關(guān)于重型運(yùn)載火箭若干問(wèn)題的思考

龍樂(lè)豪 , 鄭立偉

(1.中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院,北京 100076；2.北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 北京 100076)

關(guān)于重型運(yùn)載火箭若干問(wèn)題的思考

龍樂(lè)豪1, 鄭立偉2

(1.中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院,北京 100076；2.北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 北京 100076)

重型運(yùn)載火箭涉及眾多關(guān)鍵技術(shù)，研制難度大，研制周期長(zhǎng)。針對(duì)重型運(yùn)載火箭研制過(guò)程中的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了思考，包括動(dòng)力類(lèi)型選擇、重型火箭模態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)、測(cè)發(fā)模式以及產(chǎn)業(yè)基地布局與建設(shè)等方面，提出重型運(yùn)載火箭后續(xù)研制過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)措施設(shè)想。

重型運(yùn)載火箭；模態(tài)試驗(yàn)；動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)；測(cè)發(fā)模式

0 引言

重型運(yùn)載火箭(代號(hào)CZ-9)是我國(guó)建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志，是實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”發(fā)展目標(biāo)中的重大科技創(chuàng)新活動(dòng)，也可能是我國(guó)化學(xué)推進(jìn)最大能力的終極火箭型號(hào)。

經(jīng)過(guò)近10年的論證，我國(guó)重型運(yùn)載火箭的總體方案已經(jīng)基本收斂，該總體方案已獲得國(guó)家國(guó)防科工局等上級(jí)單位認(rèn)可，進(jìn)入關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、方案深化論證及方案設(shè)計(jì)階段，并取得了以10米級(jí)直徑整體鍛環(huán)[1]、500噸級(jí)推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵與發(fā)生器聯(lián)試[2]、3米直徑分段裝藥固體發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)成功[3]為代表的階段性成果，為后續(xù)工程研制奠定了初步基礎(chǔ)。由于重型火箭幾何尺寸、整體規(guī)模大，在研制過(guò)程中必將面臨很多新問(wèn)題需要研究，本文針對(duì)重型火箭動(dòng)力類(lèi)型選擇、全箭振動(dòng)試驗(yàn)、動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)、測(cè)試發(fā)射模式、產(chǎn)業(yè)基地布局與建設(shè)等問(wèn)題進(jìn)行了探討。

1 總體構(gòu)型中發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇

1.1 國(guó)外情況

動(dòng)力系統(tǒng)是運(yùn)載火箭的核心組成部分，選擇了某種發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭的基本性能就確定了。按照國(guó)外重型火箭研制歷史來(lái)看，美國(guó)土星V運(yùn)載火箭為三級(jí)串聯(lián)構(gòu)型，各級(jí)分別采用了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)、不同型號(hào)的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)；俄羅斯N-1火箭為四級(jí)串聯(lián)構(gòu)型，各模塊動(dòng)力系統(tǒng)均采用了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)；美國(guó)航天飛機(jī)采用了固體助推器和氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的并聯(lián)構(gòu)型；能源號(hào)火箭助推器采用了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)、芯一級(jí)采用了氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)；美國(guó)星座計(jì)劃中的戰(zhàn)神5火箭為并聯(lián)構(gòu)型，采用了固體助推器，芯一級(jí)和芯二級(jí)采用了氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)；美國(guó)在研的SLS 1火箭為并聯(lián)構(gòu)型，助推器采用固體發(fā)動(dòng)機(jī)，芯級(jí)采用了氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)。

縱觀國(guó)外重型運(yùn)載火箭，各國(guó)采用的動(dòng)力類(lèi)型各不相同，但從構(gòu)型發(fā)展規(guī)律來(lái)看，各國(guó)均由最初的串聯(lián)構(gòu)型發(fā)展為捆綁助推器的并聯(lián)構(gòu)型；而對(duì)于并聯(lián)構(gòu)型，助推器動(dòng)力類(lèi)型主要集中為液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)或者固體發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。

