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長征十號系列火箭

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長征十號
新一代載人運載火箭
長征十號運載火箭1:10模型
用途重型運載火箭（長征十號）
大型運載火箭（長征十號甲）
製造者中國運載火箭技術研究院
製造國家 中華人民共和國
外型及質量參數
高度長征十號：92.5公尺（303英尺）[1]
長征十號甲：67公尺（220英尺）
直徑5.0公尺（16.4英尺）（通用芯級）
質量長征十號：2,189,000公斤（4,826,000英磅）[1]
長征十號甲：740,000公斤（1,630,000英磅）
節數三級半（長征十號）/ 二級（長征十號甲）
酬載量
至LEO有效載荷
質量長征十號：70,000公斤（150,000磅）
長征十號甲：
20,000公斤（44,000磅）（不回收）
14,000公斤（31,000磅）（一級回收）
至TLI有效載荷
質量長征十號：27,000公斤（60,000磅）
發射歷史
現況初樣研製階段[1]
發射場文昌航天發射場
成功次數暫無
失敗次數暫無
首次發射2027年前後
輔助火箭
輔助火箭數2 枚
直徑5公尺（16英尺）
燃料重量520,000公斤（1,150,000磅）
引擎7×YF-100K發動機
單引擎推力7×1250 千牛（海平面）
比衝量2958 公尺/秒（海平面）
推進時間173秒[2]
燃料液氧/煤油
第一級（長征十號）
直徑5公尺（16英尺）
燃料重量680,000公斤（1,500,000磅）
引擎7×YF-100K發動機
單引擎推力7×1250 千牛（海平面）
比衝量2958 公尺/秒（海平面）
推進時間227秒[2]
燃料液氧/煤油
第二級（長征十號）
直徑5公尺（16英尺）
燃料重量185,000公斤（408,000磅）
引擎2×YF-100M發動機
單引擎推力2×1460 千牛 (真空)
比衝量3454.9 公尺/秒 (真空)
推進時間215秒[2]
燃料液氧/煤油
第三級（長征十號）
直徑5公尺（16英尺）
燃料重量59,000公斤（130,000磅）
引擎3×YF-75E發動機[3]
單引擎推力3×92.108 千牛 (真空)
比衝量4424 公尺/秒 (真空)
推進時間924秒[2]
燃料液氧/液氫

長征十號[4]，又稱新一代載人運載火箭、CZ-5DY[註 1]、"921火箭"[註 2][5]，是根據中國航天的未來發展需要而於2023年全面啟動研製的一型可部分複用的載人運載火箭系統，主要發射載荷為中國的新一代載人飛船。長征十號預計2027年前後首飛，屆時將大幅提升中國的運載火箭技術水平和空間運載能力。現任總設計師為張智[6]。

長征十號有基本型和無助推構型兩種子型號：基本型採用三級構型，CBC通用芯級串聯式設計，地月轉移軌道運載能力≥27噸，可發射深空版新一代載人飛船和載人月面著陸器，用於載人月球探測等一系列深空探測任務；無助推構型為二級火箭，沒有助推器，可重複使用，近地軌道運載能力≥14噸，可發射近地版新一代載人飛船，用於中國太空站人員、貨物運輸任務。

命名

在長征系列運載火箭中，「長征十號」這一序號起初是作為代號被用於原本為配合714工程而計劃研製的一系列「新長征系列運載火箭」中的重型運載火箭型號，該火箭原定具有50噸至150噸的近地軌道運載能力，用於近地軌道上的重型貨運任務或載人登月任務，計劃於1975年首飛，其研製計劃後來隨著714工程的擱置而不了了之[7]。此後，「長征十號」的名稱在2023年2月24日於國家博物館舉辦的「逐夢寰宇問蒼穹——中國載人航天工程三十年成就展」上再度出現，作為新一代載人運載火箭的正式名稱使用[8]。

概要

新一代載人運載火箭是根據中國載人航天工程發展規劃，為發射中國新一代載人飛船而全新研製的高可靠、高安全的載人火箭，其首次公開是在2018年11月舉行的第十二屆中國國際航空航天博覽會上。新一代載人運載火箭將按照載人飛行的最高安全標準設計，奔月軌道運載能力滿足25噸級載人飛船要求，未來可用於載人月球探測。[9]

2022年2月在中國國家博物館舉辦的"中國載人航天工程三十年成就展"上，新一代載人運載火箭的模型被標註為「長征十號」，隨後中國航天科技集團發布的文章也採用了「長征十號」的稱呼。[4]

組成

長征十號的基本型由助推器、芯一級、芯二級、芯三級、逃逸塔及整流罩組成，芯一級直徑5.0公尺，安裝7台發動機；芯二級直徑5.0公尺，安裝2台發動機；芯三級直徑5.0公尺，安裝3台發動機。[10]

