长征三号丙运载火箭(CZ-3C)是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭。它以经适应性更改后的
长征三号甲作为芯级,捆绑两枚液体助推器而构成。主要用于发射地球同步转移轨道卫星。
长征三号丙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星,其GTO运载能力为3.8吨。全箭起飞质量345吨,全长54.838米,一、二子级直径3.35米、助推器直径2.25米,三子级直径3.0米,卫星整流罩最大直径4.0米。它的一子级、助推器和二子级使用
偏二甲肼(UDMH)和
四氧化二氮(N2O4)作为推进剂,三子级则使用效能更高的液氢(LH2)和液氧(LOX)。全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理与姿态控制系统、低温推进剂利用系统、分离系统以及辅助系统等组成。长征三号丙运载火箭现已正式投入国际卫星商业发射服务市场。长征三号丙火箭于1994年启动研制,2000年火箭的试样研制完成,2008年4月25日首次发射成功,随后2010年10月1日将
嫦娥二号卫星送入地月转移轨道。2012年7月25日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射“
天链一号03星”。2021年7月6日长征三号丙运载火箭,成功将天链一号05星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
长征三号丙的诞生使中国高轨任务运载能力分布更加合理,也标志着中国突破非全对称火箭设计技术,实现了
长征三号甲系列火箭真正的系列化、组合化。
历史沿革
研制背景
早在研制初期,
长征三号甲系列火箭研制队伍就将长三甲、长三乙、
长征三号丙作为一组系列火箭进行模块化、组合化与整体化优化设计,确定了以长三甲火箭为基本型的发展模式。
长征三号甲是在长征三号火箭的基础上采用重新设计第三级形成的大型三级低温液体火箭,全长52.52米,一、二子级直径3.35米,三子级直径3.0米,地球同步转移轨道(GTO)运载能力达到2600公斤;在长三甲火箭的芯一级捆绑4个2.25米的助推器就派生出了长三乙火箭,它全长54.838米,GTO运载能力可达到5200公斤,运载能力仅低于俄罗斯的
质子号运载火箭,当时位居世界第二位;在长三甲火箭的基础上捆绑两个2.25米助推器,又组合成长三丙火箭,GTO运载能力可达到3800公斤。
研制历程
从1994年到1996年,
长征三号乙运载火箭和长征三号丙火箭开始进入计划阶段,1995年3月到5月,两枚长征火箭在
西昌卫星发射中心完成发射合练。双管齐下的研制方案和速度形成了良好研制态势。
就是在这样一片大好形势下,还在研制长征三号丙火箭被
中国长城工业总公司推向了国际市场,承担鑫诺一号卫星和马步海卫星等商业发射任务。然而,伴随着1996年长征三号乙火箭首飞失利,中国航天事业陷入了低谷。为了尽快恢复长征三号乙火箭发射,当时的中国航天工业总公司决定将科研人员的主要精力全部投入到长征三号乙火箭上,而正在进行中的长征三号丙火箭的研制工作便被暂时搁浅。
1994年至1996年,长征三号丙火箭按照系列化的原则开展设计工作,其研制工作是与
长征三号乙运载火箭同步进行。在长三乙火箭试样研制阶段,总体部门和各分系统部门同时开展了长三丙火箭的研制,并完成了风洞试验,其状态为一级捆绑两枚助推器,不安装尾翼。同时,还进行了全箭振动试验。
1998年,重启长征三号丙火箭研制。在研制过程中,型号队伍严格按照质量管理要求,从设计文件、元器件、原材料、工艺等决定质量的源头抓起,开展全程、全面、全员质量控制工作,避免反复和
人为差错。2001年8月23日,经过
中国航天科技集团有限公司专家组评审,认为长征三号丙火箭具备投入使用条件,可以转入应用发射阶段。
