戴屹梅梁唐中国航天科技集团公司空间是维护国家安全和国家利益的制高点，进入空间进而利用并控制空间是世界航天大国不懈追求的目标。运载火箭的技术水平代表着一个国家自主进入空间的能力，是开展空间活动的前提。运载火箭在航天技术领域始终处于基础地位，世界各W都非常重视运载技术的发展。笔者将世界运载火箭发展历史归纳总结为发展型阶段、实用型阶段、适应性阶段和高适应性阶段，并提炼出不同阶段火箭的发展背景、技术特点和研制规律，最后对我国运载火箭未来高适应性发展进行了展望。、世界运载火箭发展特点分析自从1942年运载火箭的开山鼻祖V-2导弹第一次飞行至今，运载火箭发展己达70

2、余年，纵观世界各国运载火箭发展历史，深入分析各型运载火箭的产生背景、使用目的、综合性能，基本上可将运载火箭划分为发展型、实用型、适应性、高适应性4种类型，各自定义如下。发展型运载火箭:掌握航天飞行力学基础理论，突破运载火箭工程研制的基本技术，运载能力较小，iL具备一定飞行成功率的火箭。实用型火箭:全面掌握运载火箭研制理论，具备特定用途，模块化程度较低，运载能力较强且具备较高飞行成功率的火箭。适应性火箭:运载能力不断拓展，具备较高的任务适应能力，模块化水平较高，可靠性较高且发射成功率很高的火箭。高适应性火箭:采用绿色环保推进剂，具有完善的运载能力覆盖性，模块化程度极高，可靠性极高，具

3、备快速响应能力和现代化的测发能力的火箭。1.发展型火箭二战结束后，布劳恩等专家投奔美国，V-2导弹设备和资料大部分被美、苏俘获。美国和前苏联都通过仿制V-2导弹创建了本国的运载火箭。发展型火箭的典型代表有前苏联的Sputnik,美国的Jupiter-C火箭和中国的CZ-1。发展型火箭的普遍技术特点包括:突破航天'ts行力学基础理论;火箭总体性能较弱，运载能力较小，火箭载荷比高;研制出相对成熟的火箭发动机，但发动机推力、比冲等性能较弱;控制装置以模拟电子线路为主，惯性器件精度较低;制导方式以惯性制导为主;可靠性较低，飞行成功率较低;几乎未考虑模块化设计。发展型火箭大量借鉴了弹道导弹设

4、计技术，迈出了运载火箭从基本原理向工程应用的第一步。该阶段的火箭均以验证火箭技术为主要目的，属于运载火箭发展起步阶段，重点解决了各国火箭的有无问题，实际应用意义较小。1.实用型火箭进入冷战时期，美苏在航天领域展开了激烈竞争，军事需求成为运载火箭发展的主要牵引力，两国均研制了大、中、小各型运载火箭。欧洲则将注意力转向了国际商业发射服务市场，Ariane系列火箭登上历史舞台。实用型火箭的典型代表有欧洲的Ariane1、前苏联的SL-8、美国的SaturnV和中国的CZ-2C。实用型火箭的普遍技术特点包括:全面掌握运载火箭研制理论;总体性能较强，箭载荷比较低；以基于惯性测量（平台或惯组）

5、+计算机+推力矢量的控制方案成为主流，计算机控制技术替代电子模拟线路控制;可靠性较高，逐步采用了冗余设计和多数表决法;发动机研制水平高（F-l,J-2发动机推力、比冲等性能强）；模块化程度较弱;投入巨大。在冷战背景下，政治需求和军事需求是牵引实用型火箭发展的源动力。实用型火箭轨道适应能力较差，应用范围较为单一，可扩展性较差。该阶段火箭的成功率己大大提高，而这背后离不开美苏等国的巨额投入。2.适应性火箭冷战结束后，世界航天发展进入新时期，如何提高运载火箭的任务适应性，为有效载荷提供较好的发射服务，力争扩大国际商业发射份额，成为适应性火箭的发展趋势。适应性火箭典型代表有欧洲的Arian

6、e5、俄罗斯ProtonM和Soyuz、美国的DeltaIV和Atlas5、中国的CZ-2F和CZ-3A系列火箭。适应性火箭的普遍技术特点为:总体性能不断拓展。釆用高性能多次启动末级或者上面级拓展总体性能，可适应一箭多星发射模式，为有效载荷提供丰富的机械接门，提供舒适的星箭力学环境;数字控制技术成为主流，控制系统实现丫系统级冗余;复合制异技术成为主流;可靠性高，多采用成熟技术和继承性设计;复合材料及新型金属材料的应用成为趋势;使用维护性较强，测试发射流程在20天左右;模块化水平较高。适应性火箭日益重视用户需求，不断提高火箭的适应性和总体性能。为了提高可靠性，缩短研制周期，降低研制成

7、木，大量釆用了成熟技术及产品，开拓商业发射服务市场成为世界各国的共同追求。1.高适应性火箭2010年后，随着科技的不断进步，航天运输系统正在由“解决如何进入空间”问题转向“解决如何高效、可靠、低成本进入空间”问题。降低发射成本、采用绿色环保推进剂、提高商业发射市场竞争力成为高适应性火箭的发展趋势。高适皮性火箭的典型代表有欧洲的Ariane6、俄罗斯的Angara、美国的Falcon9和SLS、屮国的新一代运载火箭。高适应性火箭的普遍技术特点为:总体性能不断完善，定位合