运载火箭的总装,运输及发射模式

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/11 11:24:04


大型运载火箭在发射前,必须要在专门的总装大楼进行组装、测试,然后再运抵发射台,进行最后的测试、加注推进剂和实施发射。从总装大楼到发射台,一般都有一段较长的距离,使总装大楼远离比较危险的发射台以保证其安全。运载火箭从总装大楼到发射台,可以采取两种运输方式,一是运载火箭本身是水平组装、水平测试并且通过平板车或轨道运输车水平运输到发射台,然后进行起竖;一是运载火箭采用垂直组装、垂直测试并且通过专门车辆垂直运输到发射台。两种方式各有利弊:前者对总装大楼高度没有过高的要求,建造成本较低,而且火箭水平组装、水平测试给各项工作带来了便利。火箭组装测试完毕后,水平运输也比较容易。缺点是当火箭运到发射台前,必须经过复杂的起竖过程,而且水平测试完好的火箭部件很可能在起竖过程中出现插头松动、连接件松动等不易察觉的问题,严重时会导致发射失败。后者的优点正好是前者的缺点,由于组装、测试和运输均为垂直状态,所以在运输过程中不大会出现插头、连接件松动一类问题,发射的可靠性能够保证。这种方式的缺点是需要建造高大的总装大楼,而且又高又重的火箭垂直运输也相当困难。前苏联(俄罗斯)大型运载火箭大多采用水平运输方式,而美国大型运载火箭多采用垂直运输方式。中国运载火箭以往也主要采用水平运输方式,从载人航天工程开始,长征二F火箭采用了垂直组装、垂直测试、垂直运输的所谓“三垂”模式。

大型运载火箭在发射前,必须要在专门的总装大楼进行组装、测试,然后再运抵发射台,进行最后的测试、加注推进剂和实施发射。从总装大楼到发射台,一般都有一段较长的距离,使总装大楼远离比较危险的发射台以保证其安全。运载火箭从总装大楼到发射台,可以采取两种运输方式,一是运载火箭本身是水平组装、水平测试并且通过平板车或轨道运输车水平运输到发射台,然后进行起竖;一是运载火箭采用垂直组装、垂直测试并且通过专门车辆垂直运输到发射台。两种方式各有利弊:前者对总装大楼高度没有过高的要求,建造成本较低,而且火箭水平组装、水平测试给各项工作带来了便利。火箭组装测试完毕后,水平运输也比较容易。缺点是当火箭运到发射台前,必须经过复杂的起竖过程,而且水平测试完好的火箭部件很可能在起竖过程中出现插头松动、连接件松动等不易察觉的问题,严重时会导致发射失败。后者的优点正好是前者的缺点,由于组装、测试和运输均为垂直状态,所以在运输过程中不大会出现插头、连接件松动一类问题,发射的可靠性能够保证。这种方式的缺点是需要建造高大的总装大楼,而且又高又重的火箭垂直运输也相当困难。前苏联(俄罗斯)大型运载火箭大多采用水平运输方式,而美国大型运载火箭多采用垂直运输方式。中国运载火箭以往也主要采用水平运输方式,从载人航天工程开始,长征二F火箭采用了垂直组装、垂直测试、垂直运输的所谓“三垂”模式。


