淺析長征系列運載火箭連續成功次數破紀錄

喬夏君、褚洪杰、劉欣、張曉東、袁偉 /中國航天科技集團有限公司

“十三五”以來，長征系列運載火箭真正進入了常態化高強密度發射階段。年發射次數屢創新高，其中2018 年、2019 年、2021 年我國宇航發射次數位列世界第一。“十三五”期間，長征運載火箭累計發射135 次，較“十二五”期間86 次增長近57%。“十四五”開局以來，截至2022 年8 月底，長征系列運載火箭已完成77 次宇航發射（總發射次數達到434 次），平均約每8 天發射一次，發射成功率100%。

2022 年8 月20 日，長征系列運載火箭的第433 次成功發射，創造了連續103 次成功發射的新紀錄，打破了此前保持的102 次連續成功記錄。在連續103 次發射成功期間，長征系列運載火箭將“天和”核心艙、“天舟”貨運飛船、“神舟”載人飛船、“嫦娥“五號月球探測器、“天問”一號火星探測器等“國之重器”成功送入太空；“長征”五號B、“長征”七號等新型號運載火箭成功首飛，進一步完善了我國運載火箭型譜，覆蓋了高中低不同軌道；我國火箭低軌運載能力提升至25t，成功發射了目前我國最大單體航天器“問天”實驗艙，重約23.2t；創造了一箭22 星的多星發射和一天內連續2 次成功發射等新紀錄。

一、淺析新紀錄

自1970 年“長征”一號運載火箭發射以來，長征系列運載火箭的研制發展始終堅持把成功作為安身立命之本，不斷夯實發射成功率基礎，型號產品的質量和可靠性持續提升。截至2022 年8 月底，長征系列運載火箭發射成功率為96.6%，期間先后兩次實現連續成功過百次記錄，長征火箭年發射次數如圖1 所示。

圖1 長征系列火箭年發射次數

1.周期大幅縮短

從1996 年10 月20 日“長征”二號丁火箭成功發射第17 顆返回式衛星，至2011 年8 月16 日“長征”四號乙火箭成功發射“海洋”二號衛星長征系列運載火箭，創造了第一個連續發射成功百次紀錄（102 次），歷時15 年。自2020 年5 月5 日“長征”五號B 火箭首飛成功至2022 年8 月20 日“長征”二號丁火箭成功發射，創造了第二個連續發射成功百次紀錄（103 次），僅用時2 年3 個月。

自“十三五”末期以來，我國長征系列運載火箭正式開啟了適應高密度發射、高強度交付的研制生產模式，宇航任務發射進入“快車道”，年均發射次數從“十二五”期間的“10+”、到“十三五”期間突破“30+”、再到如今的“40+”“50+”。年發射次數的顯著增長是產品可靠性進一步提升和研制生產能力明顯提高有機結合的結果，持續的高質量保證成功，高效率完成任務，實現了高強密度發射下的連續成功。

2.新老型號結合

我國長征系列運載火箭經歷了3 代發展：第一代火箭是基于彈道導彈技術研制的，現已退役；第二代運載火箭研制開始于20 世紀90 年代，采用常規推進劑，一直活躍在軍、民、商發射市場，同時為我國載人航天、探月、北斗等多個重大工程的順利實施貢獻了重要力量；“新一代”（第三代）運載火箭，按照型譜發展規劃，以提升效能、綠色環保為主要特征，陸續進入應用發射階段，與第二代運載火箭共同作為我國進入空間能力形成的主力軍，支撐著新時期航天事業的發展。

歷史上的102 次連續成功發射全部由常規運載火箭完成。在103 次連續發射成功中，由新一代運載火箭執行的任務占比23%。我國目前正在服役的10 余型長征系列運載火箭均為此次創造連續成功新紀錄貢獻了力量，既有以“長征”二號丙、“長征”三號甲系列、“長征”四號等金牌老將為代表的第二代運載火箭，也有“長征”五號、“長征”六號、“長征”七號、“長征”八號、“長征”十一號等長征家族第三代運載火箭。其中，“長征”五號B、“長征”六號甲、“長征”七號甲、“長征”八號運載火箭均是在103 次期間完成研制首飛，并開始承擔應用發射任務。新老破百次紀錄中型號分布情況如圖2 所示。

