一种中型运载火箭的制作方法

阅读：评论：0

1.本公开涉及一种运载火箭，特别涉及一种中型运载火箭，属于运载火箭总体设计技术领域。

背景技术：

2.当前我国已形成十余种运载火箭型号，其中，主要承担近地轨道载荷发射任务的中型液体运载火箭包括cz-2c、cz-2d、cz-4b、cz-4c、cz-6a、cz-7、cz-8等7型火箭，leo运载能力覆盖4～14吨，sso运载能力覆盖1.5～5吨。上述火箭在可靠完成发射任务的同时也附带产生新的挑战：一是从运载能力分布看，火箭运载能力梯度有较大重叠，cz-2c、cz-2d、cz-4b、cz-4c四型火箭运载能力相当，leo最大运载能力约4吨，cz-6a、cz-8运载能力相当，leo最大运载能力约8吨；二是从运载火箭构型看，上述7种火箭存在两级、两级半、三级等三种构型，箭体直径涵盖2.25m、2.9m、3m、3.35m，全箭发动机数量2台到10台不等，推进剂种类包括固体推进剂、常规推进剂以及液氧煤油、液氢液氧等低温推进剂，构型复杂、模块类型多，同时，上述火箭构型的整流罩直径最大为4.2m，无法满足东四增强、东五平台等后续新研大包络卫星发射需求；从经济性上来看，上述火箭模块类型和发动机类型较多，不利于火箭的批量生产、批次降价，且火箭采购成本差别较大，构型简单、发动机数量较少的火箭运载能力偏低，运载能力高的火箭采购成本也大幅增加。

技术实现要素：

3.本公开的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了部分或全部解决上述技术问题，提出一种中型运载火箭。
4.本公开的目的是通过以下技术方案实现的。
5.一种中型运载火箭，包括依次串联连接的芯一级、芯二级和整流罩；芯级直径为4.2m。
6.有益效果
7.本公开提供的中型运载火箭，通过统一芯级直径为4.2m，可以较少的火箭模块类型数量，实现运载能力梯度覆盖，满足各类卫星近地轨道发射需求，尤其是目前仅能由大型运载火箭承载的大质量、大包络卫星发射需求，提高了运载火箭任务适应能力，提高可靠性和经济性。
附图说明
8.图1为本公开实施例提供的一种中型运载火箭结构示意图；
9.图2为本公开实施例提供的又一种中型运载火箭结构示意图。
具体实施方式
10.以下将结合附图所示的具体实施方式对本公开进行详细描述。但这些实施方式并
不限于本公开，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本公开的保护范围内。
11.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
12.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
13.为对本公开实施例的目的、技术方案和优点进行说明，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
14.技术术语：
15.两级构型，是指火箭整流罩下面的芯级部段仅由芯一级和芯二级组成，芯一级没有捆绑助推器。
16.两级半构型，是指火箭整流罩下面的芯级部段仅由芯一级和芯二级组成，芯一级捆绑有助推器。
17.三级构型，是指火箭整流罩下面的芯级部段由芯一级、芯二级和芯三级组成，芯一级没有捆绑助推器。
18.三级半构型，是指火箭整流罩下面的芯级部段由芯一级、芯二级和芯三级组成，芯一级捆绑有助推器。
19.参见图1-图2，本公开提供了一种中型运载火箭，该运载火箭包括依次串联连接的芯一级1、芯二级2和整流罩3；其特征在于：芯级直径为4.2m。
20.本公开针对现有承担近地轨道载荷发射任务的中型液体运载火箭种类多、构型复杂、模块类型多，整流罩直径最大仅有4.2m的问题，提供一种新的运载火箭构型规格方案，基于一款大推力运载火箭发动机，通过将芯级直径改进为4.2m，即芯一级和芯二级直径均为4.2米。可以以较少的火箭模块类型数量，实现运载能力梯度覆盖，满足大质量、大包络卫星发射需求，提高经济性。
21.通过理论分析及仿真验证，当芯级直径为4.2米时，一方面从空气动力学、飞行力学等多学科分析能够满足将载荷送入预定轨道的发射要求，另一方面相比3.35米直径芯级可以装载更多推进剂，实现运载能力梯度覆盖，最后，直径的改变不影响现有火箭结构及其连接关系，可以最小的改进实现火箭整体性能的提升。
22.作为一种具体实现方式，芯一级1发动机采用300吨级液氧煤油发动机4，芯二级2发动机采用18吨级液氧煤油发动机5。
23.通过上述发动机配置可使本公开提供的运载火箭不但能够覆盖现有7型运载火箭覆盖的近地轨道运载能力，还能够提高sso运载能力。
24.作为一种具体实现方式，整流罩3直径最大达5.2m。
25.现有各型运载火箭可适配的整流罩直径最大为4.2m，本公开提供的运载火箭根据任务可选配现有各种整流罩直径，如3.35m、4.2m、4.8m、5.2m等。即本公开提供的运载火箭可适配整流罩直径最大达5.2m，不但可满足当前各类载荷发射任务，还为未来发展提供了空间。
26.举个例子，如图1所示，为本公开提供的一种中型运载火箭，包括依次串联连接的芯一级1、芯二级2和整流罩3；芯级直径为4.2m；芯一级1安装1台300吨级液氧煤油发动机4，芯二级2安装1台18吨级液氧煤油发动机5。该型火箭leo运载能力约5吨，sso运载能力约3吨。飞行过程中运载火箭按照芯一级、整流罩、芯二级的顺序依次分离。
27.如图2所示，为本公开提供的又一种中型运载火箭，包括依次串联连接的芯一级1、芯二级2和整流罩3；芯级直径为4.2m；芯一级1安装2台300吨级液氧煤油发动机4，芯二级2安装1台18吨级液氧煤油发动机5。该型火箭leo运载能力约14吨，sso运载能力约8吨。飞行过程中运载火箭按照芯一级、整流罩、芯二级的顺序依次分离。
28.综上所述，本公开提供的运载火箭具有以下特点：
29.提高了载荷适应性。运载能力梯度分布与现有多型运载火箭能力相当，且能够适应4.2m到5.2m的整流罩直径，满足当前各类尺寸卫星发射需求。
30.提高了飞行可靠性，本构型火箭为两级构型，模块数量较为精简，飞行中火箭分离次数和相关分离火工品数量均大幅减少，提高了发射飞行固有可靠性。
31.提高了测试操作性。通过统一箭体直径、发动机类型，减少发动机数量，简化了地面设施设备复杂性，简化了测试维护流程，降低了火箭选型难度，缩短了星箭协调周期。
32.提高经济性。优化统一运载火箭子级模块类型，简化了火箭模块生产、总装条保建设要求，通过箭体、发动机模块批量化生产，最终体现到全箭成本的降低，提高了火箭的经济性。
33.基于本构型模块，将全箭构型统一为4.2m直径的两级构型，发动机类型优化统一为两个型号，减少了火箭部段类型和发动机类型，有利于提高批量生产效率，降低发射场测试保障难度，降低发射任务成本，一定程度提高了飞行可靠性，技术应用前景可观，构型合理可靠，在运载火箭试验技术领域易于推广实现。
34.为了说明本公开的内容及实施方式，本说明书给出了具体实施例。在实施例中引入细节的目的不是限制权利要求书的范围，而是帮助理解本公开所述内容。本领域的技术人员应理解：虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。并且在不脱离本公开及其所附权利要求的精神和范围内，对最佳实施例步骤的各种修改、变化或替换都是可能的。因此，本公开不应局限于最佳实施例及附图所公开的内容。

