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長征二號E運載火箭

長征二號捆綁式運載火箭或長征二號E運載火箭是中華人民共和國為了適應國際衛星發射市場的需求，以長征二號丙運載火箭爲基礎，繼承了其成熟的技術加以改進而成的。該型火箭在長征二號丙的基礎上將箭體加長，並在第一級火箭周圍捆綁4個液體火箭助推器。長征二號捆從1987年初開始方案論證，1988年初進行方案設計，10月開始技術設計並逐步投入生産工作。長征二號捆火箭典型的低軌道任務的發射能力為9500公斤。加上一個中國河西化工機械公司（今中國航天科工集團第六研究院）研製的上面級「長征二號捆近地點變軌發動機」（EPKM）之後，其典型的地球同步轉移軌道發射能力為3500公斤，整流罩最大外直徑4.2米[2]。1990年7月16日長征二號E火箭進行第一次試驗性飛行，並獲得成功。

長征二號E運載火箭
長征二號E運載火箭（長二捆）渲染圖
用途不可重複使用之運載火箭
製造者中國運載火箭技術研究院(CALT)
製造國家 中華人民共和國
外型及質量參數
高度49.686米（163.01呎）[1]
直徑3.35米[1]
質量464000公斤[1]
節數2節
酬載量
至LEO有效載荷
質量9,500公斤（20,900英磅）[a]
8,400公斤（18,500英磅）[b]
6,060公斤（13,360英磅）[c]
至SSO有效載荷
質量4,340公斤（9,570英磅）[d]
至GTO有效載荷
質量3,500公斤（7,700英磅）[e]
相關火箭
本系列長征二號系列火箭
衍生型號長征二號F火箭
相似型號長征三號乙火箭
發射歷史
現況退役
發射場中國西昌衛星發射中心二號發射工位
總發射次數7次
成功次數4次
失敗次數2次
部分失敗
次數		1次
首次發射1990年7月16日
末次發射1995年12月28日
輔助火箭
輔助火箭數4
高度15.326米（50.28呎）
直徑2.25米（7呎5吋）
空重3,000公斤（6,600磅）
總重40,754公斤（89,847磅）
燃料重量37,754公斤（83,233磅）
引擎1 YF-20
單引擎推力740.4 kN（166,400 lbf）
比衝量2,556.2 m/s（260.66 s）
推進時間127 s
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
第一級
高度28.456米（93.36呎）
直徑3.35米（11.0呎）
空重12,550公斤（27,670磅）
總重198,825公斤（438,334磅）
燃料重量186,280公斤（410,680磅）
引擎4 YF-20
單引擎推力2,961.6 kN（665,800 lbf）
比衝量2,556.2 m/s（260.66 s）
推進時間160 s
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
第二級
高度10.448米（34.28呎）
直徑3.35米（11.0呎）
空重4,955公斤（10,924磅）
總重91,414公斤（201,533磅）
燃料重量84,759公斤（186,862磅）
引擎1 YF-20
(1 x YF-22B (主機))
(4 x YF-23B (游機))
單引擎推力738.4 kN（166,000 lbf） (主機)
47.1 kN（10,600 lbf） (游機)
比衝量2,922.4 m/s（298.00 s） (主機)
2,834.1 m/s（289.00 s） (游機)
推進時間301 s
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
上面級 – EPKM(可選)
高度2.936米（9呎7.6吋）
直徑1.7米（5呎7吋）
空重557公斤（1,228磅）
總重6,001公斤（13,230磅）
燃料重量5,444公斤（12,002磅）
引擎1 FG-46（英語：FG-46）
單引擎推力190 kN（43,000 lbf）
比衝量2,870 m/s（293 s）
推進時間87s
燃料端羥基聚丁二烯
上面級 – ETS(可選)
高度1.5米（4呎11吋）
直徑0.99米（3呎3吋）
總重940公斤（2,070磅）
單引擎推力21.56 kN（4,850 lbf）
比衝量2,744 m/s（279.8 s）
推進時間75s
燃料端羥基聚丁二烯

