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松鼠的空天随笔

 
 
 

日志

 
 

运载火箭研制过程的主要阶段  

2011-12-08 15:05:18|  分类: Space |  标签: |举报 |字号 订阅

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运载火箭的研制过程大致要经历以下四个阶段

第一个阶段叫做 技术、经济可行性论证阶段。这是运载火箭正式开展工程研制前进行的一个阶段。这个阶段的主要工作是根据有关部门的需求或预测的运载火箭发展趋势,提出所要 研制的运载火箭的总体技术性能指标。例如,运载能力要多大,发射轨道是什么样的,人提出可以实现的技术途径,需要解决的关键技术和应预先研究的课题,需要 增加的新设施、新设备,需要的研制经费和研制周期等。这个阶段完成的标志是:根据需要与可能,通过综合平衡,提出一份技术、经济可行性论证报告,作为国家 或有关部门进行决策的依据。

第二个阶段叫做方案设计阶段(或称方案论证阶段)。在运载火箭研制任务正式下达并立项之后,研制工作进入工程 研制阶段。工程研制的第一步就是进行方案设计。这个阶段的主要工作是根据研制任务书确定的运载火箭性能指标和使用要求,结合材料、元器件和工艺技术水平等 条件,选出一个整体优化的总体方案,进行风洞试验,确定运载火箭的气动外形;提出火箭的总体部位安排,协调各分系统的相互关系确定箭体结构的基本结构型式 和动力装置控制系统的基本方案和性能参数;对采用新技术新材料等影响方案实现的关键项目开展预先研究,并进行原理性试验或模样试验。与此同时,根据总体技 术方案,火箭制造厂进行工艺准备,发射中心进行基本建设或技术改造,测控中心进行测控方案论证,物资供应部门组织有关厂家进行新材料、新型元器件的试制生 产。此阶段完成的标志是:完成方案设计报告,确定运载火箭的总体方案,装配出一个1:1的模样火箭;提出要进行的地面大型试验项目及飞行试验的要求;各分 系统的关键项目经原理性试验或模样试验的验证,其性能指标可以实现,可以确定各分系统的主要性能参数和技术状态,提出对各分系统的初样设计任务书及可靠性 设计指标。

第三个阶段叫做初样设计阶段。初样是指可以进行地面试验的工程样机。该阶段是运载火箭研制中工作量最大、最关键的一个阶段。其 主要工作是根据方案设计确定的总体方案及分系统初样设计任务书的要求,对各系统进行精心设计、精确计算;制造厂编制正规的工艺生产文件,装备保证产品制造 质量必需的工装夹具,并组织试制生产。这个阶段地面试验的项目很多,从单个组件、仪器设备、分系统到全系统试验,从火箭本身的试验到与发射设施的合练及与 有效载荷的协调试验等。通过工程样机的试验,进一步完善设计方案。初样设计阶段完成的标志是:经过充分的地面试验,火箭总体及各分系统的性能满足设计要 求,关键技术均已得到解决,生产工艺基本稳定,产品质量及可靠性可以得到保证。

第四个阶段叫做试样设计阶段。其主要工作是进行试样设计和 生产。试样是指可以进行飞行试验的正式样机。通过试样的飞行试验全面鉴定运载火箭的性能指标和设计、生产质量。这个阶段完成的标志是:按飞行试验大纲完成 运载火箭的飞行试验并获得成功。运载火箭飞行试验成功后便可承担正式的发射任务。由于运载火箭每次运载的有效载荷不尽相同,而不同的有效载荷会对运载火箭 提出不同的要求,如结构安排上的要求、飞行轨道的要求、飞行环境的要求等。因此,每次发射前,运载火箭都会作些适应性修改,但运载火箭的主要技术状态不允 许随便改动,必须保持稳定,以保证发射的成功。
来源:宇航出版社《叩开太空之门——航天科技知识问答》

根据航天科技公司的科普,再来看看新一代长征火箭的进度:
长征五号,仍处于初样研制阶段:

    简介:新一代运载火箭是我国新研制的大型、系列化运载火箭,将逐步完成现有运载火箭的更新换代,大幅度 提升我国运载火箭的航天运输能力,缩小与国际先进水平的差距,基本满足我国未来20—30年航天器发射的需求。该火箭按通用化、系列化、组合化原则设计, 采用液氢、液氧、煤油等无毒、无污染推进剂,采用模块化设计,降低发射成本,提高可靠性,具有很强的适应能力和市场竞争能力。
    新一代运载火箭系列的低轨运载能力覆盖1500—25000kg,地球同步转移轨道运载能力覆盖1500—14000kg,可以完成近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站和月球探测器等各类航天器的发射任务。
    新一代运载火箭基本型为带助推的两级半火箭:芯一级采用5m直径模块;助推器采用2个2.25m直径模块和2个3.35m直径模块;上面级采用改进的长征 三号甲三子级的氢氧发动机;另外采用无毒无污染辅助动力系统;整流罩直径5.2m。基本型火箭全箭总长59.5m,起飞重量643吨,起飞推力833.8 吨。

开发应用情况及项目所处阶段:工程研制的初样阶段

2010年3月初的报道:

http://lianghui2009.people.com.cn/GB/145757/11068637.html

 中国最新型的大运载火箭“长征五号”已顺利转入初样研制阶段,以确保2014年首飞目标实现。“长征五号”将满足2030年以前国内外卫星发射市场需求。
 全国政协委员、中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹3日告诉新华社记者,“长征五号”的研制,必将加速提升中国空间技术水平,满足中国未来30年至50年发展空间技术、和平开发利用空间资源的需求。

预定计划是2012年底转入试样研制阶段:

http://www.edu.cn/yun_shu_gong_jv_1134/20110304/t20110304_583768.shtml

全国政协委员、中国航天科技集团公司科技委副主任包为民今天在接受科技日报记者采访时透露,中国新一代大推力火箭“长征五号”研制进展顺利,目前已转入初样研制阶段。

包为民表示,按照计划,该项目预计2012年底转入试样研制阶段,2014年底完成首飞。至于首飞时将发射什么,目前尚未确定。

据介绍,“长征五号”于2007年获批立项,具有无毒、无污染、高性能、低成本、适应性强、安全性好、数字化设计等特点。全箭总长60.5米, 起飞重量675吨,起飞推力835吨,整流罩直径5.2米,地球同步转移轨道运载能力达10吨,综合性能指标达到国际主流运载火箭水平。


长征七号,刚刚进入初样研制阶段:

2011-11-21 15:05:26

    近日,从长征七号运载火箭初样研制工作会上获悉,长征七号运载火箭已通过中国航天科技集团公司和中国运载火箭技术研究院联合组织的初样阶段评审,现已正式 全面进入初样研制阶段。长征七号运载火箭研制工作将从提升高可靠性、质量管理和风险控制能力、运载能力、国际市场竞争力四个方面着手,全力打造精品火箭。
    作为我国新一代中型运载火箭的基本型,长征七号运载火箭采用全新三维数字化设计和制造模式,实现了技术上的新跨越,并将推动运载火箭技术加速发展。(严婷婷)


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其实这个进度已经推迟了,2008年4月庆祝五十周年华诞时就称即将进入初样阶段,预定计划是10月份,结果2009年3月才进入初样阶段:
http://news.163.com/08/0328/09/4845FIJ000011MTO.html
有中国航天科研人才“黄埔军校”之誉的中国运载火箭技术研究院第一设计部披露,中国新一代大推力、无毒无污染运载火箭“长征五号”目前方案设计阶段即将结束,将很快转入初样研制阶段。
中 国运载火箭技术研究院第一设计部四月二日迎来五十华诞,该部二十七日下午在北京举行建部五十 周年媒体见面会时透露了上述信息。该部相关负责人介绍说,该部是中国运载火箭技术研究院火箭研制总体设计单位,新型火箭研制一般均包括方案论证、方案设 计、初样研制、正样(试样)研制、航天飞行等五个阶段。

http://news.xinhuanet.com/newscenter/2008-09/27/content_10122608.htm
 她说,为了提高运载能力,中国新一代运载火箭长征五号正在方案的研制阶段。据悉,长征五号运载火箭今年10月将从方案设计阶段转为初样阶段,进行大量地面试验,随即转为试样阶段直至首飞。

http://www.ce.cn/ztpd/xwzt/09lh/zhuangao/200903/04/t20090304_18394484.shtml
从07年至今,航天专家们确定了整个火箭的关键技术、确定了一系列重大攻关项目、确定了各个系统的技术指标、确定了大型地面试验项目和关键制造技术项目, 这些先期工作已于08年10月份成功完成,09年2月正式转入初样设计阶段,在阶段转化间隙的三个月时间里进一步对火箭方案进行了优化配备。火箭可能的组 合方案一共设计了148种,在其中挑选出可以覆盖未来工程要求的46种方案,最后优化设计、提出了三种状态的六种火箭设计方案,六种方案就完全能够满足未 来载人航天、绕月工程、对地观测三个重大专项任务的需要。两年以来研究队伍做了大量的论证工作,为下一步火箭初样设计奠定了良好的基础。