1.2 重型火箭動(dòng)力類(lèi)型選擇

根據(jù)人類(lèi)已經(jīng)達(dá)到的火箭推進(jìn)技術(shù)水平，重型運(yùn)載火箭采用并聯(lián)構(gòu)型的總體方案顯然是合理的。但并聯(lián)方案中的助推器采用液體還是固體推進(jìn)劑，往往要根據(jù)各國(guó)不同的工業(yè)技術(shù)水平而定，事實(shí)上美國(guó)采用固體助推為主，而蘇聯(lián)/俄羅斯幾乎只采用液體助推器。鑒于重型火箭最主要的特征之一是運(yùn)載能力大，因而要求推力也大；而實(shí)現(xiàn)大推力最簡(jiǎn)單有效的辦法是采用固體火箭助推器，從理論上講，其推力大小與裝藥量成正比，只要多裝藥就可實(shí)現(xiàn)大推力的要求。相對(duì)大推力的液體火箭助推器，固體火箭助推器研制難度小得多、投入也少，目前我國(guó)已掌握研制千噸級(jí)推力固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的密封、分段裝藥等關(guān)鍵技術(shù)，另外采用固體助推器還有利于寓軍于民、軍民融合方針的實(shí)現(xiàn)，因此，固體助推器是最簡(jiǎn)單也是最容易實(shí)現(xiàn)的方案。同時(shí)也應(yīng)同步開(kāi)展大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在適當(dāng)時(shí)機(jī)作出最終選擇。

在21世紀(jì)初的今天，研制CZ-9一定要注重經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合性能，廉價(jià)是重要指標(biāo)之一，不應(yīng)單純追求技術(shù)進(jìn)步。以芯一級(jí)(或芯二級(jí))氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)方式為例，能用簡(jiǎn)單可靠、研制難度小的燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)就不用高壓補(bǔ)燃循環(huán)方式。因?yàn)楹笳唠m然技術(shù)先進(jìn)但研制基礎(chǔ)差、難度大、投入高，而其對(duì)火箭運(yùn)載能力的提高僅約4%，可謂得不償失。

2 全箭動(dòng)特性獲取

2.1 國(guó)外情況

運(yùn)載火箭的動(dòng)特性獲取主要有3類(lèi)試驗(yàn)方法，包括全尺寸模態(tài)試驗(yàn)、縮比模型和部段模態(tài)試驗(yàn)。自20世紀(jì)50年代開(kāi)始，國(guó)外的運(yùn)載火箭模態(tài)試驗(yàn)經(jīng)歷了全尺寸試驗(yàn)—縮比試驗(yàn)—部段試驗(yàn)的發(fā)展歷程，美國(guó)、歐洲幾類(lèi)典型運(yùn)載火箭的模態(tài)試驗(yàn)情況[4]如下：

1)土星I號(hào)開(kāi)展了1/5縮比尺寸的模型動(dòng)特性試驗(yàn)和全尺寸的動(dòng)特性試驗(yàn)，并將二者結(jié)果進(jìn)行比較，為達(dá)到計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，在并聯(lián)貯箱位置進(jìn)行三維建模。

2)大力神3運(yùn)載火箭開(kāi)展了1/5縮比尺寸的模態(tài)試驗(yàn)，用以修正理論模型。

3)土星V號(hào)運(yùn)載火箭分別進(jìn)行了1/10、1/40尺寸的縮比模型模態(tài)試驗(yàn)，并在馬歇爾航天中心采用油氣支撐方案進(jìn)行了全尺寸的全箭模態(tài)試驗(yàn)[5]。