長征二號E火箭的改進型號長征二號F用於發射神舟飛船和天宮一號目標飛行器，長征三號甲搭配長征二號E的助推器捆綁技術發展出長征三號乙和長征三號丙火箭。

歷史

1985年10月26日，航天工業部對外宣佈長征系列運載火箭投入國際市場，承攬國內外用戶發射衛星業務。此時中國用於發射地球同步軌道衛星的火箭為長征三號運載火箭，但該火箭的地球同步轉移軌道運載能力僅為1.4噸，不足以承擔大型通信衛星的發射任務。為了適應國際衛星發射市場的需求，時任航天工業部第一研究院研究員的黃作義提出了在長征二號丙火箭周圍捆綁4枚助推器的方案，方案得到了當時主管領導王永志等人的支持並決定向國外推銷這種尚處於草圖階段的火箭[3]，美國休斯公司對此產生興趣並希望用該型火箭發射衛星。1987年1月，航天工業部、國防科工委以及時任國務院副總理李鵬先後聽取有關發展長征二號捆綁式火箭的匯報[4]。

然而此時航天部門內部就是否上馬長征二號E火箭產生分歧，反對者認為研製大推力捆綁式運載火箭的技術難度較大，需要耗費巨大投資，且一旦違約國家將會遭受巨額經濟損失，主張全力發展長征三號甲運載火箭。而支持者認為二者互不衝突，研製長征二號E能大幅度提高運載能力，同時解決載人航天的問題，未來還可以在長征二號E加裝長征三號甲的氫氧三級，使地球同步轉移軌道的運載能力提升到5噸。1988年11月11日至13日，航空航天部在北京大興召開「關於長二捆綁火箭的技術經濟方案評審會」，會議決定通過長征二號E火箭上馬的決議[4][5]。

1988年11月1日，中國長城工業公司與美國休斯公司在洛杉磯簽訂用長征二號E火箭發射兩顆「澳星（英語：Optus (satellite)#B-Class）」的合同，合同要求1990年6月30日之前必須完成一次成功的試驗飛行[6]。1988年12月14日，國務院辦公會議原則同意用長征二號E火箭發射「澳星」的方案，時任國務院總理李鵬表示發射外星是市場行為，國家沒法撥專款，缺錢可找中國銀行和國家開發銀行貸款[7]，最終航空航天部向中國人民銀行貸款四億五千萬元用於解決長征二號E火箭的研製及發射費用[8]。1989年2月，國務院、中央軍委正式下文，將長征二號E火箭的研製任務列為國家重點工程項目[6]。

第一枚長征二號E火箭計劃於1990年7月9日發射，由於天氣原因推遲至7月10日，隨後再次推遲，7月12日四個助推器的脈動壓力傳感器部位先後出現了氧化劑滲漏現象[6]，在泄出助推器燃料期間工人魏文舉因中毒搶救無效犧牲[4]。1990年7月16日上午，長征二號E火箭首次發射取得成功。

上面級

和長征二號系列其它火箭相同，長征二號E是一種二級構型火箭，在執行地球同步轉移軌道發射任務時需要搭配上面級，目前已知長征二號E火箭可搭配的上面級有三種

技術諸元

  • 全長：49.686米
  • 離地質量：464,000公斤
  • 低地軌酬載：9.5噸
  • 地球同步軌道：3.5噸
  • 推力：604.387噸
  • 第一節燃料：四氧化二氮+偏二甲肼
  • 第二節燃料：四氧化二氮+偏二甲肼

改進細節

長征二號E火箭在長征二號丙火箭的基礎上主要進行如下改進：

  • 捆綁4個液體助推器；
  • 加長箭體長度（一子級芯級加長4.6米，二子級加長5.2米）；
  • 提高發動機性能，提高推力及比沖；
  • 二子級採用推進劑利用系統，並增加有效載荷調姿定向系統、起旋及側向機動固體火箭；
  • 採用直徑爲4.2米的大型有效載荷整流罩；
  • 一、二子級的級間段由杆系改爲開排焰艙口的殼段；
  • 姿控系統改用數控方案、遙測系統加大容量。

發射記錄

飛行次序 火箭序號 上面級 起飛時間（UTC+8） 發射工位 有效載荷 衛星軌道 發射結果
1 遙一 SPTS-M14 1990年7月16日 西昌衛星發射中心2號工位 澳星模擬星
  巴基斯坦巴達爾一號 		地球同步轉移軌道
近地軌道 		成功
- 遙二 Star-63F 1992年3月22日 西昌衛星發射中心2號工位   澳洲奧普圖斯B1（英語：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步轉移軌道 終止
2 遙三 Star-63F 1992年8月14日 西昌衛星發射中心2號工位   澳洲奧普圖斯B1（英語：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步轉移軌道 成功
3 遙四 Star-63F 1992年12月21日 西昌衛星發射中心2號工位   澳洲奧普圖斯B2（英語：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步轉移軌道 部分失敗
火箭正常，有效荷載損失
4 遙五 Star-63F 1994年8月28日 西昌衛星發射中心2號工位   澳洲奧普圖斯B3（英語：Optus (satellite)#B-Class） 地球同步轉移軌道 成功
5 遙六 Star-63F 1995年1月26日 西昌衛星發射中心2號工位   香港亞太二號（英語：Apstar 2） 地球同步轉移軌道 失敗
6 遙七 EPKM 1995年11月28日 西昌衛星發射中心2號工位   香港亞洲二號 地球同步轉移軌道 部分成功
衛星性能受到影響
7 遙八 EPKM 1995年12月28日 西昌衛星發射中心2號工位   美國回聲星一號（英語：EchoStar I） 地球同步轉移軌道 成功
成功率：57.14%