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现在看来,初样转入试样的时间节点恐怕也要推迟,能否保住2014年进行首次发射的时间节点,很难说了。至于长征七号,几年前的时候号称要2013年首次发射,还想过要在长征七号和六号火箭上先验证YF-100发动机,按这个进度2013年发射基本不可能,不过抢在长征五号前面首次试射倒是还有可能的

2012年补充:
http://www.calt.com/xwzx/zyxw/20120120170710973c8b.html
2012年大火箭要做到一个实现、两个确保
2012-01-20 17:06:10

     近日,在“长征五号火箭2012年研制工作会”上提出,大火箭后续研制工作要做到一个实现、两个确保;实现按节点顺利完成转段,确保首飞节点不动摇,确保运载能力不动摇。
    2012年,大火箭研制目标是,将全面完成初样阶段研制工作,确定试样技术状态,具备转入试样研制条件。具体包括,完成以静力试验等大型试验用结构产品为代表的初样产品生产;完成助推器分离试验、电气系统匹配与电磁兼容试验等36项大型地面试验为代表的各项初样研制试验。
    2011年,大火箭首件容积最大的5米直径氢箱完成焊接下线;首次5米直径产品级间段静力试验等获得圆满成功;助推器分离试验和动力系统试车产品生产取得 了良好进展。同时,从源头抓起,识别出了单点失效模式和所涉及的产品与单点失效环节,为型号首飞成功和永保成功奠定了基础。(赵晶)
http://news.xinhuanet.com/politics/2012lh/2012-03/03/c_111598944.htm
 新华网北京3月3日电(记者查文晔 顾瑞珍)全国政协委员、中国航天科技集团公司中国运载火箭技术研究院党委书 记梁小虹3日在接受新华社记者专访时表示,中国大推力运载火箭长征五号计划在2014年实现首飞。目前,该火箭已进入初样研制的攻坚阶段,有望在今年12 月转入试样研制阶段。
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现在可以明确说长征五号没有即使转入试样了


2013年7月6日补充:
长征五号转入试样研制阶段的节点果然推迟了,而且是推迟了半年,而根据包为民的说法,原定2012年第转试样,2014年底首飞,既然试样推迟大半年,那么首飞节点保不住了很正常,所以现在的口风也将首飞推迟到2015年去了
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n214/c458369/content.html
6月29日,中国航天科技集团公司研制的具备我国目前最大运载能力的长征五号火箭,在北京成功进行助推器动力系统试车。

  这是迄今为止我国开展的最大量级火箭动力系统试车,也是最接近真实发射状态的一次地面演练。火箭单个助推模块直径为3.35米,由两台120吨液氧煤油发动机并联组成,推力达240吨,是火箭各模块中推力最大的子级。

  工业和信息化部副部长、国家国防科工局局长马兴瑞,集团公司董事长许达哲,财政部国防司巡视员陆素娟,国防科工局副局长胡亚枫,集团公司副总经理袁洁等领导现场指导试车。

  29日15点30分试车开始,5秒后“点火”指令下达,试车约3分钟。经过试验人员仔细的数据判读,许达哲现场宣布:“整个过程系统工作稳定,发动机工作正常并按照预定程序正常关机,本次试验取得圆满成功。”

  据悉,本次试车由集团公司所属十余个厂所共同参与完成,主要考核和检验助推器各系统在发动机工作条件下的匹配性、协调性和可靠性,为分析和验证设计提 供实测依据。试车的圆满成功,标志着新一代运载火箭长征五号将顺利转入试样研制阶段,为火箭在“十二五”期间实现首飞奠定了重要技术基础。

  与现役运载火箭相比,长征五号火箭采用无毒、无污染推进剂,将使我国进入空间能力提高2.5倍以上,综合技术指标达国际先进水平,肩负着我国空间站建设、探月工程三期等重大发射任务。(陈立)
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