商业航天新突破！航天科技四院助力我国首型海上热发射固体运载火箭捷龙三号首飞成功

2022年12月9日14时35分，由航天科技集团四院提供全部四级固体发动机的捷龙三号固体运载火箭在山东海阳附近黄海海域腾空而起，顺利将14颗卫星送入预定轨道。

这是世界范围内第4型全固体运载火箭首飞成功

该型火箭是迄今我国以固体动力为主芯级起飞量级最重、运载能力最大、发射场适应能力最强的固体运载火箭。本次发射也是我国首次海上热发射试验取得圆满成功。

此次首飞试验全面考核了四院四级固体发动机技术方案的合理性和产品综合质量的高可靠性，验证了固体发动机针对海上热发射等全新技术使用的强适应性，是我国全固体运载火箭研制历程中的又一重大突破，对完善优化我国运载火箭型谱、推动空间科学发展意义重大。

捷龙三号的首飞成功，是本年度国内第3型以固体发动机为主动力的运载火箭首飞成功、世界范围内第4型全固体运载火箭首飞成功，此外本年度以固体动力为助推动力的长征六号甲、太空发射系统（简称SLS）等两型中、大型运载火箭也首飞成功，代表着固体动力在运载领域的“好用”优势不断彰显、主流地位不断巩固。

至此，由航天科技四院提供全部固体主动力、助推动力的运载火箭已有5型，其中有3位新成员均不负重托、不辱使命，实现了今年度内首飞即胜。

固体火箭运载能力全面提升

捷龙系列运载火箭是中国航天科技集团作为“国家队”面向商业航天发射市场开发的“龙系列”全固体运载火箭，由航天科技一院中国火箭公司抓总研制，航天科技四院承担该系列火箭全部固体发动机、滚控发动机、压力传感器及自毁装置等的研制。

捷龙三号火箭具有“运载能力强、整流罩包络空间大、发射方式多样化、经济性好、发射效率高、履约周期短”的特点，是面向未来卫星星座快速组网发射需求而打造的一款高性价比、高可靠、快履约、快发射的商业固体运载火箭。

火箭箭体全长31.8米，外轮廓最大直径3.35米，起飞重量140吨，500km太阳同步轨道运载能力达1.5吨，超过同为四院提供四级固体发动机的捷龙一号运载火箭的7倍、应急发射全固体运载火箭长征十一号的3倍，具有满足目前主流中小卫星组网发射的比较实用的运载能力。

火箭配套直径3.35m的整流罩，相比于同规模固体运载火箭可为有效载荷提供更大的包络空间。捷龙三号的首飞成功，大幅扩充了捷龙系列火箭的运载能力，500km太阳同步轨道运载能力由200kg迅速提升至1.5t，也使得我国固体运载火箭在2t级以内运载能力梯度更为完善，满足多目标空间载荷发射任务需求。

首次采用海上热发射技术

相较于之前的全固体运载火箭采用陆上冷/热发射、海上冷发射的方式，捷龙三号火箭首次采用了海上热发射技术，实现了海上冷发射到海上热发射的跨越。

冷热的区别在于点火的一瞬间。冷发射是利用弹射器把火箭弹射到高空再点火，它的优点是尽最大可能保护发射平台，但是发射能力有限，热发射则是发动机点火后直接将火箭推出发射架。由于箭体规模增大，捷龙三号火箭创新性地采用了框式导向海上热发射方案，攻克了待发稳定性、离架安全性、燃气流排导和热防护设计等技术难题，在确保发射安全性前提下，有效缩短发射流程、降低发射成本。

这也意味着捷龙三号火箭将不受发射时间空间限制，可以同时适应海上、陆地两种发射任务，并将逐步实现由一次出海一次发射到一次出海多次发射的能力提升。

发动机性能达到世界一流水平

近年来，快速进入空间能力和商业卫星发射市场的需求旺盛，采用固体动力的火箭构造相对简单，具有可靠性高、履约周期短、发射场保障条件少等优势，可为卫星客户提供快速、可靠的发射服务，可以帮助客户在较短时间内验证关键技术、证明研制能力、迅速形成商业闭环。

捷龙三号四级固体发动机采用了高性能轻质复合材料壳体、宽摆角全柔性摆动喷管等多项核心技术，综合性能达到世界一流水平。火箭一级发动机是四院瞄准商业航天发射市场需求，研发的一型高性能纤维缠绕复合材料壳体整体式固体发动机。发动机直径2.65米，装药量71吨，推力达到200吨，是目前国内参加飞行试验的装药量最多、推力最大的高性能复合材料整体式固体发动机。

为了最大限度贴合商业航天需求，四院研制团队通过技术经济一体化手段多管齐下，充分考虑成本、效率因素，不断在成熟发动机型号技术基础上挖掘潜力和优化提升，火箭二级发动机集成了产品化、组合化发展思想，采用了面向功能需求的喷管结构设计和大尺寸工艺关键技术；三级发动机通过大量仿真验证分析，优化了壳体材料；四级发动机通过对成熟发动机的迭代整合，有效提升了发动机的匹配度和适应性。

研制团队以“短、平、快”的工作效率，达到了总体性能“好、快、省”的效果，在确保可靠性的同时，实现了设计成本可控，提高了发动机产品的综合性能。

本次试验是四院固体动力在运载领域第19次、本年度的第7次飞行试验，均取得圆满成功。

更大推力固体发动机迎接商业航天广阔市场

面对未来数量庞大的星座卫星发射，还需要更为强大的固体火箭型号。2021年10月19日，航天科技四院直径3.5米、推力达500吨的整体式固体发动机试车成功，是目前世界上推力最大、可工程化应用的整体式固体火箭发动机。该发动机采用高性能纤维复合材料壳体、高装填整体浇注成型燃烧室、超大尺寸喷管等多项先进技术。作为应用方向之一，该发动机后续将作为“捷龙四号”固体运载火箭一级发动机，迎接大规模星座组网发射需求。

整体打基础，分段再提升。在发展整体式固体发动机的同时，航天四院在分段式发动机领域的攻关也从未停步。分段式发动机通过模块化组合装配，实现有限直径内更大装药、更大推力的技术需求，完美平衡了“性能需求”与“研制能力”的矛盾，是固体发动机推力走向更大、性能走向更强的必然。

目前，基于世界最大500吨推力整体式固体发动机，四院正在积极开展直径3.5米多分段式发动机的研究，最大推力将达到千吨级，可为客户提供规模更大、组合灵活、经济可靠的全方位发射服务，助力商业航天繁荣发展。

经过多年的探索发展，航天四院运载领域固体火箭发动机已形成了直径1.2米、2米、2.65米、3.5米，推力60t、120t、200吨、500吨、1000吨级的型谱化、系列化能力，为我国运载火箭发射的多样性需求提供了更多的动力选择。

华商报记者 马虎振 通讯员 王思彤 陈旭 胡大庆（航天科技集团四院供图）

来源：华商网-华商报

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