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长征二号E运载火箭

长征二号捆绑式运载火箭或长征二号E运载火箭是中华人民共和国为了适应国际卫星发射市场的需求，以长征二号丙运载火箭为基础，继承了其成熟的技术加以改进而成的。该型火箭在长征二号丙的基础上将箭体加长，并在第一级火箭周围捆绑4个液体火箭助推器。长征二号捆从1987年初开始方案论证，1988年初进行方案设计，10月开始技术设计并逐步投入生产工作。长征二号捆火箭典型的低轨道任务的发射能力为9500千克。加上一个中国河西化工机械公司（今中国航天科工集团第六研究院）研制的上面级“长征二号捆近地点变轨发动机”（EPKM）之后，其典型的地球同步转移轨道发射能力为3500千克，整流罩最大外直径4.2米[2]。1990年7月16日长征二号E火箭进行第一次试验性飞行，并获得成功。

长征二号E运载火箭
长征二号E运载火箭（长二捆）渲染图
用途不可重复使用之运载火箭
制造者中国运载火箭技术研究院(CALT)
制造国家 中华人民共和国
外型及质量参数
高度49.686米（163.01英尺）[1]
直径3.35米[1]
质量464000千克[1]
级数2节
业载量
至LEO有效载荷
质量9,500千克（20,900英磅）[a]
8,400千克（18,500英磅）[b]
6,060千克（13,360英磅）[c]
至SSO有效载荷
质量4,340千克（9,570英磅）[d]
至GTO有效载荷
质量3,500千克（7,700英磅）[e]
相关火箭
本系列长征二号系列火箭
衍生型号长征二号F火箭
相似型号长征三号乙火箭
发射历史
现状退役
发射场中国西昌卫星发射中心二号发射工位
总发射次数7次
成功次数4次
失败次数2次
部分失败
次数		1次
首次发射1990年7月16日
末次发射1995年12月28日
助推器
助推器数4
高度15.326米（50.28英尺）
直径2.25米（7英尺5英寸）
空重3,000千克（6,600磅）
总重40,754千克（89,847磅）
燃料重量37,754千克（83,233磅）
发动机1 YF-20
单发推力740.4 kN（166,400 lbf）
比冲2,556.2 m/s（260.66 s）
推进时间127 s
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
第一级
高度28.456米（93.36英尺）
直径3.35米（11.0英尺）
空重12,550千克（27,670磅）
总重198,825千克（438,334磅）
燃料重量186,280千克（410,680磅）
发动机4 YF-20
单发推力2,961.6 kN（665,800 lbf）
比冲2,556.2 m/s（260.66 s）
推进时间160 s
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
第二级
高度10.448米（34.28英尺）
直径3.35米（11.0英尺）
空重4,955千克（10,924磅）
总重91,414千克（201,533磅）
燃料重量84,759千克（186,862磅）
发动机1 YF-20
(1 x YF-22B (主机))
(4 x YF-23B (游机))
单发推力738.4 kN（166,000 lbf） (主机)
47.1 kN（10,600 lbf） (游机)
比冲2,922.4 m/s（298.00 s） (主机)
2,834.1 m/s（289.00 s） (游机)
推进时间301 s
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
上面级 – EPKM(可选)
高度2.936米（9英尺7.6英寸）
直径1.7米（5英尺7英寸）
空重557千克（1,228磅）
总重6,001千克（13,230磅）
燃料重量5,444千克（12,002磅）
发动机1 FG-46（英语：FG-46）
单发推力190 kN（43,000 lbf）
比冲2,870 m/s（293 s）
推进时间87s
燃料端羟基聚丁二烯
上面级 – ETS(可选)
高度1.5米（4英尺11英寸）
直径0.99米（3英尺3英寸）
总重940千克（2,070磅）
单发推力21.56 kN（4,850 lbf）
比冲2,744 m/s（279.8 s）
推进时间75s
燃料端羟基聚丁二烯

长征二号E火箭的改进型号长征二号F用于发射神舟飞船和天宫一号目标飞行器，长征三号甲搭配长征二号E的助推器捆绑技术发展出长征三号乙和长征三号丙火箭。

历史

1985年10月26日，航天工业部对外宣布长征系列运载火箭投入国际市场，承揽国内外用户发射卫星业务。此时中国用于发射地球同步轨道卫星的火箭为长征三号运载火箭，但该火箭的地球同步转移轨道运载能力仅为1.4吨，不足以承担大型通信卫星的发射任务。为了适应国际卫星发射市场的需求，时任航天工业部第一研究院研究员的黄作义提出了在长征二号丙火箭周围捆绑4枚助推器的方案，方案得到了当时主管领导王永志等人的支持并决定向国外推销这种尚处于草图阶段的火箭[3]，美国休斯公司对此产生兴趣并希望用该型火箭发射卫星。1987年1月，航天工业部、国防科工委以及时任国务院副总理李鹏先后听取有关发展长征二号捆绑式火箭的汇报[4]。