2008年4月25日用于发射“
天链一号01星”的长征三号丙运载火箭首次飞行圆满成功。2011年7月11日23时41分,中国在
西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将中国第二颗
中继卫星“
天链一号02星”成功送入太空。
2010年10月1日,长征三号丙遥七火箭,将
嫦娥二号卫星送入地月转移轨道,刷新中国探月工程新高度,也是中国火箭首次将卫星直接送入地月转移轨道2012年7月25日中国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射“
天链一号03星”,卫星顺利进入太空预定轨道。同年年10月25日,长征三号丙火箭成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道。
2014年10月24日,长征三号丙运载火箭成功将
嫦娥五号探测器T1试验器送入预定轨道,2014年11月1日,为嫦娥五号探路的再入返回试验器“嫦娥5T”按既定方案平安着陆。
2016年11月22日中国国在
西昌卫星发射中心使用长征三号丙运载火箭成功将
天链一号04星送入太空。2018年12月25日凌晨,在西昌卫星发射中心,长征三号丙运载火箭将
通信技术试验卫星三号成功送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。2019年5月17日午夜,长征三号丙运载火箭从西昌卫星发射中心成功将中国第45颗北斗导航卫星送入预定轨道。
2021年7月6日23时53分,中国国在
西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将天链一号05星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
技术特点
整体布局
全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理与姿态控制系统、低温推进剂利用系统、分离系统以及辅助系统等组成。
箭体结构
一子级
一子级长23.272米,上部是装有液体
四氧化二氮的
氧化剂箱,下部是装有液体
偏二甲肼的燃烧剂箱。一子级装配发动机是由四台推力为75吨的液体发动机并联而成。每台发动机的喷口可以在伺服机构的带动下单向摆动以控制火箭飞行的姿态,最大的摆动角为10度。
助推器
每枚助推器捆长15.326米,上部是装有液体
四氧化二氮的氧化剂箱,下部是装有液体
偏二甲肼的燃烧剂箱。两个助推器各配有一台推力为75吨的发动机,喷管固定不摆。
二子级
二子级长9.943米,上部是装有液体
四氧化二氮的氧化剂箱,下部是装有液体
偏二甲肼的燃烧剂箱。二子级装配有75吨推力的发动机(主发动机)和带四个小喷管、推力为4.8吨的游动发动机。主发动机喷管固定不动,游动发动机喷管可作单向摆动,最大摆角60度,以控制箭体飞行姿态。
三子级
三子级长12.375米,上部是装有液氢的燃烧剂箱,下部是装有液氧的氧化剂箱。三子级采用氢氧发动机,具有二次启动能力,由两独立的单管发动机并联而成,每台推力8吨,可在伺服机构的带动下双向摆动,最大综合摆角4度,控制三子级箭体飞行姿态。
整流罩
长征三号丙火箭的卫星整流罩由端头帽、双锥段、圆柱段和倒锥段组成。端头帽由玻璃钢纤维材料制成,具有良好的无线电透波性。双锥段和圆柱段是由金属蜂窝材料制成,倒锥段由化铣合金材料制成。如果需要,无线电透波窗口和操作窗口可以在柱段和双锥段上开口。长三丙火箭整流罩长9.56米,最大外直径4.0米,其静包络最大直径为3.65。
星箭对接
长征三号丙火箭可以提供多种标准机械接口。卫星的下端框与火箭的有效载荷支架的上端框对接,通过包带来锁紧。
主要技术参数
第一、二子级技术数据