圖2 新老破百次紀錄中型號分布情況

3.入軌重量增加

長征系列火箭102 箭完成127 顆航天器發射，發射入軌總重量276.899 t，單次平均發射重量約2.71t，單次發射重量5t 以上占比約12.74%。103次連續成功期間，長征系列火箭103 箭完成274顆航天器發射，發射入軌總重量378.235t，單次平均發射重量約3.67t，單次發射重量5t 以上占比約28.16%。

從圖3 可以看出，隨著“長征”五號、“長征”七號等新一代運載火箭陸續進入應用發射階段，大中型火箭的使用率和一箭多星任務模式的應用逐漸增多，平均單次發射入軌質量提高近40%。新一代運載火箭的服役顯著提升了我國運載火箭進入空間能力和航天器入軌效率。

圖3 新老破百次紀錄中入軌重量分布情況

4.軌道分布變化

通過對兩次連續成功破百次紀錄的任務按照軌道分布進行對比可以看出，航天器發射任務需求發生變化。其中，SSO 軌道任務占比由36.27%上升到64.08%，GTO 軌道任務占比由34.31%下降到17.48%，中低軌星座組網任務需求明顯增多，高軌任務需求下降。新老破百次紀錄中軌道分布情況如圖4 所示。

圖4 新老破百次紀錄中軌道分布情況

近年來，低軌星座項目高速發展，逐漸成為當前宇航發射服務的主要市場。隨著質量小、靈活性高的微小衛星技術的快速突破，憑借其傳輸速率快、傳輸時延低、覆蓋范圍廣等優勢，以星鏈為代表的新型低軌衛星星座掀起了各國的低軌衛星星座研制及建設熱潮。目前我國低軌衛星制造與運營領域日漸活躍，隨著現有星座計劃的持續推進和新項目陸續進入軌道部署階段，低軌小衛星發射數量仍將繼續快速增長。同時，隨著北斗導航組網任務的完成以及國外高軌發射服務合同的減少，高軌衛星發射服務占比有所下降。

二、思考與建議

1.取得的經驗

長征系列運載火箭在高密度發射態勢下，仍然能保持如此高的成功率，是近年來深入貫徹落實高質量發展理念、加快推動由“保成功、保交付、保增長”向“高質量保證成功、高效率完成任務、高效益推動航天強國和國防建設”發展模式轉變、不斷健全創新發展機制所取得明顯成效的體現。始終堅持把成功作為一切的基礎和前提，堅持把創新作為持續發展的不竭動力，堅持把改革作為高效率完成任務的重要途徑。通過全面推進精益治理體系建設、落實質量能力提升工程，持續提升運載火箭發射成功率；通過在役運載火箭技術優化升級，不斷提升火箭可靠性；通過深入推動科研生產模式轉型，依托數字化、產品化等手段不斷提升火箭研制效率。

一是全面實施產品保證體系建設。不斷夯實高質量保證成功的管理基礎，按照“體系化建設、機制化推進、領域化實施、精細化落地、專業化支撐”的思路，組建分級產品保證管理部門和專業技術支撐機構，強化風險識別與控制，完成產品保障體系初步建設并持續迭代改進；持續加強過程精細化控制，推動質量管理由事后總結向事前策劃和過程控制轉變，切實提高了質量把關的有效性和工作效率。

二是開展產品薄弱環節治理與可靠性提升。基于航天精益質量管理體系建設，型號開展了從總體、系統到單機等多層次，從設計、生產和管理等多維度的可靠性薄弱環節治理。通過對老產品“再分析、再設計、再驗證”以及系統優化和技術升級，從根源上改進薄弱環節，消除單點故障隱患，提高單機固有可靠性和系統整體可靠性。聚焦關鍵產品薄弱環節治理，開展了運載火箭管路閥門防松、防漏、防堵專項治理工作，從參數閉合、設計可靠、制造一致、操作規范、檢測覆蓋、預案完備等方面提出并落實了針對性改進工作項目。

三是注重統籌謀劃，大幅提升生產試驗能力。統籌對標發射需求，以YF-20、YF-100 發動機等共用短線產品專題計劃為抓手，確保關鍵產品交付能力逐年提升，有力地支撐了近年來常態化高頻次發射任務的順利實施。在發動機和火箭生產能力大幅躍升的基礎上，與上級和用戶有關單位緊前及時協調發射計劃，并結合質量問題歸零情況和計劃短線，科學統籌、動態調整，確保近兩年10 天內完成一次發射，適應常態化高密度發射態勢下的計劃管理機制基本形成。

