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长征三号甲

长征三号甲

长征三号甲（代号：CZ-3A/LM-3A、简称：长三甲）是一种大型三级液体运载火箭，由中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院研制，为中国同步轨道运载火箭的基本型。

长征三号甲运载火箭主要用于发射地球同步轨道有效载荷，同时兼顾低轨道（LEO）、太阳同步轨道（SSO）等其它轨道有效载荷的发射，也可进行一箭双星或多星的发射。长征三号甲运载火箭20世纪80年代开始研制，长征三号甲运载火箭在1994年2月8日首次试验飞行，成功发射了两颗实验卫星。之后，连续五次成功地发射了五颗GTO通讯卫星。长征三号甲运载火箭的所有六次发射完全成功，发射成功率达到100%。

长征三号甲运载火箭的同步轨道运载能力为2.65吨，全箭起飞质241吨，全长52.5米，一、二子级直径3.35米、三子级直径3.0米，卫星整流罩最大直径3.35米。它的一子级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）。长征三号甲火箭主要承担了风云气象卫星、北斗导航卫星和“嫦娥一号”月球探测器的发射任务。

发展历史

研制背景

1985年，中国提出要把长征火箭投入到国际市场。为了缩短与美苏在航天技术领域的差距，加快中国航天事业的发展步伐，党中央、国务院于1986年审议并批准了《高技术研究发展计划纲要》，简称“863计划”，其中将大型运载火箭、天地往返运输系统、载人空间系统及应用列为面向21世纪国家航天事业发展的重要内容。为了更好地满足卫星通信事业的需要，以及开拓国际卫星发射市场，中国研制了长征三号甲系列火箭。20世纪80年代后期中国的运载火箭发展迈向了新阶段：步入世界舞台，打入国际市场。

研制历程

长征三号甲运载火箭研制始于上世纪80年代。1982年前，中国航天人认真思考了中国运载火箭下一步发展技术和规划问题，从1982年4月到1985年9月，相继提出《长三甲火箭方案论证及运载火箭规划》《关于长三甲火箭研制方案的报告》等专题技术论证资料。原中华人民共和国航天工业部于1985年9月18至19日把长三甲火箭提到议事日程，讨论了长三甲火箭技术指标和技术途径问题。1986年2月28日，原航天工业部向国务院上报了《关于加速发展航天技术的报告》，提出开展长三甲火箭、东方红三号卫星、风云二号气象卫星、资源一号探测卫星的研制。

1986年3月，长征三号甲运载火箭正式立项并开始研制，长三甲火箭立项之初的目标是实施中国第二代卫星通讯工程。3月31日，国务院以“国发1986年41号”文件转批全国各省市、自治区，同意中华人民共和国航天工业部提出的“一箭三星”规划，命名为“862”工程。5月3日，国防科工委发出《关于迅速开展广播通信卫星工程研制建设工作的通知》，长三甲火箭发射在东方红三号卫星被根据这些决定，中国航天科技集团有限公司中国运载火箭技术研究院1986年秋初步组建了长三甲火箭研制队伍，拉开了长三甲火箭研制工作的序幕。

20世纪90年代，国家要求加快新一代大推力运载火箭长三甲的研制速度，为发射中国第二代大容量长寿命广播通信卫星“东方红三号卫星”提供运载工具。

1993年1月至4月，长征三号甲运载火箭三子级动力系统进行了三次试车，它为首次发射铺平了道路。长三甲火箭研制队伍的指挥者在三子级动力系统试车中进行了风险决策，创造了利用一发三子级火箭竖在试车台上连续进行三次点火试车的记录，在实施过程中还决定在试车台现场对三级YF-75氢氧发动机进行氢泵与氧泵的更换工作，该决策不仅赢得了一年多的研制周期，还为国家节省了数以千万计的研制经费。试车台位于突兀的山头，参试人员在艰苦的野外环境中，安装各种导管，检查各种仪器，操作各种按钮，百余名参试人员连续奋战四个多月，经历了两次点火失败的考验，终于在第三次试车中取得成功，闯过了研制道路上的一大难关。

经过8年的研制，1994年2月8日，长征三号甲运载火箭首次飞行并获成功。长征三号甲运载火箭是在经飞行验证的长征三号运载火箭（LM-3）技术及长征系列运载火箭的其它继承性技术的基础上发展起来的。在充分继承长征三号火箭成熟技术的基础上，长三甲突破了4大关键技术为代表的上百项新技术项目，使得中国火箭地球同步转移轨道运载能力达到了2.6吨。

1994年11月30日，长征三号甲火箭托成功将东方红三号卫星送入预定轨道。此后至2004年，长三甲火箭又进行了七次发射，分别把中国广播通信卫星、气象卫星、导航卫星送入太空；1997年5月12日，长征三号甲火箭将一颗国产“东方红三号”通信卫星送入地球同步轨道；2000年1月26日，发射中星22号卫星；10月31日，发射北斗一号01星；12月21日，发射北斗一号02星；2003年5月25日，发射北斗一号03星；11月15日，发射中星20号卫星；2004年10月19日，发射风云二号气象卫星04星，七次发射均获得圆满成功，发射成功率达到百分之百。

2007年4月14日，长征三号甲火箭搭载北斗二号首颗卫星升空，北斗导航的组网之旅正式开启。次年10月24日，长征三号甲运载火箭搭载着中国首颗探月卫星嫦娥一号，在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射。

2012年1月13日，在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭，将自主研制的静止轨道气象卫星风云二号07星成功发射升空。2016年3月30日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭，成功将第22颗北斗导航卫星送入太空，完成了2016年春节后中国航天的首次发射。2018年，在西昌卫星发射中心，长征三号甲运载火箭成功将风云二号气象卫星H星发射升空。2023年1月4日，用于长征三号甲系列运载火箭的上面级氢氧发动机完成高空模拟点火试车，发动机主级工作120秒后正常关机，试验最终取得成功。