然而此时航天部门内部就是否上马长征二号E火箭产生分歧，反对者认为研制大推力捆绑式运载火箭的技术难度较大，需要耗费巨大投资，且一旦违约国家将会遭受巨额经济损失，主张全力发展长征三号甲运载火箭。而支持者认为二者互不冲突，研制长征二号E能大幅度提高运载能力，同时解决载人航天的问题，未来还可以在长征二号E加装长征三号甲的氢氧三级，使地球同步转移轨道的运载能力提升到5吨。1988年11月11日至13日，航空航天部在北京大兴召开“关于长二捆绑火箭的技术经济方案评审会”，会议决定通过长征二号E火箭上马的决议[4][5]。

1988年11月1日，中国长城工业公司与美国休斯公司在洛杉矶签订用长征二号E火箭发射两颗“澳星（英语：Optus (satellite)#B-Class）”的合同，合同要求1990年6月30日之前必须完成一次成功的试验飞行[6]。1988年12月14日，国务院办公会议原则同意用长征二号E火箭发射“澳星”的方案，时任国务院总理李鹏表示发射外星是市场行为，国家没法拨专款，缺钱可找中国银行和国家开发银行贷款[7]，最终航空航天部向中国人民银行贷款四亿五千万元用于解决长征二号E火箭的研制及发射费用[8]。1989年2月，国务院、中央军委正式下文，将长征二号E火箭的研制任务列为国家重点工程项目[6]。

第一枚长征二号E火箭计划于1990年7月9日发射，由于天气原因推迟至7月10日，随后再次推迟，7月12日四个助推器的脉动压力传感器部位先后出现了氧化剂渗漏现象[6]，在泄出助推器燃料期间工人魏文举因中毒抢救无效牺牲[4]。1990年7月16日上午，长征二号E火箭首次发射取得成功。

上面级

和长征二号系列其它火箭相同，长征二号E是一种二级构型火箭，在执行地球同步转移轨道发射任务时需要搭配上面级，目前已知长征二号E火箭可搭配的上面级有三种

技术诸元

  • 全长：49.686米
  • 离地质量：464,000千克
  • 低地轨酬载：9.5吨
  • 地球同步轨道：3.5吨
  • 推力：604.387吨
  • 第一节燃料：四氧化二氮+偏二甲肼
  • 第二节燃料：四氧化二氮+偏二甲肼

改进细节

长征二号E火箭在长征二号丙火箭的基础上主要进行如下改进：

  • 捆绑4个液体助推器；
  • 加长箭体长度（一子级芯级加长4.6米，二子级加长5.2米）；
  • 提高发动机性能，提高推力及比冲；
  • 二子级采用推进剂利用系统，并增加有效载荷调姿定向系统、起旋及侧向机动固体火箭；
  • 采用直径为4.2米的大型有效载荷整流罩；
  • 一、二子级的级间段由杆系改为开排焰舱口的壳段；
  • 姿控系统改用数控方案、遥测系统加大容量。

发射记录

飞行次序 火箭序号 上面级 起飞时间（UTC+8） 发射工位 有效载荷 卫星轨道 发射结果
1 遥一 SPTS-M14 1990年7月16日 西昌卫星发射中心2号工位 澳星模拟星
  巴基斯坦巴达尔一号 		地球同步转移轨道
近地轨道 		成功
- 遥二 Star-63F 1992年3月22日 西昌卫星发射中心2号工位   澳大利亚奥普图斯B1（英语：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步转移轨道 终止
2 遥三 Star-63F 1992年8月14日 西昌卫星发射中心2号工位   澳大利亚奥普图斯B1（英语：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步转移轨道 成功
3 遥四 Star-63F 1992年12月21日 西昌卫星发射中心2号工位   澳大利亚奥普图斯B2（英语：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步转移轨道 部分失败
火箭正常，有效荷载损失
4 遥五 Star-63F 1994年8月28日 西昌卫星发射中心2号工位   澳大利亚奥普图斯B3（英语：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步转移轨道 成功
5 遥六 Star-63F 1995年1月26日 西昌卫星发射中心2号工位   香港亚太二号（英语：Apstar 2） 地球同步转移轨道 失败
6 遥七 EPKM 1995年11月28日 西昌卫星发射中心2号工位   香港亚洲二号 地球同步转移轨道 部分成功
卫星性能受到影响
7 遥八 EPKM 1995年12月28日 西昌卫星发射中心2号工位   美国回声星一号（英语：EchoStar I） 地球同步转移轨道 成功
成功率：57.14%

