长征二号运载火箭(简称长征二号,CZ-2)是中国研发的长征系列运载火箭之一,为二级液体运载火箭,主要用于发射高度在500km以下的各类近地轨道卫星和其他航天器,是中国的航天运载器的基础型号。

除首发失败外,其派生型号的发射成功率极高。在长征二号的技术基础上,发展了长征二号系列运载火箭、长征三号系列运载火箭和长征四号系列运载火箭。

长征二号第一、二级采用常规液体燃料火箭发动机,1970年启动研制,1974年11月5日首飞失败,1975年11月26日第二次发射成功。该型火箭已退役,总发射次数4次,成功3次,失败1次。

长征二号是中国研制的第一代液体运载火箭,成功发射返回式卫星,使中国国成为世界上继美国、苏联之后第三个掌握研制、发射返回式人造卫星技术的空间大国.

2020年9月4日,在酒泉卫星发射中心,利用长征二号F运载火箭,成功发射一型可重复使用的试验航天器。[1]

中文名

长征二号

级数

7

别名

LM-2

所属国家

中国

航天产品类别

运载火箭

代号

CZ-2、LM-2

用途

地球同步通信卫星主要用于商业发射服务

质量

190吨

制造单位

第七机械工业部第一研究院(中国运载火箭技术研究院)

发射地点

酒泉卫星发射中心

类型

两级常规液体火箭

外文名

Long March 2

前型级

长征一号

总设计师

屠守锷

衍生型号

长征二号甲、乙、丙、E、F

有效载荷-近地轨道

近地轨道

次型级

长征三号

有效载荷-GEO

发射近地轨道(LEO)有效载荷。

研制时间

1970年至1975年

运载能力

近地轨道1.8吨

火箭全长

32.6米

设计单位

中国运载火箭技术研究院

火箭现状

已经退役

发射记录

长征二号运载火箭于1974年11月5日在酒泉卫星发射中心进行首次发射,但由于火箭陀螺控制系统中的高度导线断裂,导致火箭飞行姿态失去控制,使得长征二号运载火箭发射失败。1975年11月26日长征二号运载火箭进行第二次发射,并成功将中国第一颗返回式卫星送入预定轨道。随后,又连续两次发射成功,将中国第二颗和第三颗返回式卫星送入预定轨道。该型号火箭共进行了4次发射,除第一次外,其余三次均圆满成功,如表所示:

序列运载火箭起飞时间卫星轨道发射地点结果

1

长征二号701403(Y3)1974年11月5日17时40分近地轨道第20训练基地第一试验部*二号发射阵地138工位失败**
2长征二号甲701504(Y4)(长征二号丙***)1975年11月26日11时29分52秒近地轨道第20训练基地第一试验部二号发射阵地138工位成功
3长征二号甲Y5(长征二号丙)1976年12月7日12时38分近地轨道第20训练基地第一试验部二号发射阵地138工位成功
4长征二号甲Y6(长征二号丙)1978年1月26日12时58分近地轨道第20训练基地第一试验部二号发射阵地138工位成功
5长征二号F运载火箭2020年9月4日成功[1]
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备注:

1.*第20训练基地第一试验部即现酒泉卫星发射中心。

2.**起飞后6秒火箭控制系统俯仰速率陀螺中的高度导线因振动断裂,稳定系统未接到陀螺控制系统输出的信号,导致火箭飞行姿态失去控制,20秒安全自毁系统启动于空中自毁。

3.***长征二号甲与长征二号丙近乎一致,一些列表会将长征二号甲标记为长征二号丙。

以长征二号运载火箭为原型先后研制出长征二号甲、长征二号丙、长征二号丁、长征二号E、长征二号F运载火箭,形成长征二号系列运载火箭。其中长征二号F型运载火箭是我国载人飞船发射的唯一运载火箭,具有安全性高等特点,先后将我国十艘“神舟”载人飞船、天宫一号和天宫二号成功的送入太空预定轨道。

