氢氧发动机助推高轨卫星

　　“长征”三号是三级运载火箭，采用“长征”二号作为其一级、二级，对于第三级，当时有两套方案。一套是采用液氢/液氧发动机，另一套是采用常规燃料的发动机。“当时我们院研制的是氢氧发动机，那时国外的氢氧发动机已经搞起来了，而我们刚开始，也不敢弄很大，先做了个实验性的，只有4个喷管，每个喷管的推力1吨多。”茹家欣说。

　　使用常规燃料的发动机，一公斤燃料能够产生300公斤推力，而氢氧发动机一公斤燃料可产生将近440公斤的推力。优点不言而喻，但难题同样明显。摆在研制人员面前的难题是氢氧发动机在高空的二次点火。

　　“长征”三号第一次发射，就因氢氧发动机二次点火不成功而失败。“长征”三号的二级火箭关机时，还没有进入轨道，需要三级火箭第一次点火，工作几百秒后进入停泊轨道。由于“长征”三号要发射的地球同步轨道卫星的轨道必须处于赤道上空，所以在进入停泊轨道后，火箭还要依靠惯性向赤道飞行。当进入赤道上空时，三级发动机二次点火加速，使卫星速度达到10.3公里/秒，逐渐飞行到36000公里高度。但由于二次点火不成，造成发射失败。后来查找原因，发现是由于发动机温度没控制好，造成点火失败。

　　发现问题后，研制人员改进了发动机冷却时的程序，加大了用于冷却发动机的液氢、液氧用量，有效地改善了发动机二次点火的条件。4个月之后，火箭第二次发射取得圆满成功。“长征”三号发射成功后，在实验性氢氧发动机的基础上，新的大推力氢氧发动机被开发出来。

　　随着新的氢氧发动机的研制，一个新的火箭型号“长征”三号甲诞生。“长征”三号甲的三级火箭装备了2台80千牛氢氧发动机，推力将近160千牛。并且采用了新型的“四框架平台”取代原来的“三框架平台”来控制火箭的姿态，使火箭由原来只能做抬头低头的动作，发展到卫星要求调整到什么姿态，就能调整到什么姿态。自首飞以来，长三甲发射了多颗卫星，成功率百分之百，有“金牌火箭”之称。在此基础上，还发展出“长征”三号乙和“长征”三号丙等型号火箭。

　　另外，我国还研制出了“长征”四号系列火箭，这是一种与“长征”三号类似的三级火箭，不同的是其第三级采用了常温液体火箭发动机，主要用来发射太阳同步轨道卫星。

　　呼之欲出的新一代“长征”

　　“长征”系列运载火箭满足了我国目前各种卫星和载人飞船的发射要求，但与先进国家相比，仍有一定差距，而我国已经开始实施的探月工程和深空探测计划等，也对火箭技术提出了更高的要求。

　　据了解，目前我国的“长征”五号和“长征”七号(代号暂定)系列火箭正在紧锣密鼓地研制中。新一代的运载火箭采用两种发动机--氢氧发动机和液氧/煤油发动机。其中，芯级火箭使用单台70吨推力的氢氧发动机，一级火箭可以装四台。而助推器则使用液氧/煤油发动机，每台推力能达到120吨。而火箭上可以捆绑4个助推器。推力相当可观。

　　不同于前面的二级和三级火箭，新型的“长征”五号火箭是向“一级半”和“二级半”发展。茹家欣解释说，芯级火箭算一级，助推器算一级，但助推器由于是在地面点火，因此只能算半级。一级半火箭用来发射低轨道卫星，而发射高轨道卫星需要再加一级，用二级半火箭运载。

　　茹家欣说，火箭趋势是向低级数发展，因为从安全的角度去考虑，级数越多越不可靠。早期由于火箭发展技术比较低，只有通过增加火箭级数的办法来增加飞行的高度和距离，没有其他办法。而现在随着发动机性能的提高和结构的减轻，可以使用更少的级数来完成任务，因此我国新一代火箭便是按照这个思路来研制。

　　新研制的“长征”七号，未来将替代目前的载人运载火箭“长征”二号F。王国辉目前的主要工作，就是负责“长征”七号的总体设计。他说，“长征”七号的运载能力更大，原来的“长征”二号F的运载能力为8.5吨，而 “长征七号”则达到13.5吨。除了用作载人运载火箭，王国辉表示，还要在这个基础上作系列化的发展，使其具备发射多种卫星和飞船的能力。

　　对于新一代火箭，王国辉和茹家欣这新老两代航天人都有着自己的期许。茹家欣说，我国现役的火箭，都是以75吨发动机为基础研制出来的，已经使用了40多年，应当有新的技术来替代它。非常希望新的火箭能早点造出来。王国辉的目标则是希望目前在飞的火箭能够确保每次都发射成功。研制中的火箭能够按时完成工作，首飞不出问题，达到任务的要求。

　　2013年，“长征”七号将首飞。1年后，“长征”五号首飞。伴随着新一代火箭的升空，我国运载火箭的能力和水平将得到全面提升，并大大增强我国火箭的国际竞争力，实现我国航天运载技术的跨越式发展。