航天-长征三号乙运载火箭
1、简介
长征三号乙运载火箭(CZ-3B)是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭。它以经适应性更改后的长征三号甲运载火箭作为芯级，捆绑四枚液体助推器而构成，具有运载能力大、适应性强、继承性好等优点，是我国目前运载能力最大、技术最先进、构成最复杂的运载火箭，代表我国目前运载火箭技术的最高水平，在世界航天界也居前列。
长征三号乙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星，其运载能力达到5.1吨，是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。全箭起飞质量425吨，全长54.838米，一、二子级直径3.35米、助推器直径2.25米，三子级直径3.0米，卫星整流罩最大直径4.0米。它的一子级、助推器和二子级使用偏二甲肼(UDMH)和四氧化二氮(N2O4)作为推进剂，三子级则使用效能更高的液氢(LH2)和液氧(LOX)。
全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理与姿态控制系统、低温推进剂利用系统、分离系统以及辅助系统等组成。
长征三号乙运载火箭已成功地发射了多颗大型卫星，它们是：马部海卫星(Mabuhay)、亚太二号R卫星(APT-IIR)、中卫一号卫星(ChinaStar-1)、鑫诺一号卫星(SinoSat-1)。
2、主要技术参数
| 参数 | 助推器 | 一子级 | 二子级 | 三子级 |
| 推进剂 | N2O4/UDMH |
LOX/LH2 | ||
发动机型号 |
DaFY5-1 |
DaFY6-2 |
DaFY20-1 (主机) |
YF-75 |
推力 (kN) |
740.4 * 4 |
2961.6 |
742 (主机) |
78.5 * 2 |
发动机比冲 (N*s/kg) |
2556.2 |
2556.2 |
2922.57 (主机) |
4312 |
箭体直径 |
2.25 m |
3.35 m |
3.35 m |
3.00 m |
箭体长度 |
15.326 m |
23.272 m |
9.943 m |
12.375 m |
整流罩直径 |
4.00 m |
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整流罩长度 |
9.56 m |
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火箭全长 |
54.838 m |
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起飞质量 |
426 ton |
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3、火箭结构描述
一子级
一子级长23.272米，上部是装有液体四氧化二氮(N2O4)的氧化剂箱，下部是装有液体偏二甲肼(UDMH)的燃烧剂箱。一子级装配有DaFY6-2型发动机，该发动机是由四台推力为75吨的液体N2O4/UDMH发动机并联而成。每台DaFY6-2型发动机的喷口可以在伺服机构的带动下单向摆动以控制火箭飞行的姿态，最大的摆动角为10度。
助推器
每枚助推器捆长15.326米，上部是装有液体四氧化二氮(N2O4)的氧化剂箱，下部是装有液体偏二甲肼(UDMH) 的燃烧剂箱,并在尾部各安装了一个尾翼。四个助推器各配有一台推力为75吨的DaFY5-1型发动机，喷管固定不摆。
二子级
二子级长9.943米，上部是装有液体四氧化二氮(N2O4)的氧化剂箱，下部是装有液体偏二甲肼(UDMH) 的燃烧剂箱。二子级装配有75吨推力的DaFY20-1型发动机（主发动机）和带四个小喷管、推力为4.8吨的游动发动机DaFY21-1。主发动机喷管固定不动，游动发动机喷管可作单向摆动，最大摆角60度，以控制箭体飞行姿态。
三子级
三子级长12.375米，上部是装有液氢(LH2)的燃烧剂箱，下部是装有液氧(LOX)的氧化剂箱。三子级采用的是YF-75氢氧发动机，具有二次启动能力，由两独立的单管发动机并联而成，每台推力8吨，可在伺服机构的带动下双向摆动，最大综合摆角4度，控制三子级箭体飞行姿态。
卫星整流罩