个人比较欣赏俄罗斯的“三平”模式,我国也正在研究运载火箭总装运输起竖车及其液压系统。
1 概述
国内外用垂直热发射的航天飞行器,其发射试验与在面处理流程有以下三种典型模式:
a.水平总装--运输--起竖方式,如俄罗斯的“天顶”,“质子”,“联盟”,“能源”等运载火箭。
b.公路分段运输--发射台上垂直装配方式,如我国长二,长三和长二捆运载火箭等。
c.整体垂直运输方式,如美国土星5号,航天飞机采用公路整体垂直运输,我国神舟飞船火箭,法国阿里安,日本H2A火箭采用轨道整体垂直运输方式。
三种方式中第二种方式占用发射工位时间最长,发射频率低,总装测试的环境条件差,今后不宜发展;第三种方式虽然总装测试环境较好,但由于运载火箭始终安装在发射台上,发射台被长时间占用,只有总装测试完毕后才能垂直运往发射式位进行发射,因此发射工位得不到充分利用,发射频率低;为了增大火箭垂直状态下测试厂房对八级以上风荷的抗力及对地震抗力,其厂房造价成本大大高于普通测试厂房;我国“神箭”号机动发射平台从技术厂房到发射工位,行驶总质量800 吨,若将发射台建造在发射工位,取消转换装置,其行驶质量可以降一半,能大节约能源及成本,因此我国采用机动发射平台整体垂直运输方案,并不是最理想的方案。第一种发射方式是将发射台安装在发射工位上,载有航天飞行器的运载火箭在普通测试厂房的总装运输起竖车进行水平总装与测试,然后运往发射工位与发射台对接,将火箭起竖到垂直状态,座落到发射台上进行发射,这种发射方式使运载火箭占用发射工位时间最短,发射台利用率最高,使发射工位的发射频率最高,且发射成本较第三种便宜。随着我国航天事业的发展及国际上承接外星发射任务的增加,原有的航天飞行器大型运载火箭发射工位已远远不能满足运载火箭发射频率的增长。为满足运载火箭发射频率增长的需要,需研制适合我国国情的运载火箭水平总装测试--水平运输--水平起竖到垂直的发射方式。

个人比较欣赏俄罗斯的“三平”模式,我国也正在研究运载火箭总装运输起竖车及其液压系统。
1 概述
国内外用垂直热发射的航天飞行器,其发射试验与在面处理流程有以下三种典型模式:
a.水平总装--运输--起竖方式,如俄罗斯的“天顶”,“质子”,“联盟”,“能源”等运载火箭。
b.公路分段运输--发射台上垂直装配方式,如我国长二,长三和长二捆运载火箭等。
c.整体垂直运输方式,如美国土星5号,航天飞机采用公路整体垂直运输,我国神舟飞船火箭,法国阿里安,日本H2A火箭采用轨道整体垂直运输方式。
三种方式中第二种方式占用发射工位时间最长,发射频率低,总装测试的环境条件差,今后不宜发展;第三种方式虽然总装测试环境较好,但由于运载火箭始终安装在发射台上,发射台被长时间占用,只有总装测试完毕后才能垂直运往发射式位进行发射,因此发射工位得不到充分利用,发射频率低;为了增大火箭垂直状态下测试厂房对八级以上风荷的抗力及对地震抗力,其厂房造价成本大大高于普通测试厂房;我国“神箭”号机动发射平台从技术厂房到发射工位,行驶总质量800 吨,若将发射台建造在发射工位,取消转换装置,其行驶质量可以降一半,能大节约能源及成本,因此我国采用机动发射平台整体垂直运输方案,并不是最理想的方案。第一种发射方式是将发射台安装在发射工位上,载有航天飞行器的运载火箭在普通测试厂房的总装运输起竖车进行水平总装与测试,然后运往发射工位与发射台对接,将火箭起竖到垂直状态,座落到发射台上进行发射,这种发射方式使运载火箭占用发射工位时间最短,发射台利用率最高,使发射工位的发射频率最高,且发射成本较第三种便宜。随着我国航天事业的发展及国际上承接外星发射任务的增加,原有的航天飞行器大型运载火箭发射工位已远远不能满足运载火箭发射频率的增长。为满足运载火箭发射频率增长的需要,需研制适合我国国情的运载火箭水平总装测试--水平运输--水平起竖到垂直的发射方式。


