長征二號

中國研發的長征系列運載火箭之一

長征二號運載火箭(簡稱長征二號,CZ-2)是中國研發的長征系列運載火箭之一,為二級液體運載火箭,主要用於發射高度在500km以下的各類近地軌道衛星和其他航天器,是中國的航天運載器的基礎型號。

除首發失敗外,其派生型號的發射成功率極高。在長征二號的技術基礎上,發展了長征二號系列運載火箭、長征三號系列運載火箭和長征四號系列運載火箭。

長征二號第一、二級採用常規液體燃料火箭發動機,1970年啟動研製,1974年11月5日首飛失敗,1975年11月26日第二次發射成功。該型火箭已退役,總發射次數4次,成功3次,失敗1次。

長征二號是中國研製的第一代液體運載火箭,成功發射返回式衛星,使中國國成為世界上繼美國、蘇聯之後第三個掌握研製、發射返回式人造衛星技術的空間大國.

2020年9月4日,在酒泉衛星發射中心,利用長征二號F運載火箭,成功發射一型可重複使用的試驗航天器。

發射歷史


長征二號運載火箭於1974年11月5日在酒泉衛星發射中心進行首次發射,但由於火箭陀螺控制系統中的高度導線斷裂,導致火箭飛行姿態失去控制,使得長征二號運載火箭發射失敗。1975年11月26日長征二號運載火箭進行第二次發射,並成功將中國第一顆返回式衛星送入預定軌道。隨後,又連續兩次發射成功,將中國第二顆和第三顆返回式衛星送入預定軌道。該型號火箭共進行了4次發射,除第一次外,其餘三次均圓滿成功,如表所示:
序列運載火箭起飛時間有效載荷衛星軌道發射地點結果
1
長征二號
701403(Y3)
1974年11月5日
17時40分
尖兵一號國土普查衛星00星
(返回式遙感衛星0號00星)
近地軌道
第20訓練基地第一試驗部*
二號發射陣地138工位
失敗**
2
長征二號甲
701504(Y4)
(長征二號丙***)
1975年11月26日
11時29分52秒
尖兵一號國土普查衛星01星
(返回式遙感衛星0號01星)
近地軌道
第20訓練基地第一試驗部
二號發射陣地138工位
成功
3
長征二號甲Y5
(長征二號丙)
1976年12月7日
12時38分
尖兵一號國土普查衛星02星
(返回式遙感衛星0號02星)
近地軌道
第20訓練基地第一試驗部
二號發射陣地138工位
成功
4
長征二號甲Y6
(長征二號丙)
1978年1月26日
12時58分
尖兵一號國土普查衛星03星
(返回式遙感衛星0號03星)
近地軌道
第20訓練基地第一試驗部
二號發射陣地138工位
成功
5長征二號F運載火箭2020年9月4日可重複使用的試驗航天器成功
6長征二號丙運載火箭2021年5月7日西昌衛星發射中心成功
備註:
1.*第20訓練基地第一試驗部即現酒泉衛星發射中心。
2.**起飛后6秒火箭控制系統俯仰速率陀螺中的高度導線因振動斷裂,穩定系統未接到陀螺控制系統輸出的信號,導致火箭飛行姿態失去控制,20秒安全自毀系統啟動於空中自毀。
3.***長征二號甲與長征二號丙近乎一致,一些列表會將長征二號甲標記為長征二號丙。
以長征二號運載火箭為原型先後研製出長征二號甲、長征二號丙、長征二號丁、長征二號E、長征二號F運載火箭,形成長征二號系列運載火箭。其中長征二號F型運載火箭是我國載人飛船發射的唯一運載火箭,具有安全性高等特點,先後將我國十艘“神舟”載人飛船、天宮一號和天宮二號成功的送入太空預定軌道。