長征十號基本型全長92.5公尺，其芯級直徑與長征五號的芯級一致，但高度比長征五號高近三分之一。基本型的起飛重量約2189噸，起飛推力約2678噸，奔月軌道運力不小於27噸。其無助推構型全長約67公尺，起飛重量約740噸，起飛推力約892噸，近地軌道運載能力不小於14噸，且一子級具備重複使用功能。[1]

特性

長征十號運載火箭採用的新型技術包括泵後擺高壓補燃發動機、高安全逃逸系統、輕質高強度新材料[11]。

長征十號採用模塊化設計，可以與多種模塊組合使用形成近地軌道40噸至70噸，地球同步軌道10噸至32噸的系列化型譜，近期可以用於載人月球探測工程中的環月、繞月等演示驗證任務，未來則可以和長征九號運載火箭組合使用建立月球基地，實現月球可持續開發利用。[12]

研製進展

2022年珠海航展上展出的新一代載人運載火箭模型，當時尚未命名「長征十號」
2022年珠海航展上展出的新一代載人運載火箭模型，當時尚未命名「長征十號」
  • 2017年
  • 2018年
    • 6-7月，中國航天科技集團六院完成二級發動機YF-100M三次試車。[13]
    • 11月，在第十二屆珠海航展上，新一代載人運載火箭模型首次亮相。[13]
  • 2019年
    • 9月，中國航天科技集團一院宣布首件5公尺直徑的錐底結構貯箱研製成功，實現15%減重。[13]
    • 10月，中國航天科技集團一院的「5公尺直徑模塊新一代載人火箭總體技術與工程應用」項目順利通過載人航天工程辦公室組織的驗收評審，評審認為此成果可用於新一代載人運載火箭工程研製。[13]
    • 11月，中國航天科技集團一院宣布世界最大直徑（5公尺級）的液氧煤油共底貯箱研製成功，初步具備應用於未來新型火箭的條件。[13]
  • 2020年
    • 10月，《載人航天》雜誌介紹新一代載人運載火箭第一級並聯安裝7台新型液氧煤油發動機的推力傳遞結構方案已完成全尺寸結構樣機製造及7台發動機推力載荷靜力試驗。[13]
  • 2022年
    • 6月14日，中國航天科技集團六院101所完成三級發動機YF-75E首次長程點火試驗[14]。
    • 7月28日，中國航天科技集團一院702所完成多機並聯靜動聯合試驗[15]，標誌著該發動機具備轉入初樣研製階段的條件。
    • 7月29日，中國航天科技集團六院101所完成三級發動機YF-75E整機高工況長程試驗[14]。
    • 9月-10月，中國航天科技集團六院完成採用大尺寸鈦合金噴管延伸段方案的二級發動機YF-100M3次共650秒的試車（其中10月27日完成300秒長程試車），通過105%高工況、高混合比考核，發動機各項指標基本滿足總體要求。這標誌著該型發動機關鍵技術已全部突破，為中國新一代載人火箭的順利研製奠定了基礎[16][13]。
    • 10月，中國航天科技集團六院完成三級發動機YF-75E累積試車已超萬秒。[13]
    • 11月26日，中國航天科技集團六院完成一級發動機YF-100K首台兩次起動試車試驗，標誌著中國在重複使用發動機高壓補燃兩次點火、低入口壓力起動、連續變推力等核心關鍵技術上取得突破性進展。[13]
    • 11-12月，中國航天科技集團六院完成一級發動機YF-100K「不下台」連續4次試車，累計2100秒，單台累計工作時長超8倍任務時間。該台發動機是首台按飛行狀態配套的產品，試車成功標誌著該型發動機研製進入新階段，拉開了由研製轉向交付的序幕。[13]
  • 2023年
    • 2月24日，在國家博物館舉辦的「逐夢寰宇問蒼穹——中國載人航天工程三十年成就展」上，新一代載人運載火箭首次公開命名為「長征十號」。[13]
    • 3月29日，首件八通蓄壓器成功通過冷衝擊試驗和1.4兆帕液壓試驗，該部件用於長征十號芯一級氧輸送系統。[13]
    • 5月19日前，中國航天科技集團一院圓滿完成新一代載人運載火箭柵格舵展開試驗。該項試驗是新一代載人火箭在原理驗證階段開展的首項機構類地面試驗，主要驗證柵格舵方案設計的正確性。柵格舵是一種火箭氣動控制機構，被稱為火箭的「小翅膀」，其展開後能夠保持箭體姿態穩定，幫助火箭子級精準回歸地面。[17]。
    • 5月28日，中國航天科技集團六院完成一台一級發動機YF-100K第六次試車，其累計試車時長達到了3300秒，再次創造了中國百噸級發動機單台試車的新紀錄。發動機工作時長超10餘倍任務時間，再次驗證了發動機的工作可靠性。[13]
    • 5月29日，載人航天工程辦公室正式宣布載人月球探測工程登月階段任務已啟動實施，其中長征十號作為工程飛行產品已啟動研製。[18]
    • 6月12日，中國航天科技集團六院完成一級發動機YF-100K第八次試車，該台發動機累計試車時長達到了4400秒，再次刷新中國百噸級火箭發動機單台試車時長紀錄。[19]
    • 7月22日，中國航天科技集團六院完成一級發動機YF-100K飛行任務剖面驗證試車。[20]
  • 2024年
    • 2月24日，長征十號全面進入初樣研製階段。[21]
    • 6月14日，長征十號系列運載火箭成功完成一子級動力系統試車，三台YF-100K發動機同時點火，試車過程中發動機正常啟動、穩定工作、定時關機，各項參數測試正常。這是長征十號系列運載火箭首次系統級大型地面試驗，對一子級增壓輸送系統與發動機的匹配性、推進劑加注流程、多機並聯傳力和環境特性等技術進行了充分驗證。[22]
    • 7月，長征十號運載火箭成功完成三子級YF-75E氫氧發動機高空模擬試車。[23][24]
    • 11月，中國航天科技集團一院完成長征十號系列火箭整流罩分離試驗。[25]