可见“三平”模式有它的优势,“三垂”模式并不是最理想的模式。在发射台上装配的“勤务塔”模式更不是理想的模式。

可见“三平”模式有它的优势,“三垂”模式并不是最理想的模式。在发射台上装配的“勤务塔”模式更不是理想的模式。
“三平”模式最大的优点是提高运载火箭的发射频率。


俄罗斯联盟运载火箭

俄罗斯联盟运载火箭
随着我国航天事业的发展,以及承接外星发射任务的增加,提高运载火箭发射工位的发射频率是当务之急。采用运载火箭水平总装,水平运输到发射工位后垂直起竖将运载火箭座落到发射台上进行发射是提高发射工位的发射频率最经济,最有效,最快的方法。由于我国远程固体导弹研制发射成功和神箭活动平台的研制成功,为实现上述技术途径提供了丰富经验,技术是可行的,只要抓住液压系统中关键技术的突破,可以在很短时间内拿出产品。大型运载火箭总装运输起竖车的研制,可为我国发展战略导弹铁路发射提供研制经验,对提高导弹生存能力具有重要意义。
"三平“发射方式的三大关键技术:
1.运载火箭陀螺平台换位技术,火箭陀螺平台是在火箭水平状态下进行测试和标定,当火箭起竖到垂直状态其性能参数是否稳定?使用是否可靠?它直接影响火箭飞行姿态。我国XX-XX就是在水平状态下进行总装调试,标定,然后起竖到垂直状态进行发射的,它的研制成功,为我国运载火箭陀螺平台换位技术的解决,提供了技术途径。
2.运载火箭与发射台对接技术(已解决)
3.运载火箭大功率,大流量,平稳起竖液压技术(正在研制)
只要我国解决了大型起竖车起竖液压技术,则“三平”方式发射运载火箭的技术基本解决。
中国的火箭发射主要借荐了美欧的地面勤务系统设计,如很高的而且结构复杂,功能齐全的发射塔,(又叫勤务塔)长征2F火箭还采用了西方流行的垂直转运。
俄罗斯火箭发射台构造很简单,没有高大的勤务塔,发射前用系留装置将火箭固定在简陋的钢筋水泥台上,总之是为了简化设计,结省资金。
火箭和卫星不同,不一定非要采用最新最复杂的技术,运载火箭及其地面发射设施,应该是越简单越好,成本越低越好,这样才能满足大量发射的需要。一种运载火箭,如果不适应大规模发射,技术再先进也是花瓶,供人欣赏而已。
中俄运载火箭发射对比

按流程:
老毛子的火箭是水平组装、水平测试、水平运输,运到发射台后起竖发射
中国发射卫星的运载火箭是分段运输,运到发射台后组装,垂直测试后发射
载人航天运载火箭长征2F是垂直组装,垂直测试,垂直运输到发射台后发射
也就是说,老毛子的火箭需要整体起竖,这个过程中箭体会受到很大的切向力,对强度有较高要求,不利于减重。并且因为是横向测试,并非火箭的正常姿态,也就不能很好的反映火箭的真实状态。

按发射架:
老毛子的发射架没有特别高大的建筑,但有两根长臂,它们上端各有半个工作平台,内有电梯,并且受液压系统操控,能够立起和放下。火箭起竖后长臂立起,构成围绕火箭的工作平台,供工作人员和航天员上下,临发射前放倒。还有一根长臂内有电气线路和燃料管路,它接通火箭的电源供给、测量信号和燃料加注。 除了长臂外,发射架上还有数个较短的支架,它们对未发射的火箭提供机械支撑。火箭点火后推力增大到一定程度,支架弹开,火箭起飞。

中国的发射架由固定平台和活动平台组成。
固定平台是数十米高的金属架构,内有各种管线管路和电梯,供连接电路、加注燃料和上下人员。顶部有吊车,供吊装火箭用。
由于我国的运载火箭是在发射架上组装,所以又设置了活动平台。活动平台是一个门形架构。组装火箭时,活动平台正好将固定平台上的火箭夹在门型当中,可以固定火箭,为人员提供工作平台。火箭组装完毕后移开。
活动平台移开后,火箭由固定平台上的回转平台抱住,供工作人员测试。发射前1小时回转平台移开。此时火箭与固定平台仅通过数条脐带相连(内有电气线路和低温燃料管路)。倒计时1分钟时脐带也断离。
回转平台移开后,固定平台不为火箭提供机械支撑。而支撑的任务由发射台上连接火箭尾部的数个爆炸螺栓完成。火箭点火后推力增大到一定程度,螺栓起爆分离,火箭起飞。
长征2F的发射架略有区别,因是垂直转运,因此无需在架上组装。也就取消了独立的活动平台。嫦娥一号的发射架也与此类似。