研製歷程


歷史背景
中國長征一號運載火箭
20世紀50~60年代,蘇聯和美國發射了大量偵察衛星,其中返回式衛星可以提供大區域地面照片,為國家戰略偵察和預警服務。蘇美兩國的返回式衛星重量在500~2500千克之間,都是由重型運載火箭發射的。
1970年4月24日,長征一號成功發射中國第一顆人造地球衛星東方紅一號之後,中國著眼提升空間觀測能力,把發射低軌道重型衛星的任務列入了空間發展計劃。根據國家要求,新型運載火箭要具有把1800千克重的衛星送入500千米以下橢圓軌道的能力,研製更大推力的新型遠程運載火箭提上日程。
研發進程
長征二號是中國計劃發射低軌道的重型返回式衛星而以遠程火箭為原型啟動研製的。
1970年,在遠程火箭的基礎上,中國開始了長征二號研製工作。
1974年11月5日,經過三年研究製造,長征二號第一發火箭試驗發射,由於一根導線的斷裂,造成飛行試驗失敗。
1975年11月26日,經過一年多的改進,採取一系列提高火箭可靠性的措施后,長征二號第二枚火箭成功發射了中國第一顆返回式衛星。
1976年12月7日,長征二號再次成功發射返回式衛星。
1978年1月26日,長征二號第三次成功發射返回式衛星。
隨後,研製單位根據發射衛星的需要,又對長征二號做了適應性技術狀態的修改,使火箭的技術性能和運載能力由1800千克提高到2400千克,改進型命名為長征二號C。
1982年9月9日至1985年10月21日,長征二號C連續成功發射了4顆返回式衛星。
長征二號運載火箭已退役。

技術參數


全長31.17米
直徑3.35米
起飛質量190噸
起飛推力2786千牛
氧化劑+推進劑四氧化二氮+偏二甲肼
近地軌道運載能力2.0噸
資料來源:
Encyclopedia Astronautica
中國航天科技集團公司

型號


長征二號甲

長征二號甲運載火箭大體就是長征二號運載火箭,
長征二號
長征二號
但準確指在1974年長征二號首發失敗后,對長征二號使用的風暴一號火箭第二級的陀螺控制系統作了微小改進后的火箭型號。1975年首發成功后,又成功地發射兩次。按照國際慣例,對火箭發動機做多麼微小的改進都需要註冊,改進后第二級的“YF-22/23”火箭發動機改稱“YF-22A/23A”(22、23甲),火箭的型號也同時改作“CZ-2A”(長征二號甲)。這個型號又因與年後的長征二號丙(為提供國際運載服務而更名)完全一致,所以常常造成混淆。所以一些列表會用“長征二號”或“長征二號甲”來標示1974年11月5日的發射失敗,而1975年11月26日、1976年12月7日、1978年1月26日的三次發射與後期的長二丙發射任務一併收錄為“長征二號丙”的發射任務。

長征二號丙

長征二號丙運載火箭(CZ-2C)是一種兩級常規液體運載火箭,
長征二號
長征二號
採用四氧化二氮/偏二甲肼作為推進劑,主要用於發射低軌和太陽同步軌道衛星。
火箭全長43.72米,箭體與整流罩直徑均為3.35米,起飛質量245噸,近地軌道運載能力為4.0噸。
長征二號丙系列運載火箭於1982年9月首次成功發射。1987年,長征二號丙火箭被授予“全國質量金質獎”。1999年,長征二號丙火箭被中國航天工業總公司授予“優質液體運載火箭”稱號。

長征二號丙改

長征二號丙的改進型號有三種:CZ-2C/SD、CZ-2C/SM和CZ-2C/SMA。
長征二號丙/SD(CZ-2C/SD):1997年12月8日首次發射,是一種商業衛星發射器,即在長征二號丙的二級火箭上安裝一個上面級的智能分配器,該型火箭連續7次成功發射銥星及其模擬星。
長征二號丙/SM(CZ-2C/SM):安裝了改進版的固體上面級,地球同步軌道運載能力達1.25噸。2003年首次發射。
長征二號丙/SMA(CZ-2C/SMA):是一種三級常規液體火箭,是在長征二號丙(CZ-2C)火箭的基礎上增加了新研製的三軸穩定固體上面級和雙星適配器,於2008年首次發射,主要用於太陽同步軌道衛星的發射。700千米太陽同步軌道運載能力達到2.1噸。
長征二號
長征二號
1999年,原航天工業總公司授予長征二號丙改進型火箭“金牌火箭”的光榮稱號。

