书城工业技术航天航空小百科-航天时代的奇迹
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第9章 世界各国火箭巡礼(4)

“德尔塔”7925型,火箭长384米。1990年11月26日首次发射成功。火箭第一级主发动机采用RS-27A液体火箭发动机,推进剂是煤油和液氧,并采用GEM固体助推器,每个助推器提供推力539千牛。第二三级发动机与6952型的相同。这种运载火箭可将18吨的有效载荷送上地球静止转移轨道。

目前正在研制更大的“德尔塔”Ⅲ型火箭,其第一级与Ⅱ型相同,第二级将改用RL-10发动机,具有再次启动的功能,“德尔塔”Ⅲ型火箭可将3吨的有效载荷发射到地球静止转移轨道。

4.)“大力神”系列火箭

美国利用“大力神”1和“大力神”2两级液体洲际导弹,加一级捆绑大型固体助推器先后改装研制成几种“大力神”运载火箭。

“大力神”1型导弹于1953年列入研制计划,1955年签订研制合同,1959年2月6日首次飞行试验成功。1962年4月18日装备部队,服役3年后,1965年全部退役。这种导弹长30米,直径3米,发射质量100吨,有效载荷重34吨,射程11700千米。

“大力神”2型导弹于1960年开始研制,1962年3月16日首次飞行试验成功,1963年12月起装备部队,1979年但任战斗值班,1984年开始退役。这种导弹长317米直径3米,发射质量150吨,有效载荷重量34吨,射程13400公里。

1962年,美国曾用“大力神”导弹改装在“大力神”2型运载火箭,执行双子星座载人飞行计划。1965年3月23日,“大力神”2型火箭进行首次载人飞船发射成功。从1964年至1966年11月,共进行12次发射,其中10次是载人飞行。

在“大力神”两种洲际导弹的基础上,专门研制成功“大力神”3型系列运载火箭,从“大力神”3A到3E共5种。“大力神”3基本型系二级液体火箭,长4575米,起飞质量681吨,近地轨道有效载荷143吨,地球同步转移轨道有效载荷43吨。

“大力神”3A和“大力神”3B均为三级火箭,采用无线电制导,捆绑大型固体助推器,并采用过渡级作为第三级,用以发射同步轨道卫星。这两种型号的发射质量为150~180吨,有效载荷分别为36吨和45吨。“大力神”3C、“大力神”3D和大力神3E都装有两个固体燃料辅助发射加速器,发射质量约为630吨,有效载荷达15吨。从1965年至1982年3月,“大力神”3C完成36次飞行任务;从1971年6月到1982年11月,“大力神”3D共完成22次秘密军用发射任务;“大力神”3E采用惯性制导“半人马座”第三级氢氧发动机,自1974年2月到1977年9月,发射7个星际探测器,包括“海盗号”、“旅行者”号探测器。

这种“大力神”3型运载火箭从1966年首次发射到1986年8月,共发射135次,成功130次,成功率较高。因此很快投入国际商务市场。

1977年,美国马丁·玛丽埃塔公司开始研制“大力神”34D运载火箭,采用“大力神”3B火箭的芯级液体发动机和“大力神”3D火箭的固体助推器。1982年11月30日大力神34D火箭首次飞行成功。从1982年至1986年共发射9次,其中2次失败。1989年12月31日,首次用于商业发射,将英国一颗军事通信卫星和日本一颗通信卫星送入预定轨道。1990年3月14日,第二次商业发射失败,使一颗国际通信卫星未能入轨。

1984年12月,美国又决定研制“大力神”4型运载火箭,用于发射大型军卫星。它的第一级长2636米,直径3米,有两台LR87-AJ11发动机,推力为2436千牛;第二级长996类,有一台LR91-AJ11发动机,推力为467千牛;第三级助推器做了改进,由固体惯性上面级改用“半人马座”氢氧发动机,芯级加长275米,仍采用“大力神”34D的发动机。这种火箭是“大力神”系列火箭的最大型号,整个火箭长6217米,最大直径508米,发射地球同步轨道卫星运载能力为45吨。

四、其他各国运载火箭

1.)欧洲“阿里亚娜”系列火箭

1979年12月24日,在南美洲北部,濒临大西洋的库鲁发射场上,一条银色的巨“龙”腾空而起。它喷出的火舌和震耳欲聋的吼声显示出它大有刺破青天的气势。果然,巨“龙”飞得越来越快,逐渐消失在大西洋的蓝天之上。15分钟后,它平安地飞到了217千米的的高空,将“口含”的“宝珠”安全送达天国。

