2023中國航天首飛箭之長征六號丙,新一代運載火箭又將迎來新成員

2022年03月29日,“長征六號甲”遙一運載火箭從太原發(fā)射場成功發(fā)射,中國航天第一次迎來固液捆綁運載火箭。

“長六甲”是“長六”火箭的深度改進型,芯一級模塊更長,主發(fā)動機由1臺增至2臺,芯二級直徑由2.25米提升至3.35米,并在芯一級周身捆綁了2枚或4枚固體助推器。該箭芯一級、芯二級直徑3.35米,助推器直徑2米,整流罩直徑4.2米,其中芯一級配備2臺YF-100液氧煤油發(fā)動機,單臺推力約120噸,海平面比沖300秒;助推器單枚推力120噸;芯二級配備1臺YF-115液氧煤油發(fā)動機,真空推力180千牛(約18.4噸),真空比沖342秒。

“長六甲”箭長約50米,起飛質量約530噸,起飛推力約720噸,其700千米太陽同步軌道(SSO)運載能力為4.5噸。除了捆綁固體助推器,“長六甲”規(guī)劃了無助推版即單二級構型,這就是即將首飛的新構型“長征六號丙”運載火箭。

“長六丙”為中型二級液體運載火箭,在繼承“長六甲”芯級模塊基礎上做了適應性改進而來?!伴L六丙”去掉了“長六甲”遙一的4枚固體助推器,單枚固推起飛質量70噸,該項使火箭起飛質量降低了280噸,換用了直徑3.35米整流罩,箭體長度略降數(shù)米。于是可以得出,“長六丙”箭長40余米,起飛質量200余噸,起飛推力約240噸,在維持無助推“長六甲”基本配置不變的情況下其700千米SSO運力為2噸左右。

對于“長六丙”而言,如果單純只是“長六甲”無助推版,型號歸類“長六甲”更省事,那么,“長六丙”會有什么讓人眼前一亮的改進?

首先,不妨來了解一下“長六甲”相關主發(fā)動機的新進展。2022年1月26日,在中國航天科技集團六院165所抱龍峪試驗區(qū),18噸液氧煤油發(fā)動機(YF-115)雙機并聯(lián)二次啟動首次試車獲圓滿成功。本次試車的成功,進一步拓寬了YF-115應用范圍,完善了液氧煤油發(fā)動機型譜,拓展了發(fā)動機應用維度,提升了火箭運載能力。

上述試驗的成功,意味著“長六甲”未來可以換裝具備二次乃至多次啟動能力的YF-115發(fā)動機,運力將得到大幅提升,同理對于“長六丙”也如此。如果使用具備重復啟動能力的YF-115發(fā)動機,“長六丙”不僅將拓展出高軌發(fā)射能力,中低軌運力也將大幅提升,運載系數(shù)相較于當前的“長六甲”將顯著提升。以“長四丙”之于“長四乙”的改進為例,在末級換用具備二次啟動能力的YF-40A(現(xiàn)升級為YF-40B)以后,“長四丙”700千米SSO運力由“長四乙”的1.9噸提升為3噸,提升幅度達到約58%。

另一方面,如果“長六丙”末級使用2臺可重復啟動YF-115發(fā)動機,將能提升低軌運力,并具備異軌多星的發(fā)射能力,這將很好地滿足星座組網(wǎng)時代一箭多星的發(fā)射需求。

由此可見,“長六丙”在繼承無助推“長六甲”構型的基礎上,可以在末級發(fā)射機上啟用新的技術成果,將運載能力從中低軌擴展到高軌,并提升中低軌運力,如此才能應對日趨激烈的火箭發(fā)射市場的競爭和日趨旺盛的衛(wèi)星發(fā)射需求,特別是星座組網(wǎng)一箭多星的發(fā)射需求。而在“長六丙”之前,新一代運載火箭同體量箭型無助推“長八”已經(jīng)于2022年2月首飛成功,這某種程度上就是“長六丙”的直接競爭對手,“長六丙”需要拿出自己的亮點才能打開自己的一片天空。
作者:大白高國