4)航天飛機(jī)研制過(guò)程中也分別進(jìn)行了1/4、1/8、1/15和全尺寸的模態(tài)試驗(yàn)[6]。

5)阿里安火箭的模態(tài)計(jì)算采用PERMAS軟件包，對(duì)各部段進(jìn)行了精細(xì)化建模，并用自由界面模態(tài)綜合法計(jì)算全箭的三維模態(tài)特征，未進(jìn)行全尺寸的全箭模態(tài)試驗(yàn)，僅進(jìn)行了部段的模態(tài)試驗(yàn)和靜力試驗(yàn)用以修正精細(xì)化的部段模型。

6)戰(zhàn)神1號(hào)進(jìn)行了逃逸模塊和二子級(jí)模塊的模態(tài)試驗(yàn)用以修正模型，并進(jìn)行了發(fā)射平臺(tái)豎立狀態(tài)的全箭模態(tài)試驗(yàn)，以對(duì)全箭模型進(jìn)行驗(yàn)證[7]。

2.2 對(duì)CZ-9動(dòng)特性獲取的思考

CZ-9采用9.5m芯級(jí)直徑、7.5m芯級(jí)直徑、5m助推直徑、起飛質(zhì)量超過(guò)4000t，我國(guó)現(xiàn)有試驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備已不能滿(mǎn)足開(kāi)展全尺寸模態(tài)試驗(yàn)的條件。從國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)看，全尺寸模態(tài)試驗(yàn)方法是成熟的，沒(méi)有任何技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，但試驗(yàn)設(shè)施龐大、利用率極低。我們?nèi)粢?guī)劃新建模態(tài)試驗(yàn)設(shè)施，必然存在耗資巨大、建設(shè)周期長(zhǎng)等難題。因而CZ-9若采用全尺寸模態(tài)試驗(yàn)方案，雖然技術(shù)上成熟，但顯然不是經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化的途徑。

縮比模型模態(tài)試驗(yàn)自土星I號(hào)的研究開(kāi)始，進(jìn)行了1/5的縮比模型試驗(yàn)，縮比的要素包括尺寸、質(zhì)量和剛度，并以縮比模型試驗(yàn)結(jié)果代替了全尺寸試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行修正。實(shí)際在縮比模型研制中，尺寸和質(zhì)量縮比相對(duì)簡(jiǎn)單，剛度縮比存在一定的難度，需要通過(guò)材料屬性和厚度等進(jìn)行修正。但在土星Ⅴ號(hào)和航天飛機(jī)研制中，NASA進(jìn)行縮比模型試驗(yàn)的同時(shí)又進(jìn)行了全尺寸模態(tài)試驗(yàn)。文獻(xiàn)[5]中提及利用縮比模型試驗(yàn)無(wú)法取代全尺寸模態(tài)試驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，就是慣性器件安裝位置的振型斜率測(cè)量問(wèn)題。

子結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)與模態(tài)綜合技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)始于阿里安4運(yùn)載火箭，通過(guò)建立較高精度的三維動(dòng)特性模型，利用模態(tài)綜合技術(shù)將各個(gè)三維模型部段組裝成為火箭總體特性。由于未進(jìn)行全尺寸全箭模態(tài)試驗(yàn)，所以阻尼數(shù)據(jù)和局部振型斜率難以確定，因此必需進(jìn)行必要的部段試驗(yàn)。阿里安5火箭同樣采用了該方案。

綜上所述，采用模態(tài)綜合技術(shù)方法獲取模態(tài)特性，已經(jīng)過(guò)了國(guó)外火箭型號(hào)成功應(yīng)用的驗(yàn)證。對(duì)CZ-9整箭模態(tài)的獲取，是采用子結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)加模態(tài)綜合辦法的時(shí)候了，再不應(yīng)該有絲毫的猶豫。

3 動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)

3.1 國(guó)外情況

動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)是新研制火箭飛行試驗(yàn)之前一項(xiàng)最重要的大型地面試驗(yàn)，目的是考核火箭子級(jí)方案(特別是動(dòng)力輸送系統(tǒng))的正確性、工作協(xié)調(diào)性。從美國(guó)、俄羅斯等國(guó)運(yùn)載火箭的研制歷程來(lái)看，動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)或類(lèi)似的試驗(yàn)也是運(yùn)載火箭研制過(guò)程必不可少的環(huán)節(jié)。