參數

長征十號系列運載火箭參數指標[26]
招標單位 中國載人航天工程辦公室
研製單位 中國運載火箭技術研究院（總設計師：張智）
子型號 基本型（CZ-10） 無助推構型（CZ-10A）
主要用途 中國載人登月任務 中國太空站人/貨運輸任務
主要載荷 新一代載人飛船（深空版）
載人月面著陸器 		新一代載人飛船（近地版）
貨運飛船
主要目標軌道 地月轉移軌道 近地軌道
目標軌道運載能力 ≥27噸 ≥14噸（一級回收時）
復用能力 否 一級可回收重複使用
全箭總長 92.5公尺 67公尺
級數 三級火箭 二級火箭
起飛重量 2187噸 740噸
起飛推力 26,250千牛頓（2,677公噸力） 8,750千牛頓（892公噸力）
直徑 5公尺
助推器數量 2個 無
一級/助推器模塊發動機 每個模塊7台YF-100K/L[註 3]，共21台[27] 一級7台YF-100N
二級發動機 2台YF-100M 1台[來源請求]YF-100M
三級發動機 3台YF-75E 無
目前狀態 立項研製中
首飛時間 2027年 2026年

發射記錄

計劃中

從火箭研製角度出發，與長征二號F運載火箭發射神舟載人飛船的歷史類似，長征十號的前幾次發射將會是無人飛行驗證，之後才會進行載人發射。[28]

從發射載荷角度出發，目前已知長征十號將會執行若干載人月球探測工程任務，包括：夢舟飛船近地軌道試驗任務、夢舟飛船無人繞月任務[29]、攬月著陸器無人著陸任務[30]、夢舟飛船載人繞月任務[31]以及載人登月任務；近地版夢舟飛船投入使用後，將由長征十號甲負責發射；此外，還有計劃將長征十號用於天舟貨運飛船發射任務[32]。


計劃中
飛行次序 火箭序號 起飛時間（UTC+8） 發射工位 有效載荷 軌道 備註
（不詳） （不詳） 2027年 文昌航天發射場 夢舟Y載人飛船
航天員：無 		地月轉移軌道 無人繞月
（不詳） （不詳） 2027年 文昌航天發射場 攬月著陸器 地月轉移軌道 無人登月
（不詳） （不詳） 2028年 文昌航天發射場 夢舟Y載人飛船
航天員：無 		地月轉移軌道 無人繞月
（不詳） （不詳） 2028年 文昌航天發射場 夢舟Y載人飛船
航天員：待定 		地月轉移軌道 載人繞月
（不詳） （不詳） 2029年 文昌航天發射場 攬月著陸器 地月轉移軌道 載人登月
（不詳） （不詳） 2029年 文昌航天發射場 夢舟Y載人飛船
航天員：3人，待定 		地月轉移軌道 載人登月

參見

注釋

  1. ^ 意為長征五號登月
  2. ^ "921"是中國載人航天工程的代號
  3. ^ 其中3台YF-100K發動機雙向搖擺噴口，4台YF-100L固定噴口

參考文獻

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  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 王聰; 王勁博; 宋征宇. 登月火箭剩余运载能力估计与停泊轨道重规划. 宇航學報. 2023, 44 (9): 1323. 
  3. ^ 存档副本. [2021-08-29]. （原始內容存檔於2021-10-05）. 
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  28. ^ 神舟十六号发射直播. [2023-05-30]. （原始內容存檔於2023-06-07）. 3小時52分處，容易：2030年中國人要登上月球，那我們火箭在這個之前要進行幾次無人飛行的驗證才會去進行首次的載人，跟我們神舟飛船從遙一到遙五首次載人，大概這樣的驗證步驟是一樣的，所以我們火箭的首飛時間會早於2030年。 
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  31. ^ 《中国空间站 神舟十九号载人飞行任务》 20241030 03:25. 央視網. 30分40秒處，劉洋：（20）28年繞月30年登月……我們中間就有一部分人要去執行登月和繞月的計劃。 
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外部連結

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