按发射台:
老毛子的发射台远望像一张搭在斜坡上,只有两条腿的桌子。发射台的下面是悬空的,有钢板导流槽,为使钢板不至于在高温燃气下熔化,导流槽外流动着水。为提供冷却导流槽需要的淡水(极其耗水),拜科努尔修了座水库。
中国的发射台修建于平地,有埋入地下的水泥导流槽。导流槽中事先需要灌入数百吨水(注意是导流槽内而不是外面),用水来降低燃气温度、吸收有毒气体。生产出如此耐热水泥的竟然是一家民营特种水泥厂。

为什么中国的火箭技术来源于老毛子,发射场却和老毛子有如此多的不同呢?
毛子较有名的东方、宇宙、质子这三个系列的运载火箭均脱胎于SS-6“警棍”洲际导弹。该型导弹的设计很大程度上影响了三个系列的运载火箭。如:ss-6 导弹需要水平运输,运到发射台上起竖。既然事先已经组装好,也就无需活动平台和吊车;SS-6的外形像穿了件长裙下粗上细,于是机械支撑点被设计在火箭腰部而不是尾部。结果后来的运载火箭都继承了这个特点,也就有了老毛子特色的发射架。也就是说,苏联航天时代从一开始就不可避免的打上了SS-6的烙印,这个为SS-6设计的发射架和一整套流程也就被保留了下来。
20世纪50年代,中国向苏联提出帮助发展导弹技术的要求后,作为老大哥,苏联给中国送来了2发p-1地地导弹,其实就是V-2导弹稍稍改进了一下。中国后来仿制出了东风1号,直至东风4号都与东风1号一脉相承。而长征一号火箭就是东风4号加上一个固体第三极。也就是说,中国的火箭技术起源自自老大哥送来的p-1导弹,起点相当低。并且东风1号还没成功时就碰到了中苏交恶,向老大哥学习的路被堵死了。SS-6那样的水平更是可望而不可及。既然跟SS-6截然不同,就必定和苏联走的不是一条道路。中国在自己的摸索过程中,多少也吸收了点美国的外观设计,造出了自己的火箭发射架。
大型火箭的发射频率不会高到哪里去的。
长6以后是在天津总装测试,然后火车拉到太原基地,装上卫星,然后拖到发射台起竖发射,周期7天。
有人说可以建多个垂直总装厂房来对应一个发射工位,提高发射频率。但是这种方法的成本太高,不经济,也不安全。
任何方式,只要舍得花钱和人力,都可以进一步提高发射频率。但是以同样的成本,三平模式发射频率最高。我国的长三甲火箭,为了满足发射北斗二代卫星的发射需要,正在不断努力改善措施,使长三甲火箭能高密度发射,但那是以多建总装测试厂房和增加人力为代价的。这个既不是“三平”模式,也不是“三垂” 模式,也可以在原有基础上提高发射频率,这不一定就是最好的发射方式,但我们已经用了几十年了,不可能一下子改变过来。


在战争状态,“三平模式”的优点更能得到体现。
勤务塔模式:发射阵地与勤务塔在一起,容易受攻击;
三垂模式:高大的总装厂房与发射工位有一段距离,但也不会太远,都容易受到攻击;
三平模式:总装厂房目标较小,甚至可以建到地下,总装厂房与发射工位的距离可以较远,不容易一起受到攻击,发射 工位较简易,受攻击后恢复较快。
所以“三平模式”的生存能力较强。