技术特点

总体布局

长征三号甲全箭由箭体结构、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。

箭体结构

一子级

一子级长26.972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NO/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。

二子级

二子级长7.826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8.835米，上部是装有液氢（LH）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。

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。长征三号甲火箭的卫星整流罩由端头帽、前锥段、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。前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前锥段上开口。长三甲火箭整流罩长8.887米，最大外直径3.35米，其静包络最大直径为3.0米。

星箭接口

长征三号甲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。

动力系统

动力系统的作用是为火箭飞行提供前进的动力和控制力。系统由火箭发动机和增压输送系统组成。火箭助推器与一子级采用相同推力的发动机，单台推力为740.4kN。每枚助推器有1台发动机，一子级发动机由4台单机并联组成，这4台发动机可以单向（切向）摇摆，最大摆角±10°。动力输送系统采用自生增压方案。二子级由1台主机和4个喷管构成的游动发动机组成，总推力为789.1kN，也采用自生增压方案。游动发动机切向摆动，最大摆角±60°。火箭的一、二子级采用可贮存的四氧化二氮／偏二甲肼作为推进剂。三子级由2台推力为78.5kN的氢氧发动机组成，每台发动机可以双向摇摆，最大摆角±4°。发动机可两次启动。发动机喷管的膨胀比为80∶1，真空比推力为4315N·s／kg。三子级采用高能低沸点LOX／LH2作为推进剂，液氢贮箱采用常温氦气加自生增压方案，而液氧贮箱则采用常温氦气和冷氦气加温增压方案。

控制系统

长征三号甲拥有更灵活先进的控制系统，可以在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向，并提供可调整的卫星起旋速率，因而具有很强的适应性。

遥测系统

遥测系统的作用是完成箭上各类遥测参数的测量、记录和传输及部分参数的实时处理。系统采用分布式采编供电方案，即将被测信号按测点位置，就近分组，按组供电、采集、编码。采用指令参数数字化测量、自动化供电及测试检查、智能化数字变换器等技术。全箭遥测参数数量在603个～710个范围内，列长征系列火箭之首。仪器与设备实现了小型化。

外测安全系统

外测安全系统的作用是对火箭飞行的外弹道参数进行测量，并实施安全自毁控制。该系统采用了外弹道测量和安全控制合一的方案，采用地面巡回检测系统。系统实现了小型化、轻型化，其二、三级仪器与设备总重比CZ－3分别减少了52.6％和55.7％。

滑行段管理与姿态控制系统

三级滑行段推进剂管理与姿态控制发动机系统的作用是在火箭滑行段进行姿态控制，对三级推进剂进行管理，关机后末速修正，星箭分离前进行姿态调整。该系统采用了一套类单组元挤压输送、可根据指令多次启动的小发动机系统，使用低冰点单组元推进剂。

低温推进剂利用系统

低温推进剂利用系统的作用是实时测量三级推进剂液位，调节液氧并控制推进剂的剩余量达最佳比例，消除因发动机性能、结构质量、推进剂加注等引起的推进剂量偏差，提高运载能力。该系统由箭上控制机、液位传感器和调节阀门组成。系统简单可靠。

分离系统以及辅助系统

长征三号甲火箭的分离系统，包括助推器分离，一、二级分离，二、三级分离，星罩分离，星箭分离等五大部分。其中助推器与芯级的分离，采用侧推火箭-连杆-爆炸螺母以及球头-球窝方案；一、二级采用热分离方案；二、三级采用冷分离方案；星罩采用导爆索与爆炸螺栓连接解锁，弹簧提供分离力的旋转分离方案；星箭采用包带连接解锁、弹簧力分离的方案。所有这些分离部件均具有0.9999的可靠度。

附加系统

附加系统的作用，是完成火箭起飞前上述主要箭上系统之外的辅助任务。主要包括垂直度调整、常温推进剂加注液位和温度测量、星罩空调、防火除湿等功能。相对以往火箭而言，本系列火箭常温推进剂加注时采用了记忆型干簧加注液位传感器，其可靠性较高。

运载能力

长征三号甲火箭的标准地球同步转移轨道（GTO）运载能力为2.65吨。标准的GTO参数及入轨精度如下表所列：

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，长征三号甲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。

性能参数

LM-3A是基于LM-3及长征二号丙（LM-2C）研制出来的三级运载火箭。其第三级由液氢液氧燃料推动。它是专门为发射地球同步轨道卫星设计的。LM-3A典型的GTO运载能力为2600公斤。整流罩静态包络尺寸为3米。

参考资料

飞行程序

发射场操作

长征三号甲火箭在西昌卫星发射中心（XSLC）进行发射。火箭会被装载在火车上从北京运往四川省的西昌市，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，等等。

任务描述

长征三号甲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，长征三号甲火箭的一、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。

典型飞行时序

参考资料

发射记录

长征三号甲运载火箭在1994年2月8日首次发射，成功发射了两颗实验卫星。它之后连续五次成功地发射了五颗GTO通讯卫星。长征三号甲运载火箭的所有发射完全成功，发射成功率达到100%。

参考资料

所获荣誉

主要用途

长征三号甲运载火箭主要用于发射地球同步轨道有效载荷，同时兼顾低轨道（LEO）、太阳同步轨道（SSO）等其它轨道有效载荷的发射，也可进行一箭双星或多星的发射。长征三号甲运载火箭的GTO运载能力为2.65吨，全箭起飞质241吨，全长52.5米，一、二子级直径3.35米、三子级直径3.0米，卫星整流罩最大直径3.35米。它的一子级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）。