動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)必須有相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)施支撐，但試驗(yàn)設(shè)施的建設(shè)方式多種多樣，沒(méi)有定式。各個(gè)國(guó)家依據(jù)研制周期、研制經(jīng)費(fèi)、原有設(shè)施技術(shù)狀況、科研機(jī)構(gòu)布局特點(diǎn)、火箭運(yùn)輸方式、氣象和環(huán)境特點(diǎn)等因素綜合考慮，有的建立專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)臺(tái)，有的利用原有試驗(yàn)臺(tái)改造，也有利用原有發(fā)射臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。美國(guó)、俄羅斯兩個(gè)航天實(shí)力雄厚的國(guó)家，在運(yùn)載火箭發(fā)展早期都建立了大噸位的動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)臺(tái)，滿(mǎn)足相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)多個(gè)型號(hào)研制的需要。這些試驗(yàn)臺(tái)一般還可兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)研制試驗(yàn)，如美國(guó)斯坦尼斯航天中心的B試驗(yàn)臺(tái)、俄羅斯的101和102試驗(yàn)臺(tái)。美國(guó)德?tīng)査?火箭的通用芯級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)即是在B-2試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的，該試驗(yàn)臺(tái)曾經(jīng)承擔(dān)過(guò)土星Ⅴ號(hào)和航天飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)。阿里安5一子級(jí)是利用阿里安5發(fā)射臺(tái)進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)，而沒(méi)有專(zhuān)門(mén)建造動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)臺(tái)；H-ⅡA火箭二子級(jí)利用了位于田代試驗(yàn)場(chǎng)的原H-Ⅰ二子級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)設(shè)施，但因試驗(yàn)臺(tái)承載能力和試驗(yàn)基地的地域所限，其一子級(jí)和液體助推器的動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)則在吉信發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行。

3.2 CZ-9動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)臺(tái)建設(shè)

重型運(yùn)載火箭有多個(gè)模塊，各模塊開(kāi)展動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)是必要的。但利用我國(guó)原有動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)臺(tái)改建已不是合理的方案；應(yīng)該依據(jù)現(xiàn)有研制能力布局、海南發(fā)射場(chǎng)的已有設(shè)施與氣候特點(diǎn)等因素綜合考慮，力求取得最優(yōu)效果。也許直接用子級(jí)(或半箭)飛行演示驗(yàn)證試驗(yàn)的方法，來(lái)替代專(zhuān)用的動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)臺(tái)更為合理。

4 測(cè)發(fā)模式

4.1 國(guó)外情況

火箭在發(fā)射場(chǎng)的技術(shù)準(zhǔn)備工作主要包括產(chǎn)品組裝、測(cè)試、轉(zhuǎn)運(yùn)，通過(guò)這3個(gè)項(xiàng)目基本上能反映火箭的技術(shù)狀態(tài)、地面設(shè)施設(shè)備和發(fā)射場(chǎng)總體布局的特點(diǎn)。對(duì)于運(yùn)載火箭，一般選用地面固定場(chǎng)坪垂直發(fā)射方式，目前各國(guó)常用的測(cè)發(fā)模式有3種[8]。

(1)“三垂”模式

即垂直總裝、垂直測(cè)試、垂直運(yùn)輸，如土星Ⅴ、航天飛機(jī)、宇宙神5、阿里安5、CZ-2F、CZ-5、CZ-7、H-II 等火箭采用該模式。

火箭各部段及設(shè)備在總裝廠房完成單元測(cè)試后，垂直總裝在活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)上，綜合測(cè)試后，火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)，在發(fā)射區(qū)火箭進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試后進(jìn)入發(fā)射準(zhǔn)備階段。