長征二號丁

長征二號丁運載火箭(CZ-2D)
長征二號
長征二號
是一種二級常規液體推進劑運載火箭,是在長征四號甲(CZ-4A)的基礎上減少常規液體三子級,並進行適應性改進形成的火箭,主要用於發射近地軌道和科學實驗衛星。
火箭全長41.056米,箭體直徑3.35米,起飛質量249.6噸,近地軌道運載能力4.0噸。
長征二號丁於1992年8月9日首次發射,至今發射成功率為100%。2012年1月被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號。

長征二號E

長征二號E(CZ-2E)即長征二號捆綁式運載火箭
長征二號
長征二號
是在加長的長征二號丙(CZ-2C)周圍捆綁四枚2.25米直徑液體助推器的火箭,主要用於發射近地軌道(LEO)有效載荷,配以合適的上面級,可進行中高軌道衛星的發射。
火箭全長49.686米,一、二子級直徑3.35米,每個液體助推器長為15.4米,直徑2.25米,衛星整流罩最大直徑4.2米,起飛質量464噸,近地軌道運載能力達到9.5噸。
長征二號捆於1990年7月首次成功發射。長二捆火箭的研製成功,使我國首次突破了助推器捆綁技術、首次研製成功了推進劑利用系統和大型發射台等36項關鍵技術,為我國的運載火箭進入國際發射服務市場起到了重要的推動作用。
目前該火箭已退役。

長征二號F

長征二號F運載火箭(CZ-2F)是在長征二號捆(CZ-2E)火箭的基礎上,按照發射載人飛船的要求,以提高可靠性、確保安全性為目標研製的運載火箭,可靠性超過97%(置信度0.7),主要用於發射神舟飛船和大型目標飛行器到近地軌道。
長征二號
長征二號
長征二號F基本型火箭全長58.34米,一、二子級直徑3.35米,助推器直徑2.25米,整流罩最大直徑3.8米,起飛質量479.8噸,可以把8.4噸的有效載荷送入近地點200千米、遠地點350千米、傾角42°的地球近地軌道。
長征二號F有箭體結構、控制系統、動力裝置、故障檢測處理系統、逃逸系統、遙測系統、外測安全系統、推進劑利用系統、附加系統、地面設備等十個分系統,為兼顧衛星的發射,保留了有效載荷調姿定向系統的介面和安裝位置。故障檢測處理系統和逃逸系統是為確保航天員的安全而增加的,其作用是在飛船入軌前,監測運載火箭狀態,若發生重大故障,使載有航天員的飛船安全地脫離危險區。
長征二號F運載火箭先後成功發射了“神舟一號”至“神舟七號”飛船,為我國成功實現載人航天飛行做出了歷史性貢獻。
目前該型火箭已停產。

長征二號F改

長征二號F改進型(CZ-2F/G)是為適應載人航天二期工程
長征二號
長征二號
發射運輸飛船和目標飛行器的要求,對長征二號F火箭進行改進形成的二期狀態。長征二號F改包括兩種狀態,即發射運輸飛船狀態和發射目標飛行器狀態。火箭助推器推進劑儲箱頂部橢球頂改為錐形頂,提升推進劑儲存量,增加近地軌道推力。
火箭在長征二號F基本型的基礎上,增加的助推器推進劑質量,起飛質量約493噸。發射載人飛船型號和發射目標飛行器或空間實驗室的型號的整流罩直徑分別為3.8米和4.2米,火箭全長分別為58.34米和52米。火箭運載能力有所提升,可以把8.8噸的有效載荷送入近地點200千米、遠地點350千米、傾角42°的地球近地軌道。
神舟七號發射任務完成後,長征二號F基本型不再執行任務,後續任務暫時由長征二號F改進型執行。長征二號F改進型火箭已先後成功發射“神舟八號”至“神舟十號”飛船及天宮一號目標飛行器、天宮二號空間實驗室,“神舟十一號”飛船仍由長征二號F改火箭發射。