四是頂層推進產品化工作，大幅推進現役火箭去型號化、去任務化工作。不斷推動產品化隊伍建設，構建運載火箭平臺架構，從頂層推進火箭狀態統一。開展了火箭慣組、地面測發設備統型論證，在役火箭慣組種類減少近50%，實現了“長征”二號丙與“長征”三號甲系列、“長征”二號丁與“長征”四號乙/丙火箭地面測發設備統型，為提高批產效率和產品可靠性奠定基礎。

五是全方位優化流程，大力推進測發效率提升。

組織實施了整星或整艙段運輸進場、減少發射場保留工序、整體更換地面設備組件、精簡測試項目等方案，積極推動發射場流程優化，新一代運載火箭發射間隔周期壓縮了25%左右，常規運載火箭發射場工作周期壓縮了30%以上，提高了工作效率；實行遠程測發新模式，實現了后方遠程技術支持、自動化測試與判讀、數據統一管理和高效利用；推行專業化測發隊伍執行發射任務，進一步提高了測發效率；推廣應用型號試驗數字化管理系統，提升發射場工作質量確認的有效性。

近年來，長征系列運載火箭在踐行新時期高質量發展要求的過程中，不斷通過技術改進、管理方法及研制理念上的創新，多型號并行研制、批量生產、高密度發射能力已有大幅提升，滿足了當前航天領域快速發展的應用需求；取得了多項舉世矚目的成果，連續創造了多項新紀錄。但對標世界一流水平和航天強國建設要求，還存在一定差距，未來還將持續增強創新驅動發展的能力，持續提升航天運輸系統綜合性能，拓展多樣化進出空間的能力。

2.啟示與建議

近年來，長征系列運載火箭在踐行新時期高質量發展要求的過程中，不斷通過技術改進、管理方法及研制理念上的創新，多型號并行研制、批量生產、高密度發射能力已有大幅提升，滿足了當前航天領域快速發展的應用需求；取得了多項舉世矚目的成果，連續創造了多項新紀錄。但對標世界一流水平和航天強國建設要求，還存在一定差距，未來還將持續增強創新驅動發展的能力，持續提升航天運輸系統綜合性能，拓展多樣化進出空間的能力。

一是加速實現運載火箭升級換代，推動更大運載能力的火箭研制。雖然我國年發射次數目前穩居世界前列，但最大運載能力、平均單次發射重量等與美國等航天強國仍存在差距。一方面需加快推進重型運載火箭的工程立項和研制進程，早日實現百噸級運載能力，大幅增強我國進入空間的能力；同時還需進一步提高新一代中大型運載火箭發射成熟度，加快更新換代步伐，充分運用一箭多星、一箭多任務發射模式，提升發射效率，不斷滿足后續星座組網為代表的大規模進入空間需求。

二是持續聚焦現有在役火箭的代內優化，開展模塊統型和性能升級。我國運載火箭長期處于科研試制狀態，型號數量多。本輪創紀錄的103 次任務中涉及型號10 余個，模塊多、技術狀態復雜，批量化生產效率有待提升，數字化手段還待豐富，各環節運行效率仍需全線提速。需持續優化模塊、精簡構型、統標統型、降低成本、提升效能，牽引火箭動力、結構、電氣、地面等核心產品統型與升級換代，滿足大規模進入空間的批量化生產、測試和發射應用新需求。同時，持續開展飛行智能化和發動機可靠性提升與健康監測等技術應用，提升火箭智能化水平和飛行可靠性。

三是加快具有重復使用特征的下一代運載火箭研制。重復使用將成為下一代運載火箭的重要特征，是運載火箭回歸“運輸”本質的重要路徑，是提高進入空間效費比最有效的技術途徑。目前，我國運載火箭重復使用技術尚處于攻關研制階段，距離工程化應用仍有較大差距，需盡快加大攻關力度和投入，推進重復使用的工程化應用，提升我國進入空間的效率和效益，支撐我國未來參與國際市場競爭和航天強國建設。

后續，長征系列運載火箭發射任務將持續高位運行，將始終保持對成功的敬畏心態，不忘初心，不斷“歸零”再重新出發。同時，隨著新一代長征系列運載火箭“家族”不斷成熟、壯大，將始終朝著高質量、高可靠和連續高效成功的方向前進，繼續高效、可靠地將各種航天器安全、精準送入預定軌道，持續刷新我國宇航發射新紀錄！▲