参考资料:
以上资料信息截至2014年5月4日
运载能力
长征三号丙火箭的标准地球同步转移轨道(GTO)运载能力为3.8吨。标准的GTO参数及入轨精度如下表所列:
标准GTO参数表示的是在卫星与火箭分离时刻卫星所处轨道的参数。用户可以根据卫星的需要以及火箭运载能力选择不同的轨道。如果运载能力有剩余,长征三号丙火箭可以将卫星送入一个低倾角的轨道或是一个超同步转移轨道,这样的话,卫星的在轨道寿命可以得到延长。
飞行时序
任务描述
长征三号丙运载火箭可以将卫星送入地球同步转移轨道(GTO)。在执行一个典型的GTO任务时,长三丙火箭的一、二子级首先将卫星和三子级的组合体送入一个圆形的停泊轨道,然后三子级进行600多秒的滑行段飞行,在组合体在火箭控制系统的控制下进行再定向之后,三子级发动机再次点火将组合体送入目标GTO轨道,最后,三子级和卫星分离。
典型飞行时序
参考资料:
以上资料信息截至2014年5月4日
飞行指令
参考资料:
发射场操作
长征三号丙火箭在西昌卫星发射中心(XSLC)进行发射。火箭将被装载在火车上从北京运往四川省的
西昌市,在
西昌卫星发射中心的技术中心和发射中心进行各种测试和操作活动,包括在技术中心的四次总检查、火箭由技术中心转运到发射中心、火箭各子级在发射中心起竖对接、在发射中心的四次总检查、卫星/火箭联合操作、火箭加注、以及最后发射倒计时等。
衍生型号
长征三号丙增强型火箭
中国探月工程三期飞行试验器于2014年10月24日在
西昌卫星发射中心发射。托举这个飞行试验器升空的正是长征三号丙增强型火箭。
这是长征三号丙增强型火箭的首次。与长三丙基本型相比,增强型有多项改进、创新。首次在长三丙火箭上使用双惯组加复合制导。从外形上看,它的个子比长三丙基本型长高了1米多。运载能力由原来的3.8吨提高到3.9吨。
长征三号丙增强型火箭在继承“金牌火箭”——长征三号甲系列火箭成熟技术的基础上,加长了火箭一级和助推器的长度。同时,二级发动机采用了中国可靠性最高的
长征二号F运载火箭二级发动机,为此次飞行器试验任务提供更为强劲的运载能力和更高的飞行可靠性。
长征三号丙增强型采用‘天基测量’技术,即通过天基中继星向地面技术人员传输火箭飞行过程的实时遥测数据,对飞行中的火箭进行全程实时测控。同时,最新的高码率
传输技术,可增加测量点、提高数据传输速度、增大数据传输量,进一步降低测控盲区。
长征三号丙/远征一号运载火箭
长征三号丙/远征一号运载火箭是由
中国航天科技集团有限公司一院抓总研制。它是由基础级和上面级组成的四级火箭。基础级火箭是在长征三号丙火箭基础上为适应采用上面级而改进研制的,上面级“远征一号”是为发射中国新一代北斗导航卫星而专门研制的采用常规推进剂的轨道运载器。这个被形象地称为“太空摆渡车”的独立飞行器,可在太空将一个或多个航天器直接送入不同的轨道。
2015年3月30日21点52分,中国在
西昌卫星发射中心用长征三号丙/远征一号运载火箭,成功发射
北斗卫星导航系统第17颗卫星。
发射记录
价值意义
长征三号丙火箭在继承了
长征三号甲和
长征三号乙运载火箭 的成熟技术和成熟产品基础上, 进行了大胆的创新。 长征三号丙 火箭是我国首枚非轴对称构型运载火箭。长征三号丙火箭的研制成功 为我国非轴对称构型运载火箭的 发展奠定了技术基础, 摸索出了 一套行之有效的设计方法, 开辟 了一条新的发展之路。 (
中国航天报记者 宋丽芳 刘斐)
2010年10月1日, 长征三号丙火箭不负众望, 将我国第二颗 绕月探测卫星——
嫦娥二号卫星准确 送入奔月轨道, 如同它的两位兄 长一样, 为长征三号甲系列运载 火箭家族续写了辉煌.(
中国航天报记者 陈全育)
长征三号丙的诞生使中国高轨任务运载能力分布更加合理,也标志着中国突破非全对称火箭设计技术,实现了长三甲系列火箭真正的系列化、组合化。
参考资料
长征三号丙.中国运载火箭技术研究院.2024-05-04