【独家】捷龙一号火箭及其发射服务性能分析

▲ 捷龙一号运载系统组成示意图

捷龙一号全长约19.5m，总质量约23.1t，采用四级固体发动机串联构型。全箭采用“空气舵＋RCS喷流”简化控制方案，固体发动机采用固定喷管，两套姿控系统位于头罩及末修舱内，一级低速飞行段由空气舵＋姿控动力系统进行复合控制，二、三、四级飞行段采用姿控动力系统进行三通道控制。

地面发射系统由发射车系统和测发控系统组成。运载火箭系统采用一车一箭垂直热发射方案，能够实现机动发射。地面测发控系统具备智能化、自动化测试和故障诊断功能，具有总装厂房快速技术准备、发射场快速测试发射的能力。

▲ 发射车产品图

信息化保障系统由保障信息系统、交互式电子手册（IETM）和虚拟现实（VR）展示系统组成。通过系统融合、信息交互共享实现对捷龙一号运载火箭在总装总测、测试发射等全寿命的信息化保障；通过信息化编码、电子化履历提升运载系统全周期的信息化质量与状态管控能力；通过信息化、便携化支持软件提供总装、测试、发射过程的操作引导与应急预案警示功能；通过商业VR展示系统，满足总装、发射流程的沉浸式体验需求，有力支撑捷龙一号适应商业航天快、准、稳的发射需求。

捷龙一号飞行弹道分为一级动力飞行段、一级滑行飞行段、二级动力飞行段、二级滑行飞行段、三级动力飞行段、三级滑行飞行段、四级动力飞行段、末修段及钝化段。

▲ 捷龙一号飞行剖面示意图

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火箭研制特点

（1）低成本、高可靠

捷龙一号充分借鉴火箭院运载火箭和小直径固体型号的研制经验和技术成果，同时创新设计理念，降低研制成本，缩短研制周期。为了提升运载效率，捷龙一号取消了传统燃气舵和柔性喷管等推力矢量控制手段，采用“空气舵＋RCS喷流”复合控制方案，大大简化了控制机构设计，大幅降低卫星发射成本。在大型地面试验策划方面，充分利用高精度数值仿真技术，采用“虚实结合”的手段大幅精简大型地面试验数量，实现短周期火箭研制流程。

（2）模块化、产业化

通过结构、电气模块集成设计开发，舱段模块集成总装总测，提高产品拓展适应性，并提高研制生产效率；通过生产模式流水线式产业化改造，提高批产效率，降低批次性制造成本。电气设计上，综合控制器作为核心单机，实现惯组、飞控、综控、时序控制、供配电、遥测和外安功能集成。结构设计上，所有舱段均采用统一的插接结构、舱口盖和防热结构等。

（3）少保障、简维护

信息化保障系统设计中强化信息化与自动化，采用独立测试系统，对箭上各设备的电压、温度、芯片状态及模块状态进行实时监测、采编，采用智能监测与分析系统初步实现测试数据的智能判读，具备良好的测试覆盖性，方便火箭的贮存维护。箭上关键单机具备机内测试和智能监测功能，设备内部具有状态检测、隔离故障的自动测试能力，并能将监测结果通过遥测系统实时下传，不需要外部测试设备就能完成对设备的功能检查、故障诊断与隔离以及性能测试。

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发射服务性能

捷龙一号的运载能力为：500km太阳同步轨道（SSO）不小于200kg，不同轨道高度、不同倾角的运载能力不同。

▲ 捷龙一号不同倾角圆轨道运载能力

星箭分离前，捷龙一号可根据用户需求进行最后阶段的姿态调整。火箭俯仰、偏航和滚动通道的角度偏差不大于2°，角速度偏差不大于2°/s。

表1 捷龙一号入轨精度

捷龙一号卫星舱采用全透波设计，包络为Φ1.2m×1.5m，后续有Φ1.4m×2.0m卫星舱（在研）可供选择。另外，捷龙一号提供多种机械接口供用户选择，如立方星分离机构、轻型包带、点式分离机构等。

▲ 捷龙一号卫星舱可用空间示意图

捷龙一号具有“快履约、快发射”的特点，与用户签约后6个月即可出厂，采用一车一箭方式、成熟期运抵发射场后能够实现24小时内快速发射。

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市场前景

捷龙一号充分继承了火箭院60余年来的丰富研制经验和技术积累，同时大胆创新，追求技术和管理上的突破。捷龙一号具有“两高两快”的特点，即高可靠性、高性价比、快履约、快发射。捷龙一号在500km SSO上的运载能力可达200kg，运载系数达到国际先进水平，可以满足200～900km轨道高度小卫星“一箭一星”及“一箭多星”组网发射需求，为全球微小卫星提供了一种更加安全、灵活、经济、迅速的发射服务。另外，通过商业化运营模式以及低成本设计技术，创新配套管理模式及扁平化设计流程，有效降低火箭研制成本，单发价格不超过2500万元，目标发射费用为2～3万美元/千克，具备国内外小卫星发射市场竞争力。将国内外部分同等规模火箭主要指标进行对比，捷龙一号无论是运载效率还是发射成本都具有一定优势。

表2 国内外部分同等规模火箭主要性能指标对比

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后续研制计划

捷龙一号将按照“三步走”战略逐步开展研制和运营：第一步，从2018年研制启动到2019年8月，完成首飞任务1发，创新商业、研发、运营模式；第二步，从2019年1月到2020年12月，完成研制批任务5发、1.4m直径卫星舱方案设计和飞行验证，具备在国内主要发射场实施发射的能力；第三步，从2021年起，进入成熟批任务阶段，每10发一批，实现批量发射能力。

来源：《国际太空》2019年第9期

作者：高峰 谭杰 尚辉 任新宇 龚旻 张东返回搜狐，查看更多