技术特征：

1.一种中型运载火箭，包括依次串联连接的芯一级（1）、芯二级（2）和整流罩（3）；其特征在于：芯级直径为4.2m。2.根据权利要求1所述的中型运载火箭，其特征在于：所述芯一级（1）发动机为300吨级液氧煤油发动机（4），所述芯二级（2）发动机为18吨级液氧煤油发动机（5）。3.根据权利要求2所述的中型运载火箭，其特征在于：所述芯二级（2）发动机为1台。4.根据权利要求3所述的中型运载火箭，其特征在于：所述芯一级（1）发动机为1台。5.根据权利要求3所述的中型运载火箭，其特征在于：所述芯一级（1）发动机为2台。6.根据权利要求1-5任一所述的中型运载火箭，其特征在于：所述整流罩（3）直径不超过5.2m。

技术总结

本公开涉及一种中型运载火箭，属于运载火箭总体设计技术领域；包括依次串联连接的芯一级（1）、芯二级（2）和整流罩（3）；芯级直径为4.2m。相比现有覆盖近地轨道运载能力的多型火箭，本公开基于一款大推力火箭发动机，通过统一芯级直径为4.2m，可以较少的火箭模块类型数量，满足各类卫星近地轨道发射需求，尤其是目前仅能由大型运载火箭承载的大质量、大包络卫星发射需求，提高了运载火箭任务适应能力，具有良好的可实现性、可靠性和经济性。进一步通过在芯一级使用300吨级液氧煤油发动机（4），芯二级2使用18吨级液氧煤油发动机（5）实现运载能力梯度覆盖，不但能够覆盖现有7型运载火箭覆盖的近地轨道运载能力，还能够提高SSO运载能力。能力。能力。