該方案最大的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)區(qū)及發(fā)射區(qū)測(cè)試均采用同一套前端測(cè)試設(shè)備，在運(yùn)輸時(shí)測(cè)試狀態(tài)不斷開(kāi)，可確保技術(shù)區(qū)的測(cè)試狀態(tài)及測(cè)試結(jié)果有效，有效降低火箭在發(fā)射區(qū)的工作時(shí)間。但該方案對(duì)地面設(shè)施和設(shè)備要求高，需建設(shè)高大的垂直總裝廠房，對(duì)活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)及鐵軌、地基要求高，地面設(shè)施復(fù)雜、龐大、造價(jià)高。

考慮到重型火箭規(guī)模大，為縮短火箭在發(fā)射區(qū)的工作時(shí)間，貯箱、氣瓶置換工作應(yīng)該在技術(shù)區(qū)內(nèi)完成；在發(fā)射區(qū)，主要進(jìn)行綜合測(cè)試、推進(jìn)劑加注等工作。

(2)“兩平兩垂”模式

即水平測(cè)試、水平運(yùn)輸、垂直總裝、垂直測(cè)試，如德?tīng)査?、CZ-2C系列、CZ-3A系列和CZ-4系列等火箭采用該模式。

在技術(shù)區(qū)建設(shè)水平準(zhǔn)備廠房，在發(fā)射區(qū)建設(shè)固定發(fā)射臺(tái)、固定勤務(wù)塔和臍帶塔，發(fā)射場(chǎng)坪下建設(shè)地下的前端設(shè)備間，不需要活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)。火箭各部段在技術(shù)區(qū)水平準(zhǔn)備廠房完成安裝測(cè)試后，通過(guò)公路運(yùn)輸車(chē)將各級(jí)運(yùn)往發(fā)射區(qū)，用勤務(wù)塔上的吊車(chē)將各級(jí)火箭、星罩組合體垂直吊裝對(duì)接在發(fā)射臺(tái)上，經(jīng)過(guò)測(cè)試后進(jìn)行加注發(fā)射。

該方案最大的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單，對(duì)發(fā)射設(shè)備要求較低，火箭運(yùn)輸條件低，但該模式火箭在發(fā)射區(qū)占位時(shí)間長(zhǎng)，每?jī)纱伟l(fā)射時(shí)間間隔長(zhǎng)，對(duì)海南自然環(huán)境適應(yīng)能力差。而且發(fā)射區(qū)塔架規(guī)模龐大，實(shí)現(xiàn)較為困難，重型火箭高度約100m，在室外露天吊裝也存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

(3)“三平”模式

即水平對(duì)接、水平測(cè)試、水平運(yùn)輸，如能源號(hào)、暴風(fēng)雪號(hào)、質(zhì)子號(hào)、法爾肯9和天頂號(hào)海射火箭等火箭采用該模式。

在技術(shù)區(qū)水平準(zhǔn)備廠房?jī)?nèi)完成箭體組裝、有效載荷對(duì)接、綜合測(cè)試后，整體水平狀態(tài)轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射區(qū)，一般是用履帶車(chē)通過(guò)公路運(yùn)輸。到發(fā)射區(qū)后進(jìn)行火箭整體起豎、箭地連接、加注、發(fā)射。

此方案的優(yōu)點(diǎn)是可以避免在技術(shù)區(qū)建設(shè)高大的垂直總裝測(cè)試廠房，發(fā)射區(qū)地面設(shè)備較為簡(jiǎn)單，而且對(duì)運(yùn)輸?shù)缆芬筝^低，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)所用的運(yùn)輸車(chē)輛與三垂模式相比，較經(jīng)濟(jì)。但是，需要突破重型火箭整體起豎、箭體及有效載荷水平組裝等技術(shù)。另外，到發(fā)射區(qū)還要進(jìn)行箭地連接，所以在發(fā)射區(qū)的工作時(shí)間也較長(zhǎng)。