数据统计

1
2
3
4
1990
1995
  •   成功
  •   计划
  •   部分失利
  •   失利

1992年3月22日在准备发射澳大利亚澳普图斯B1通信卫星时，因故障紧急关机，发射自动终止，[11]同年8月14日再次发射成功，将澳普图斯B1通讯卫星送入轨道，这是长征二号E捆绑式火箭的首次商业发射。[12]为了纪念这次事故，3月22日被定为“航天质量日”。[13]

1992年12月21日发射中，火箭发射后47秒，托在火箭顶部的卫星发生突然爆炸，将前部整流罩炸开脱落。而在卫星爆炸产生震动、运载重量突然减轻的情况下，长征二号E火箭自动调整好姿态后仍按原定程序正常飞行，将“澳星”爆炸后的剩余部分送入了预定轨道。事后中美双方调查没有找到卫星在设计和制造上有导致此次故障的缺陷，美方曾要求加固整流罩，但中方没有依从，只是增加整流罩铆钉数量，成功发射奥普图斯B3。[14][15][16]

1995年1月26日携带着通信卫星的长征二号E火箭在从西昌卫星发射中心起飞后发生爆炸。事后中美双方都基本认为是高空切变风条件下，导致卫星与箭体或者整流罩结构损坏而导致卫星爆炸。[17]双方最终同意重新设计整流罩。[16][18]休斯公司这次主动提供问题信息在美国引起了巨大的政治争议，因为它可以用于改进中国的火箭和弹道导弹技术。因此美国将卫星技术纳入国际武器贸易条例，并且由美国国务院对该类技术出口许可证批出进行管理，自1998年，就没再批出给中国的出口许可。[19]

1995年11月28日发射亚洲二号卫星时，虽然卫星成功入轨，但火箭的过度加速导致Ku波段转发器上的天线馈电喇叭错位，导致卫星覆盖范围减少了。[16]亚洲卫星公司提出了5800万美元的保险索赔。[20]

注释

  1. ^ 轨道高度200公里，倾角28.5°，西昌发射
  2. ^ 轨道高度200公里，倾角53°，酒泉发射
  3. ^ 使用ETS上面级，轨道高度1000公里，倾角53°，酒泉发射
  4. ^ 使用ETS上面级，轨道高度1000公里，西昌发射
  5. ^ 使用EPKM上面，远地点35786公里，西昌发射
  6. ^ E代表长征二号E火箭，PKM是远地点发动机（Perigee Kick Motor）的简写
  7. ^ E代表长征二号E火箭，TS是上面级（Top Stage）的简写

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Mark Wade. CZ-2E. Encyclopedia Astronautica. [2008-05-02]. （原始内容存档于2008-07-06） （英语）. 
  2. ^ CALT. LM-2E User's Manual 1999. 
  3. ^ 王永志　天降大任阔步行. [2020-05-19]. （原始内容存档于2021-01-11）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 李鸣生. 《风雨长征号》. 人民文学出版社. 2003年10月. ISBN 9787020043330. 
  5. ^ 中国“长征”闯世界. 澎湃新闻. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 “长二捆”火箭是专门为国际商业发射任务研制的火箭. [2020-05-19]. （原始内容存档于2021-05-11）. 
  7. ^ 刘纪原. 追忆李鹏同志. 
  8. ^ 王永志：“大总师”飞天梦. 中国工程院. 
  9. ^ 中国长城工业公司副总经理陈寿椿谈长征二号E试射及对外发射问题. 《世界导弹与航天》. 
  10. ^ 贾西平. 我国签订两项国际商业卫星发射合同. 人民日报. 1995年6月11日. 
  11. ^ 归零，在挫折后开启. 中国航天报. 2019-09-20. 
  12. ^ 1992年8月14日，长征二号E火箭成功为澳大利亚发“澳星-B1”，再度撞开世界大门. 中国运载火箭技术研究院. 2016-05-18. [失效链接]
  13. ^ 【航天质量日】强化全员“零缺陷”质量意识. 
  14. ^ 1992年12月21日，长征二号E火箭发射“澳星-B2”失败. 中国运载火箭技术研究院. 2016-05-18. 
  15. ^ Mark, Wade. HS 601. Encyclopedia Astronautica. （原始内容存档于December 27, 2016）. 
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 CZ-2E Space Launch Vehicle. GlobalSecurity.org. 
  17. ^ 1995年1月26日，长征二号E火箭发射“亚太二号”通信卫星失利. 中国运载火箭技术研究院. 2016-05-25. （原始内容存档于2022-10-18）. 
  18. ^ Zinger, Kurtis J. An Overreaction that Destroyed an Industry: The Past, Present, and Future of U.S. Satellite Export Controls (PDF). University of Colorado Law Review. 26 October 2014. （原始内容存档 (PDF)于5 April 2022）. 
  19. ^ Zelnio, Ryan. A short history of export control policy. The Space Review. January 9, 2006. 
  20. ^ Ku Transponder Shortfall Prompts AsiaSat Claim. Aviation Week & Space Technology. September 23, 1996. 
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