在火箭飞行穿过大气层这段过程中，火箭顶部的卫星整流罩保护卫星免受来自大气层的各种干扰。卫星整流罩为卫星提供了一个良好的环境。长征三号乙火箭的卫星整流罩由端头帽、双锥段、圆柱段和倒锥段组成。端头帽由玻璃钢纤维材料制成，具有良好的无线电透波性。双锥段和圆柱段是由金属蜂窝材料制成，倒锥段由化铣合金材料制成。如果需要，无线电透波窗口和操作窗口可以在柱段和双锥段上开口。 长三乙火箭整流罩长9.56米，最大外直径4.0米，其静包络最大直径为3.65。
星箭对接
长征三号乙火箭可以提供多种机械接口，但一般来说，提供标准的937B和1194机械接口。卫星的下端框与火箭的有效载荷支架的上端框对接，通过包带来锁紧。
4、运载能力
长征三号乙火箭的标准地球同步转移轨道(GTO)运载能力为5.1吨。标准的GTO参数及入轨精度如下表所列：
参数 |
标准GTO轨道参数 |
入轨精度（3s） |
| 近地点高度 | 200 km |
±30 km |
| 远地点高度 | 35786 km |
半长轴 ±120 km |
| 轨道倾角 | 28.5° |
±0.21° |
| 近地点幅角 | 179.6° |
±0.6° |
标准GTO参数表示的是在卫星与火箭分离时刻卫星所处轨道的参数。用户可以根据卫星的需要以及火箭运载能力选择不同的轨道。如果运载能力有剩余，长征三号乙火箭可以将卫星送入一个低倾角的轨道或是一个超同步转移轨道，这样的话，卫星的在轨道寿命可以得到延长。
5、飞行时序
任务描述
长征三号乙运载火箭可以将卫星送入地球同步转移轨道(GTO)。在执行一个典型的GTO任务时，长三乙火箭的一、二子级首先将卫星和三子级的组合体送入一个圆形的停泊轨道，然后三子级进行600多秒的滑行段飞行，在组合体在火箭控制系统的控制下进行再定向之后，三子级发动机再次点火将组合体送入目标GTO轨道，最后，三子级和卫星分离。
主要飞行事件
长征三号乙运载火箭的主要飞行事件如下所列：
助推器分离：
每个助推器都是分别通过前连接面的杆系结构和后连接面的球头结构同火箭芯级相连的。在助推器发动机关机后，用于连接的爆炸螺栓和分离螺母分别解锁，装在助推器上固体小型分离火箭点火，将助推器推离火箭芯级，助推器自由下落完成分离。
一子级/二子级分离：
一子级/二子级分离是所谓的“热分离”。在一子级发动机关机后，二子级主发动机点火，联接两级的爆炸螺栓起爆解锁，这样一子级就被二子级发动机喷出的高速燃气流推离，一子级和二子级分离。
整流罩抛罩：
整流罩以“解锁-翻转-分离”方式进行抛罩。在横向上整流罩与三子级通过12个横向爆炸螺栓联接，在纵向上两半整流罩是由2个纵向爆炸螺栓和一条导爆索联接。在抛罩时，12个横向爆炸螺栓和2个纵向爆炸螺栓首先同时解爆，在0.1秒内纵向导爆索解锁，安装在三子级前端框上的分离弹簧将两半整流罩推开分离。两个整流罩半罩围绕着三子级前端框上的铰链翻转，随着火箭加速上升整流罩分离下落。
在抛罩过程中，不会发生碰撞和污染。
二子级/三子级分离：
二子级/三子级分离是所谓的“冷分离”。在二子级的主发动机和游动发动机关机后，安装在三子级上的小型加速火箭点火，从而在火箭飞行方向上产生一个加速度，使得三子级的推进剂沉底易于三子级发动机点火起动。同时，联接二子级和三子级的爆炸螺栓起爆解锁，安装在二子级上的小型反推火箭点火产生一个反向加速度，二子级与三子级脱离。
卫星/三子级分离：
卫星与三子级分离是通过分离弹簧的分离力来实现的。当火箭控制系统发出星箭分离指令，联接卫星和有效载荷支架的包带上的无污染爆炸螺栓起爆解锁,解锁后的包带被安装在有效载荷支架上的拉簧拉回。卫星被分离弹簧推离火箭。
典型飞行时序
事件 |
飞行时间（秒） |
一子级点火 |
-3 |
起飞 |
0.00 |
程序转弯 |
11.0 |
助推器分离 |
127.24 |
一子级/二子级分离 |
147.36 |
整流罩抛罩 |
232.4 |
二子级/三子级分离和三子级发动机点火 |
332.31 |
| 三子级发动机一次关机 | 631.32 |
三子级发动机二次点火 |
1281.23 |
| 三子级发动机二次关机 | 1459.91 |
卫星/三子级分离 |
1559.907 |
6、发射场操作
长征三号乙火箭在西昌卫星发射中心（XSLC）进行发射。火箭将被装载在火车上从北京运往四川省的西昌，在西昌卫星发射中心的技术中心和发射中心进行各种测试和操作活动，包括在技术中心的四次总检查、火箭由技术中心转运到发射中心、火箭各子级在发射中心起竖对接、在发射中心的四次总检查、卫星/火箭联合操作、火箭加注、以及最后发射倒计时等。
