谈谈运载火箭的发射模式

俄罗斯的“三平"模式优点很多，我国也正在学习，并将在未来的小型运载火箭发射中加以应用。


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。


俄罗斯的“三平"模式优点很多，我国也正在学习，并将在未来的小型运载火箭发射中加以应用。


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。

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。

联盟火箭也需要专门的发射工位，但这些发射工位相当简易，修筑成本很低。

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。

   水平组装、水平测试、水平整体运输的发射方式

    运载火箭、航天器分级运送到航天发射场后，首先在技术区的厂房内，在水平状态下将火箭各级对接成整体，然后将单元测试合格的仪器、部件安装于火箭上。火箭、航天器对接成一个整体，并进行综合测试检查。

    技术区测试合格后，将火箭、航天器以水平状态整体运往发射区，然后整体起竖于发射台上，使火箭、航天器由水平状态转为垂直状态。

    采用这种模式时，要求火箭、航天器连接在一个整体以后，应有足够的强度，其结构允许在水平状态下进行整体运输。前苏联的联盟号运载火箭和联盟号载人飞船就是利用这种模式进行准备。

    这种模式的优点有：适用于发射各类应用卫星的液体运载火箭，操作简便，对发射设备的要求容易实现，技术区安全性好，发射区可近距离测试，火箭运输条件低，运载火箭、航天器装配成整体后，直到点火发射以前，其电气、机械的连接状态不变，这样可以提高可靠性，也可以缩短在发射工位上的测试时间。例如“联盟”号飞船在发射工位上的准备时间用14小时就可以了。这样，发射场的使用周转率就可大大提高。另外，这种模式下所需要的建造费用与“三垂”模式相比要低，并且没有“三垂”模式的测试厂房那样高大复杂，发射工位的设施也比“三固”模式要简单得多。苏联（俄罗斯）用“联盟”号火箭发射“联盟”号飞船和其他载荷，至今已进行了一千多次发射，成功率达到99.8%，应该说得益于这种模式的优点。

楼主辛苦，学习了！

中国的绝大部分火箭都实细长细长的，不适合三垂模式

毛子那个导流槽工程量很大啊...

fuguocai 发表于 2011-10-4 22:25
中国的绝大部分火箭都实细长细长的，不适合三垂模式
能有多长？土星5号的110米还是战神5的115米？如果决定三垂，那么造个高大的组装车间根本不是难点。哪种方式都有自己的利弊，自己用得最顺手就好，就怕看这个好，那个也好，最后什么都学不像。

其实罗老号的这个发射系统挺不错的

美帝也在结合自身特点搞起竖
充分说明毛子在宇宙事业上思路很清晰很先进？
或者换个思考方向，这20年来，是不是毛子技术扩散了？

棒子的火箭一烟长，用个汽吊都可以