2023年7月，3.35米直徑通用氫氧末級在航天科技集團(tuán)六院101所圓滿完成10噸級氫氧發(fā)動機(jī)（YF-75H）綜合性試車，標(biāo)志著中國航天先進(jìn)氫氧末級系統(tǒng)研制取得階段性成果。本次試車成功開啟了該氫氧末級系統(tǒng)級地面試驗(yàn)高密度實(shí)施階段。

7月26日，航天科技集團(tuán)六院101所完成新一代火箭通用氫氧末級（即3.35米直徑通用氫氧末級）共底貯箱低溫爆破試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了共底貯箱設(shè)計(jì)、制造的合理性與可靠性。本次試驗(yàn)任務(wù)共完成四次低溫靜力試驗(yàn)以及一次低溫爆破試驗(yàn)。新一代火箭通用氫氧末級系統(tǒng)級地面試驗(yàn)高密度實(shí)施階段的到來，意味著該級段已經(jīng)進(jìn)入加速研制工作，距離工程應(yīng)用已不會太遠(yuǎn)。那么，新一代火箭通用氫氧末級將會用在哪些火箭上？又將進(jìn)行哪些改進(jìn)提升？

在現(xiàn)役新一代運(yùn)載火箭當(dāng)中，“長征五號”、“長征七號甲”、“長征八號”等3型火箭配備了氫氧上面級，其中“長七甲”和“長八”采用了3米直徑通用氫氧末級，沿用了“長三甲”系列火箭的通用氫氧末級，具有成熟穩(wěn)定、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是也限制了“長七甲”和“長八”火箭運(yùn)力和性能的提升。

對于“長七甲”和“長八”火箭而言，雖然末級火箭電氣系統(tǒng)繼承了“長七”等新一代運(yùn)載火箭的技術(shù)，但是其箭體結(jié)構(gòu)、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、增壓輸送系統(tǒng)等仍是20世紀(jì)90年代初的產(chǎn)物，制約了火箭運(yùn)力的提升。同時(shí)，新一代大型高軌衛(wèi)星的包絡(luò)空間需求更大，需要配備直徑5.2米整流罩，而3米直徑末級對于大直徑整流罩的適配能力差?；谏鲜鲈?，我國迫切需要研制3.35米直徑通用氫氧末級，通過先進(jìn)動力、先進(jìn)結(jié)構(gòu)、新型材料攻關(guān)，支撐型號綜合性能的提升。

新一代火箭通用氫氧末級將直徑由原來的3米提升至3.35米，推進(jìn)劑貯箱容積增大，推進(jìn)劑裝載量更多，在發(fā)動機(jī)推力、比沖接近的情況下可以延長點(diǎn)火時(shí)間，進(jìn)而提升火箭運(yùn)力。新末級將雙層蜂窩夾層真空共底貯箱改為PMI(Poly methacrylimide)夾層共底貯箱，將旋壓金屬夾層空腔全部填充高密度 PMI泡沫，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度的同時(shí)無需靶場抽真空流程。將主發(fā)動機(jī)由原來的YF-75替換為能力更強(qiáng)大、技術(shù)更先進(jìn)的YF-75H，該發(fā)動機(jī)采用膨脹循環(huán)，混合比6.0，具備多次啟動能力，擁有1個(gè)燃燒室，噴管面積比80:1，支持正負(fù)4度雙向搖擺，真空推力為98.36千牛（約10噸），真空比沖442.6秒。發(fā)動機(jī)具備多次啟動能力將有助于提升火箭運(yùn)力特別是中高軌運(yùn)力，使火箭具備將衛(wèi)星直送地球同步軌道（GEO）的能力。

對于“長八”和“長七甲”火箭而言，改用“油箱”更大、發(fā)動機(jī)能力更強(qiáng)的末級火箭將帶來運(yùn)力的顯著提升。以“長八”為例，其基本型長約50.3米，起飛質(zhì)量約358 噸，起飛推力約480 噸，配備4.2米直徑整流罩，其700千米太陽同步軌道（SSO）運(yùn)力最大可達(dá)5.5噸，運(yùn)載系數(shù)1.54%，地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運(yùn)力2.8噸。改用新一代火箭通用氫氧末級的“長八改”長約50.5米，起飛質(zhì)量約371噸，起飛推力約480 噸，配備5.2米直徑整流罩，其700千米太陽同步軌道（SSO）運(yùn)力不低于6.4噸，運(yùn)載系數(shù)1.73%。顯而易見，后者的700千米SSO運(yùn)力提升了0.9噸，運(yùn)載系數(shù)也提升了0.19個(gè)百分點(diǎn)，運(yùn)力大幅增強(qiáng)的同時(shí)效率也顯著提升。同時(shí)，“長八改”GTO運(yùn)力也將明顯超過3噸，基本覆蓋目前“長三甲”和“長三丙”火箭的高軌運(yùn)力區(qū)間。

作為“長三乙”火箭的替代者，“高軌新兵”“長七甲”火箭采用了與前者相同的3米直徑通用氫氧末級?！伴L七甲”長60.1米（配備直徑4.2米整流罩狀態(tài)），起飛質(zhì)量約570噸，起飛推力727噸，其地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運(yùn)力不小于7噸，換用新末級和5.2米直徑整流罩后，該箭的GTO運(yùn)力將會顯著提升，適應(yīng)一部分“東方紅五號”平臺衛(wèi)星的發(fā)射需求。

按計(jì)劃，使用3.35米直徑通用氫氧末級的“長八改”火箭將于2024年6月在海南商業(yè)航天發(fā)射場執(zhí)行首飛工作?？梢灶A(yù)見，一旦“長八”和“長七甲”火箭換用新型氫氧末級，將加速二者對于“長三甲”系列火箭的替代工作。與此同時(shí)，新型氫氧末級牽引的新型共底貯箱的研制應(yīng)用也將為“長征五號”、“長征十號”乃至“長征九號”使用新型氫氧介質(zhì)共底貯箱鋪平道路。

作者：大白高國