綜上，俄羅斯重型火箭主要采用三平測(cè)發(fā)模式，美國(guó)主要采用三垂測(cè)發(fā)模式，表明兩種測(cè)發(fā)模式都可行。

4.2 CZ-9測(cè)發(fā)模式分析

重型運(yùn)載火箭采用任何一種模式在技術(shù)上均是可行的，當(dāng)前的任務(wù)是要深入進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性論證。通過(guò)初步論證，無(wú)論是三平模式還是三垂模式，對(duì)于CZ-9而言，不存在不可逾越的技術(shù)難題；但三垂模式可以繼承新一代運(yùn)載火箭的研制經(jīng)驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)，可優(yōu)先考慮采用。但后續(xù)要考慮在發(fā)射區(qū)建設(shè)簡(jiǎn)易勤務(wù)塔或者活動(dòng)勤務(wù)塔，甚至可以取消發(fā)射區(qū)勤務(wù)塔，并重點(diǎn)開(kāi)展發(fā)射活動(dòng)平臺(tái)的技術(shù)方案攻關(guān)，在確保可靠性的同時(shí)盡力減小活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)的規(guī)模。

5 產(chǎn)業(yè)基地布局與建設(shè)

CZ-9大部段生產(chǎn)、總裝、總測(cè)及大型地面試驗(yàn)應(yīng)該放在何處進(jìn)行？綜合考慮有天津臨港與海南文昌兩地可供選擇，進(jìn)一步分析認(rèn)為文昌地區(qū)更具優(yōu)勢(shì)。我們完全可以CZ-9為契機(jī)，在海南建設(shè)航天軍民融合的產(chǎn)業(yè)化基地，這樣既是踐行國(guó)家軍民融合戰(zhàn)略方針的實(shí)際行動(dòng)，也可以帶動(dòng)我國(guó)航天運(yùn)輸系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)。此基地應(yīng)有較完整的研制流程，在承擔(dān)國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)任務(wù)的同時(shí)，重點(diǎn)發(fā)展航天運(yùn)輸系統(tǒng)的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)和軍民融合產(chǎn)業(yè)。

產(chǎn)業(yè)化基地具有研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、總裝、總測(cè)以及服務(wù)等能力，應(yīng)是軍民融合、產(chǎn)業(yè)聚集、集成創(chuàng)新的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，致力于CZ-9等重大專(zhuān)項(xiàng)任務(wù)完成和航天運(yùn)輸系統(tǒng)的市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)“經(jīng)營(yíng)規(guī)模化、設(shè)施現(xiàn)代化、管理科學(xué)化、發(fā)展國(guó)際化”的目標(biāo)。主營(yíng)業(yè)務(wù)包括：

(1)CZ-9總裝、測(cè)試與發(fā)射

包括Ф9.5m、Ф7.5m芯級(jí)貯箱焊接、裝備和檢測(cè)，Ф9.5m、Ф7.5m芯級(jí)大部段鉚接裝配，整箭總裝和測(cè)試，總體和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的大型地面試驗(yàn)，如動(dòng)力系統(tǒng)試車(chē)(或半箭演示飛行驗(yàn)證)、模態(tài)試驗(yàn)，并執(zhí)行重型火箭的發(fā)射任務(wù)等。

(2)新一代運(yùn)載火箭的發(fā)射服務(wù)和軍品型號(hào)前方任務(wù)保障

執(zhí)行CZ-5、CZ-5B、CZ-6、CZ-7和CZ-8等新一代運(yùn)載火箭高密度發(fā)射及其他國(guó)防重點(diǎn)任務(wù)保障，并逐步承擔(dān)它們的總裝、測(cè)試、靶場(chǎng)地面設(shè)備更新維護(hù)等任務(wù)。