这就是欧洲航天局的“阿里亚娜”火箭首次试射。成功的消息飞越过大西洋,给西欧各国70年代最后的一个圣诞节,浓浓地抹上了一层喜庆的色彩。七年前,西欧十国(比利时、丹麦、法国、前联邦德国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国)为打破美、苏两国对发射地球同步卫星技术的垄断,决定研制“阿里亚娜”大型运载火箭。“阿里亚娜”是希腊神话中聪明的公主。“阿里亚娜”方针是:充分利用已有的装备的成熟的技术,以较低的成本尽快取得成果。欧洲航天局还决定,“阿里亚娜”火箭将以薄利多销的原则出售,力图与美、苏两家争夺世界运载火箭的市场。由于美国计划在80年代启用航天飞机发射航天器,逐步淘汰一次性使用的、昂贵的运载火箭,美国的“宇宙神”、“德尔它”等运载火箭数量将逐步减少,这种情况下,“阿里亚娜”火箭的问世,将在一定程度上填补这块空白。

由于航天飞机正式交付使用的日期推迟,有些打算用航天飞机发射的卫星,不得不改用价钱较贵的运载火箭。一些国家和组织,甚至美国的公司也转向欧洲航天局,订购比较便宜的“阿里亚娜”火箭。于是,“阿里亚娜”火箭身价倍增。

“阿里亚娜”是一支三级液体火箭。第一级和第二级用四氧化二氮和偏二甲肼做推进剂,第三级用高能推进剂液氧和液氢。整个火箭重207吨,高47米,最大直径38米。

为了满足科学研究和技术应用的需要,欧洲航天局还研制了“阿里亚娜”火箭的改进型。

主要整改措施是增加各级火箭发动燃烧室的压力,以提高推力或降低推进剂的消耗。如把第一级发动机燃烧室压力从54个大气压提高到60个大气压;第三级燃烧室压力从30个大气压提高到35个大气压。其次,将第三级火箭加长,多带2吨推进剂,改装成“阿里亚娜”2号,原计划在1982年底进行试飞,后由于“阿里亚娜”火箭交付使用日期的推迟,2号研制速度也放慢了。

对“阿里亚娜”3号的要求是要有“一箭双星”的能力,它与“阿里亚娜”2号的区别是第一级周围绑了两枚固体火箭助推器,推力各75吨。“阿里亚娜”3号能把两颗重量各为1100千克的卫星送入转移轨道。为了发射双星,卫星舱内配备了一个特制的“双子星座”,用于安装和释放两颗卫星。第四步改进是将第一级火箭加长6米,多装50吨推进剂,同时捆绑4~8枚固体助推器,推力各为75吨。这样,火箭就能把重35吨的卫星送入转移轨道,以适应发射直接广播卫星等大型地球同步卫星的需要,这就是“阿里亚娜”4号。此外,“阿里亚娜”第一级火箭和助推器的空壳都准备回收,整修后重复使用,以降低成本,提高竞争能力。因此,该系列火箭在国际市场上占有很大的份额。

为保持这种高市场占有率,欧洲空间局推出了新一代运载火箭“阿里亚娜”-5,它将取代“阿里亚娜”-4成为20世纪末和21世纪的大型运载火箭。

“阿里亚娜”-5是一种全新的运载火箭,它的最初研制目标是向近地转移轨道进行单星或多星发射,实现成本方面的目标,即每年发射8次,其中4次是在静地转移轨道发射的前提下,向静地转移轨道发射双星成本要比“阿里亚娜”-4型火箭低10%以上。“阿里亚娜”-5的研制费用由欧空局的14国成员分担,出资国的出资最终以补偿合同的形式返还。1996年6月,“阿里亚娜”-5终于离开发射台进行了它的首次飞行,不幸的是,火箭起飞36秒后发生了大爆炸,与所携带的4颗团星磁科学卫星同归于尽。“阿里亚娜”-5的爆炸震惊了全球航天界。

2.)英国“黑箭”火箭

英国于50年代开始运载火箭和卫星的研究,1964年9月宣布发展“黑箭”运载火箭。1969年6月至1970年9月,“黑箭”火箭曾进行3次试验飞行,除第二次亚轨道飞行外,其他2枚失败,其中1970年9月的第3次试射中携带了一颗“奥巴”卫星。1971年10月28日,“黑箭”在第4次发射中,成功地将一颗名为“普罗斯帕”的人造卫星(重658千克)送入近地点547千米、远地点1582千米,倾角8206度的空间轨道。发射地点位于澳大利亚的乌麦拉发射场。