數據統計

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

1992年3月22日在準備發射澳大利亞澳普圖斯B1通信衛星時，因故障緊急關機，發射自動終止，[11]同年8月14日再次發射成功，將澳普圖斯B1通訊衛星送入軌道，這是長征二號E捆綁式火箭的首次商業發射。[12]為了紀念這次事故，3月22日被定為「航天質量日」。[13]

1992年12月21日發射中，火箭發射後47秒，托在火箭頂部的衛星發生突然爆炸，將前部整流罩炸開脫落。而在衛星爆炸產生震動、運載重量突然減輕的情況下，長征二號E火箭自動調整好姿態後仍按原定程序正常飛行，將「澳星」爆炸後的剩餘部分送入了預定軌道。事後中美雙方調查沒有找到衛星在設計和製造上有導致此次故障的缺陷，美方曾要求加固整流罩，但中方沒有依從，只是增加整流罩鉚釘數量，成功發射奧普圖斯B3。[14][15][16]

1995年1月26日攜帶着通信衛星的長征二號E火箭在從西昌衛星發射中心起飛後發生爆炸。事後中美雙方都基本認為是高空切變風條件下，導致衛星與箭體或者整流罩結構損壞而導致衛星爆炸。[17]雙方最終同意重新設計整流罩。[16][18]休斯公司這次主動提供問題信息在美國引起了巨大的政治爭議，因為它可以用於改進中國的火箭和彈道導彈技術。因此美國將衛星技術納入國際武器貿易條例，並且由美國國務院對該類技術出口許可證批出進行管理，自1998年，就沒再批出給中國的出口許可。[19]

1995年11月28日發射亞洲二號衛星時，雖然衛星成功入軌，但火箭的過度加速導致Ku波段轉發器上的天線饋電喇叭錯位，導致衛星覆蓋範圍減少了。[16]亞洲衛星公司提出了5800萬美元的保險索賠。[20]

註釋

  1. ^ 軌道高度200公里，傾角28.5°，西昌發射
  2. ^ 軌道高度200公里，傾角53°，酒泉發射
  3. ^ 使用ETS上面級，軌道高度1000公里，傾角53°，酒泉發射
  4. ^ 使用ETS上面級，軌道高度1000公里，西昌發射
  5. ^ 使用EPKM上面，遠地點35786公里，西昌發射
  6. ^ E代表長征二號E火箭，PKM是遠地點發動機（Perigee Kick Motor）的簡寫
  7. ^ E代表長征二號E火箭，TS是上面級（Top Stage）的簡寫

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Mark Wade. CZ-2E. Encyclopedia Astronautica. [2008-05-02]. （原始內容存檔於2008-07-06） （英語）. 
  2. ^ CALT. LM-2E User's Manual 1999. 
  3. ^ 王永志　天降大任阔步行. [2020-05-19]. （原始內容存檔於2021-01-11）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 李鳴生. 《风雨长征号》. 人民文學出版社. 2003年10月. ISBN 9787020043330. 
  5. ^ 中国“长征”闯世界. 澎湃新聞. 
  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]. （原始內容存檔於2021-05-11）. 
  7. ^ 劉紀原. 追忆李鹏同志. 
  8. ^ 王永志：“大总师”飞天梦. 中國工程院. 
  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. 《世界導彈與航天》. 
  10. ^ 賈西平. 我国签订两项国际商业卫星发射合同. 人民日報. 1995年6月11日. 
  11. ^ 归零，在挫折后开启. 中國航天報. 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. 中國運載火箭技術研究院. 2016-05-18. [失效連結]
  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. 中國運載火箭技術研究院. 2016-05-18. 
  15. ^ Mark, Wade. HS 601. Encyclopedia Astronautica. （原始內容存檔於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. 中國運載火箭技術研究院. 2016-05-25. （原始內容存檔於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. （原始內容存檔 (PDF)於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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