在战争状态,“三平模式”的优点更能得到体现。
勤务塔模式:发射阵地与勤务塔在一起,容易受攻击;
三垂模式:高大的总装厂房与发射工位有一段距离,但也不会太远,都容易受到攻击;
三平模式:总装厂房目标较小,甚至可以建到地下,总装厂房与发射工位的距离可以较远,不容易一起受到攻击,发射 工位较简易,受攻击后恢复较快。
所以“三平模式”的生存能力较强。
不懂!学习!
学习了,谢谢LZ
我国未来长五火箭看来是采用宇宙神-5或阿里安-5的转运方式。
宇宙神-5运载火箭在转运
欧洲阿里安-5运载火箭
中国长二F运载火箭在转运
美国航天飞机在转运中
德尔他-4运载火箭在转运,这个很特别
前苏联能源号运载火箭
各种右键
转运中的联盟运载火箭
俄罗斯质子运载火箭
壮观啊
俄罗斯的自动化发射系统,只需几个人操作发射,不需要高大的发射塔,发射阵地相当简易。
三平模式恐怕也不那么容易搞
就算火箭按标准设计,但载荷呢?有些载荷必须垂直安装的
总之,三垂提高效率,一远保证安全,这就是我国航天人的创举!
勤务塔模式:先在测试厂房一节一节测试OK后,再水平组装成整体,整体检查测试OK后,再一节一节拆下来,运到发射塔,再一节一节吊装起来,最后再做一次全面检查后发射。
三垂模式:先在高大的组装测试厂房检查测试,再总装成整体火箭,检查测试OK后整体垂直运到发射塔,做简单检查测试后加注燃料发射。
三平模式:先在普通测试厂房检查测试,水平总装成火箭,水平检查测试OK后,水平整体转运到发射阵地,简单检查测试后再加注燃料发射。
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 22:51


以前的说法是“三平”模式在整体起竖时可能对有效载荷状态有影响,不如“三垂” 模式简单直接。
rolltide 发表于 2010-10-7 22:38

你这个效率低的水平模式是普通的分段水平测试,是勤务塔模式,不是三平模式。三平模式绝对不会效率低下,而是比三垂模式效率更高的模式。
rolltide 发表于 2010-10-7 22:57

前苏联和俄罗斯几十年来都这样用,是别人没这个技术,才说那样不好,等你有了那个技术,就会发现它比三垂模式更好。

前苏联和俄罗斯几十年来都这样用,是别人没这个技术,才说那样不好,等你有了那个技术,就会发现它比三 ...
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 23:00


不知道这个技术难在哪里?

起重?

超大起重设备早没问题了吧。

就下面工程用的重型起重机,最大起重重量也有1200吨~

1100403215151.jpg
前苏联和俄罗斯几十年来都这样用,是别人没这个技术,才说那样不好,等你有了那个技术,就会发现它比三 ...
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 23:00


不知道这个技术难在哪里?

起重?

超大起重设备早没问题了吧。

就下面工程用的重型起重机,最大起重重量也有1200吨~

1100403215151.jpg


三平模式好是好,但我国终究还是很难采用,长五是不会用了,但我国的小型运载火箭可能会用到,提高发射频率。还有我国的铁路洲际弹道导弹会用到。

三平模式好是好,但我国终究还是很难采用,长五是不会用了,但我国的小型运载火箭可能会用到,提高发射频率。还有我国的铁路洲际弹道导弹会用到。
rolltide 发表于 2010-10-7 23:07

涉及的方面多了,又不是一个起重的技术。

涉及的方面多了,又不是一个起重的技术。
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 23:11



相比“三垂一远”,“三平”貌似只是徒增对箭体和有效载荷姿态变化的要求,看不到好处——难道只是为了把厂房建低点?
涉及的方面多了,又不是一个起重的技术。
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 23:11