这是英国继前苏、美、法、日、中五国之后,成为第6个拥有独立发射卫星的国家。在此之后,英国停止发展本国运载火箭,“黑箭”成为英国唯一发射成功的运载火箭,所载卫星也就成了英国自己发射的第一颗,也是最后一颗卫星。

“黑箭”是一、二级为液体火箭,第三级为固体火箭的三级串联式运载火箭。它是在“黑骑士”二级研究火箭的基础上发展起来的,前二级直接由“黑骑士”改进而来,发动机系统沿用“黑骑士”火箭伽玛型液体火箭发动机。这种发动机也曾用于英国第一种洲际弹道导弹“蓝光”号和“欧洲运载火箭发展组织”研制的“欧洲”号运载火箭上。这种设计上的继承性和通用性的特点是:利用了成熟技术、缩短了研制周期、降低了成本。

火箭第一级由发动机机舱、推进剂贮箱和装有伺服电子部件和仪器的设备舱组成。液体火箭发动机系统由西德利公司生产,共有8个燃烧室,由4个涡轮泵供应燃料,并可进行俯仰、偏航和滚动控制。第二级设备舱装有伺服电子设备、遥测设备、飞行程序装置、跟踪信标和自毁指令接收机。发动机与第一级基本相同,有两个燃烧室、由单台涡轮泵供应燃料,为适合高空工作,增加了可扩大喷管膨胀比的延伸喷管。发动机推力56千牛。第一、二级分别装1315吨和317吨推进剂—高浓度过氧化氢和煤油。第三级是一台固体火箭发动机和卫星,发动机装药317千克。火箭的稳定由第二级的一台自动驾驶仪控制。第二级发动机舱裙的分离火箭实施火箭一、二级的分离。火箭第一、二级分别将卫星送至45千米和200千米高度。火箭发射10分钟,第三级点火,40秒钟后,最远点达到560千米。

“黑箭”运载火箭起飞重量182吨,起飞推力223千牛,总长1303米,最大直径2米。

3.)法国“钻石”火箭

法国在尚未联合西欧11国发展航天技术之前,就已独立研制成功一种名叫“钻石”号的运载火箭。1965年11月26日用它发射第一颗试验卫星1号获得成功。法国是世界上第三个拥有卫星运载火箭的国家。

“钻石”号火箭由三级组成,共有3种型号,可分别将80千克、115千克、150千克的有效载荷送上500公里的高空轨道上运行。

第一种型号是“钻石”A运载火箭。它的发射质量为184吨加有效载荷长19米,最大直径为14米,稳定尾翼翼展27米。第一级发射质量147号,长10米,直径14米,用钢作结构材料,采用“维金”液体火箭发动机,推进剂是硝酸和松脂油,地面推力为274千牛,工作持续时间为95秒;第二级发射质量为29吨,长47米,直径08米,用钢作结构材料,安装一台固体火箭发动机,带有4个摇摆喷管,真空推力为150千牛,工作持续时间44秒;第三级发射质量为071吨,长206米,直径065米,安装一台固体火箭发动机,真空推力52千牛,工作持续时间43秒。钻石A火箭在1965年至1967年,先后发射A-1、“调音”、“王冠1”、“王冠2”4颗人造卫星,均获成功。

第二种型号是“钻石”B运载火箭。它的发射质量为24吨,有效载荷长23米,壳体最大直径14米,稳定尾翼翼展27米。第一级发射质量为20吨,长142米,直径14米;第二级和第三级与“钻石”A火箭的相同。“钻石”B火箭在1967年至1973年间发射5次,其中3次成功。

第三种型号是“钻石”BP4运载火箭。它的发射质量为264吨有效载荷长216米,最大直径15米。第一级与“钻石”B火箭的相同;第二级发射质量为478吨,长228米,直径15米,装有一台固体火箭发动机,真空推力为205千牛,工作持续时间为62秒;第三级发射质量为078吨,长167米,直径08米,装有一台带玻璃钢外壳的固体火箭发动机,真空推力为51千牛,工作持续时间46秒。头部整流罩质量为0135吨,长347米,直径138米,有效容积15立方米。1975年用它发射卫星3次,均获成功。