(3)軍用技術(shù)向民用產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化

包括大型空間站、登月飛船等大直徑結(jié)構(gòu)加工，面向東南亞及全國(guó)大直徑結(jié)構(gòu)件高端加工，航天及軍用技術(shù)向民用產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，如海工設(shè)備等，并承辦國(guó)內(nèi)外航天學(xué)術(shù)交流和培訓(xùn)等。

(4)商業(yè)化運(yùn)作和國(guó)際化發(fā)展

嘗試通過(guò)混合所有制創(chuàng)新經(jīng)營(yíng)管理模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、經(jīng)營(yíng)權(quán)分離，引入社會(huì)資本，使用現(xiàn)代化管理理念，降低火箭成本。

為航天國(guó)際化發(fā)展提供新機(jī)遇，為國(guó)外在海南發(fā)射提供技術(shù)服務(wù)，包括建成開(kāi)放型東方國(guó)際航天港，承接國(guó)外火箭在海南發(fā)射任務(wù)；完成對(duì)海外發(fā)射場(chǎng)的直接管理，打造航天國(guó)際化業(yè)務(wù)的前沿陣地；定期召開(kāi)中國(guó)航天發(fā)展論壇、文昌國(guó)際航天論壇等高端會(huì)議，提高知名度。

6 結(jié)束語(yǔ)

CZ-9關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及方案深化論證階段已獲得部分成果，但其研制過(guò)程中將面臨諸多難題需要攻關(guān)解決。通過(guò)對(duì)國(guó)外運(yùn)載火箭研制情況進(jìn)行調(diào)研，針對(duì)我國(guó)重型運(yùn)載火箭研制中幾個(gè)重大問(wèn)題進(jìn)行了初步思考，僅為一孔之言，期望有助于CZ-9后續(xù)研制工作的順利推進(jìn)。

[1] 中鋁西南鋁為長(zhǎng)征五號(hào)箭體結(jié)構(gòu)提供90%以上鋁材[J].中國(guó)有色金屬, 2016(22):22.

[2] 張平.航天科技集團(tuán)六院 500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)試獲成功[N]. 中國(guó)航天報(bào),2016-08-05.

[3] 司馬.中國(guó)航天60周年(一) 登天有路箭為梯[J]. 國(guó)際太空,2016(9):8-16.

[4] 《世界航天運(yùn)載器大全》編委會(huì).世界航天運(yùn)載器大全(第2版)[M]. 北京:中國(guó)宇航出版社, 2007.

[5] Grimes P J, McTigue L D, Riley G F, et al. Advancements in structural dynamic technology resulting from Saturn V programs, Vol.II[R]. NASA CR-1540, 1970.

[6] Blanchard U J, Miserentino R, Leadbetter S A. Experimental investigation of the vibration characteristics of a model of an asymmetric multielement space shuttle[R]. NASA TN D-8448, 1977.

[7] BuehrleR D,Templeton J D, Reaves M C,et al. Ares I-X launch vehicle modal test overview[C]. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series, 2011.

[8] 蔡遠(yuǎn)文,王華, 彭明偉.測(cè)試發(fā)射技術(shù)及其在軍事航天中的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 航天控制, 2003(1):59-64.

Consideration of Some Issues on the Heavy Launch Vehicle

LONG Le-hao1, ZHENG Li-wei2

(1. China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing 100076, China;2. Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering, Beijing 100076,China)

The heavy launch vehicle (HLV) relates to many key technologies in that it is a long term and difficult project. In this study, for the heavy launch vehicle development, several considerations are provided such as the propellant type, the modal test design, the engine system test, the mode of test and launch, and the location for HLV production and construction. It also suggests the main key technologies and solutions for HLV in the future development.

Heavy launch vehicle; Modal test; Engine system test; Mode of test and launch

2017-03-15；

2017-03-31

龍樂(lè)豪(1938-)，男，中國(guó)工程院院士，主要從事運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)研究。

V421

A

2096-4080(2017)01-0008-05