執行任務


2021年6月16日,神舟十二號飛行任務乘組公布,聶海勝、劉伯明、湯洪波入選。

系統組成


長征二號研製經過改進后的長征二號C,作為主要型號投入發射任務。長征二號火箭的技術狀態和數據均為長征二號C。
總體設計
長征二號C的主要控制設備安裝在火箭最前端的儀器艙中,箱間段和級間段也安裝有部分控制設備。為使火箭的質心位置盡量靠前以提高靜穩定性,一、二子級推進劑貯箱都是將密度較大的氧化劑安排在前,密度較小的燃料安排在後。級間段由殼段和桿系兩種結構組成,桿繫結構用以在一、二子級進行熱分離時順暢地排放二子級發動機噴出的燃氣。兩種整流罩具有不同的對接部位,以適應不同的有效載荷需求。發射支點設在一級發動機機架的最前端,以利於發射支撐的穩定和傳力結構的合理利用。一、二子級的級間分離面設在二子級機架與殼體的連接面處,以便最大程度地減輕二子級的結構質量,提高運載能力。
箭體結構
長征二號C的箭體結構由整流罩、儀器艙、推進劑貯箱、級間段、箱間段、尾段等部分組成。箭體結構的主要材料是鋁合金。
● 一子級結構
一子級箭體結構由級間段、氧化劑貯箱、箱間段、燃料貯箱、後過渡段和尾段組成,結構總質量8.6噸。級間段由級間殼段和級間桿系兩部分不同的結構構成。
● 二子級結構
二子級箭體結構由儀器艙、氧化劑貯箱、箱間段和燃料貯箱等部分組成。
燃料貯箱和氧化劑貯箱均為承力式結構,都由橢球形前、后底和較短的筒段構成。貯箱內都安裝有防晃板、消漩器、增壓兼安全溢出管、液位感測器、溫度感測器等。
● 搭載艙
搭載艙是專門為搭載有效載荷提供服務的艙段,位於主有效載荷與儀器艙之間(主有效載荷使用A型整流罩)。搭載艙的作用是將主有效載荷、搭載有效載荷、A型整流罩和運載火箭連成一體,維持運載火箭外形的完整,提供搭載有效載荷使用空間,並有利於有效載荷入軌后的分離。搭載艙外徑2.2米,高度和結構形式可按有效載荷的需要進行設計。
● 軌道轉移艙
軌道轉移艙的功用是通過軌道轉移的辦法,將有效載荷送入比長征二號C所能達到的正常軌道更高的軌道。根據有效載載荷對最終道的需要,可以設計成一次轉移或二次轉移來實現最終軌道要求。長征二號C採用旋轉穩定和固體火箭推進的軌道轉移艙來實現有效載荷的軌道轉移,不希望旋轉入軌的有效載荷可在入軌分離前進行消旋。該軌道轉移艙既可用於搭載有效載荷,也可用於搭載有效載荷。
● 整流罩結構
整流罩內的有效載荷通過轉接支架與有效載荷支架相連接。
長征二號發射后穿越稠密大氣層時,整流罩保護有效載荷不受高速氣流沖刷。穿越大氣層后,約在120千米高度,整流罩完成使命而拋離。長征二號C配有A型和B型兩種整流罩,以適應不同有效載荷的需要。兩種整流罩所提供的有效載荷使用空間有較大的差別。
推進系統
長征二號C採用由液體火箭發動機、泵壓式推進劑輸送系統和自生增壓系統組成的推進系統,使用自燃推進劑,氧化劑為四氧化二氮,燃料為偏二甲臍。
● 一子級系統
一子級推進系統由組合發動機、推進劑輸送系統、增壓系統、火工品及電纜、機架等構成。火箭發動機由4台獨立發動機機通過機架並聯而成的組合發動機。
● 二子級系統
二子級推進系統由推力室、渦輪泵、渦輪工質供應系統、推進劑供應系統、增壓系統、火工品及電纜和機架等組成。
制導控制
長征二號C制導和控制系統由制導系統和姿態控制系統組成。
制導系統是控制火箭沿預定軌道飛行,當達到預定的運動參數,滿足有效載荷精確入軌的要求時,關閉發動機,使有效載荷按預定要求準確入軌。
● 姿態控制系統
姿態控制系統是穩定火箭的飛行姿態,控制火箭繞質心的轉動。姿態控制一是消除火箭飛行姿態偏差偏差,使火箭在預定的軌道上穩定飛行;二是配合制導系統完成火箭飛行的程序控制;三是配合導引系統完成橫縱向嚮導引控制。
分離系統
● 級間分離
長征二號C的級間分離採用熱分離方式。當級間分離程序開始時,首啟動動二子級發動機,然後關閉一子級發動機。當二子級的發動機推力達到預定推力、一子級發動機推力減小到預定推力時,連接一子級和二子級的爆炸螺栓同時起爆,一、二子級在二子級發動機噴流和推力的作用下開始分離,二子級發動機的噴焰從級間桿系和分離面處排出。
● 星箭分離
衛星與有效載荷轉接支架的連接採用包帶式連接機構,用2顆鎖緊爆炸螺栓將包帶鎖緊,使衛星與轉接支架牢固連接。分離時,將兩鎖緊的爆炸炸螺栓引爆,包帶解鎖,使衛星與運載火箭實現機械脫離。
遙測跟蹤
● 遙測系統
遙測系統的功用是:獲取火箭飛行中各系統和主要設備的工作參數、故障監測參數和環境參數。遙測系統由參數測量裝置、傳輸裝置、數據記錄和處理裝置以及電源配電裝置等組成。
● 跟蹤系統
跟蹤系統由無線電跟蹤分系統和無線電遙控分系統兩部分組成。
無線電跟蹤分系統的功能,是實時跟蹤、測量火箭飛行軌道,提供實時跟蹤數據和無線電遙控判斷信息。無線電跟蹤分系統由箭上和地面兩部分組成。
無線電遙控分系統的功能,是當運載火箭飛行中發生不可挽回故障,偏離預定軌道,並危及規定的保護區域安全時,地面發出遙控炸毀指令,箭上接收指令后,給自毀系統發出炸毀指令信息,由自毀系統將故障火箭炸毀。
自毀系統
長征二號C自毀系統的作用是,當運載火箭在飛行過程中因故障而將導致飛行失敗時,將火箭自行炸毀,以減輕或避免火箭墜落地面時,對人員和設施造成的危害。自毀系統設有兩種自毀機構。
設計參數
長征二號設計參數
基本參數
全長32.6米 
直徑3.35米
起飛質量190噸
起飛推力2786千牛
氧化劑+推進劑四氧化二氮+偏二甲肼
近地軌道運載能力1.8噸 