相比“三垂一远”,“三平”貌似只是徒增对箭体和有效载荷姿态变化的要求,看不到好处——难道只是为了把厂房建低点?
俄国人不知道怎么 练成的 三平模式 技术

现在包括 美国 欧洲 的火箭技术强国都 研究不出来这种技术
rolltide 发表于 2010-10-7 23:19


    你可以看看二楼。三种发射模式,各有各的优缺点,但综合来说,三垂和三平相对要好一些。至于三垂和三平哪个更好,各人有各人的见解。但是一点都看不到三平的好处,就是理解错误了。首先要弄清楚三平与普通勤务塔模式的区别,勤务塔模式算是二平,而且不是整体运输的。

三平模式好是好,但我国终究还是很难采用,长五是不会用了,但我国的小型运载火箭可能会用到,提高发射频率 ...
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 23:07


洲际导弹和需要射前组装、测试的大型运载火箭是两回事情。

洲际导弹是整体打包集成的,属于随射随起竖的东西,各国的路基机动弹道导弹都是水平运输、起竖发射的。

而运载火箭、特别是大型运载火箭,都是分开运输到发射场,再进行总装、测试的。既然都需要进行总装、测试,那采用“三垂”的方式,不改变组装后火箭和有效载荷的姿态,对简化设计及测试都是有利的。
而俄国采用的“三平”方式,对质子和联盟火箭来说,仅仅是减少设置了大型垂直转运车,而是以窄轨铁路从测试厂房运至发射架。
实际上,联盟火箭最早正是来源于SS-6洲际导弹,这个发射模式,最早就是从当时的液体洲际导弹保留下来的,对于现代运载火箭来说,并没有实质好处,反倒增加了有效载荷适配等等的难度。
既然俄国打算一直沿用原有设备,而不新建垂直转运车、垂直总装厂房等设施,也无妨。
而我国就完全没有必要跟着这么做了。

选择“三垂一远”,还是有道理的。
三平模式好是好,但我国终究还是很难采用,长五是不会用了,但我国的小型运载火箭可能会用到,提高发射频率 ...
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 23:07


洲际导弹和需要射前组装、测试的大型运载火箭是两回事情。

洲际导弹是整体打包集成的,属于随射随起竖的东西,各国的路基机动弹道导弹都是水平运输、起竖发射的。

而运载火箭、特别是大型运载火箭,都是分开运输到发射场,再进行总装、测试的。既然都需要进行总装、测试,那采用“三垂”的方式,不改变组装后火箭和有效载荷的姿态,对简化设计及测试都是有利的。
而俄国采用的“三平”方式,对质子和联盟火箭来说,仅仅是减少设置了大型垂直转运车,而是以窄轨铁路从测试厂房运至发射架。
实际上,联盟火箭最早正是来源于SS-6洲际导弹,这个发射模式,最早就是从当时的液体洲际导弹保留下来的,对于现代运载火箭来说,并没有实质好处,反倒增加了有效载荷适配等等的难度。
既然俄国打算一直沿用原有设备,而不新建垂直转运车、垂直总装厂房等设施,也无妨。
而我国就完全没有必要跟着这么做了。

选择“三垂一远”,还是有道理的。
三垂模式,中国和印度都有了,而三平模式只俄罗斯一家有,并不是说这个技术有多高多难,但它确实有独到之处,也不是你想搞就马上能搞好的。
另外,别人不想搞,并不能说明这个东西就不好。没哪个航天专家敢嘲笑俄罗斯的三平模式。
马背上的共和国 发表于 2010-10-7 23:35

当然没有人会嘲笑俄国的方式,从SS-6就开始的这一方式,让俄国最大限度的重复使用了已有设备。

俄国的方式更多的是够用就OK,例如老旧的质子,服役n多年,也不着急用新的先进的安加拉替代。

联盟火箭和飞船,用了n多年,也不换。

用得顺手的,就是好的。

中国当时选择“三垂”发射方式,是搞载人航天时的从无到有的过程,不用继承什么旧资源,自然会找对自己更合适的方式。