飛行程序


長征二號飛行時序
時間(秒)程序時間(秒)程序
T-3.00一子級發動機點火T+129.00級間分離
T+0.00火箭起飛T+140.00導引引入
T+8.00開始程序轉彎T+236.50二子級YF-22發動機預令關機
T+44.00飛行馬赫數達到1T+237.50二子級YF-22發動機主令關機
T+127.00二子級發動機啟動T+250.50拋整流罩(120千米高度)
T+127.50一子級發動機預令關機T+475.00遊動發動機關機
T+128.50一子級發動機主令關機T+478.00有效載荷與運載火箭分離 

所獲榮譽


1987年,長征二號丙火箭被授予中國“全國質量金質獎”。
1999年,長征二號丙火箭被原中國航天工業總公司授予“優質液體運載火箭”稱號。
1999年,長征二號丙改進型火箭被原中國航天工業總公司授予“金牌火箭”稱號。
2012年1月,長征二號丁被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號。

總體評價


長征二號運載火箭是在在長征一號飛行成功之後,中國運載火箭技術研究院繼續研製的第二個二級液體運載火箭,在技術和性能上有了大幅度提高。
長征二號採用了當時新研製的75噸推力發動機,大大超過長征一號所用的發動機,後來中國所有的運載火箭都是以75噸發動機為基礎研製的。不但發動機性能提高,而且長征二號在導彈基礎上研製火箭的過程中,還解決了一系列技術難題后才得以成功。(《科技日報》、《當代中國的航天事業》評)
長征二號是根據液體導彈改進而來,具有明顯的武器特點。作為第一代火箭之一,長征二號解決了中國運載火箭有無問題,但火箭運載能力等總體性能偏低,使用維護性差,發射場測試發射周期長,採用模擬控制系統。(《宇航總體技術》評)