发展沿革

历史背景

中国长征一号运载火箭

20世纪50~60年代,苏联和美国发射了大量侦察卫星,其中返回式卫星可以提供大区域地面照片,为国家战略侦察和预警服务。苏美两国的返回式卫星重量在500~2500千克之间,都是由重型运载火箭发射的。

1970年4月24日,长征一号成功发射中国第一颗人造地球卫星东方红一号之后,中国着眼提升空间观测能力,把发射低轨道重型卫星的任务列入了空间发展计划。根据国家要求,新型运载火箭要具有把1800千克重的卫星送入500千米以下椭圆轨道的能力,研制更大推力的新型远程运载火箭提上日程。

研发进程

长征二号是中国计划发射低轨道的重型返回式卫星而以远程火箭为原型启动研制的。

1970年,在远程火箭的基础上,中国开始了长征二号研制工作。

1974年11月5日,经过三年研究制造,长征二号第一发火箭试验发射,由于一根导线的断裂,造成飞行试验失败。

1975年11月26日,经过一年多的改进,采取一系列提高火箭可靠性的措施后,长征二号第二枚火箭成功发射了中国第一颗返回式卫星。

1976年12月7日,长征二号再次成功发射返回式卫星。

1978年1月26日,长征二号第三次成功发射返回式卫星。

随后,研制单位根据发射卫星的需要,又对长征二号做了适应性技术状态的修改,使火箭的技术性能和运载能力由1800千克提高到2400千克,改进型命名为长征二号C。

1982年9月9日至1985年10月21日,长征二号C连续成功发射了4颗返回式卫星。

长征二号运载火箭已退役。

执行任务

2021年6月16日,神舟十二号飞行任务乘组公布,聂海胜、刘伯明、汤洪波入选。[3]

系统组成

长征二号研制经过改进后的长征二号C,作为主要型号投入发射任务。长征二号火箭的技术状态和数据均为长征二号C。

总体设计

长征二号C的主要控制设备安装在火箭最前端的仪器舱中,箱间段和级间段也安装有部分控制设备。为使火箭的质心位置尽量靠前以提高静稳定性,一、二子级推进剂贮箱都是将密度较大的氧化剂安排在前,密度较小的燃料安排在后。级间段由壳段和杆系两种结构组成,杆系结构用以在一、二子级进行热分离时顺畅地排放二子级发动机喷出的燃气。两种整流罩具有不同的对接部位,以适应不同的有效载荷需求。发射支点设在一级发动机机架的最前端,以利于发射支撑的稳定和传力结构的合理利用。一、二子级的级间分离面设在二子级机架与壳体的连接面处,以便最大程度地减轻二子级的结构质量,提高运载能力。

箭体结构

长征二号C的箭体结构由整流罩、仪器舱、推进剂贮箱、级间段、箱间段、尾段等部分组成。箭体结构的主要材料是铝合金。

  • 一子级结构

一子级箭体结构由级间段、氧化剂贮箱、箱间段、燃料贮箱、后过渡段和尾段组成,结构总质量8.6吨。级间段由级间壳段和级间杆系两部分不同的结构构成。

  • 二子级结构

二子级箭体结构由仪器舱、氧化剂贮箱、箱间段和燃料贮箱等部分组成。

燃料贮箱和氧化剂贮箱均为承力式结构,都由椭球形前、后底和较短的筒段构成。贮箱内都安装有防晃板、消漩器、增压兼安全溢出管、液位传感器、温度传感器等。

  • 搭载舱

搭载舱是专门为搭载有效载荷提供服务的舱段,位于主有效载荷与仪器舱之间(主有效载荷使用A型整流罩)。搭载舱的作用是将主有效载荷、搭载有效载荷、A型整流罩和运载火箭连成一体,维持运载火箭外形的完整,提供搭载有效载荷使用空间,并有利于有效载荷入轨后的分离。搭载舱外径2.2米,高度和结构形式可按有效载荷的需要进行设计。

  • 轨道转移舱

轨道转移舱的功用是通过轨道转移的办法,将有效载荷送入比长征二号C所能达到的正常轨道更高的轨道。根据有效载载荷对最终道的需要,可以设计成一次转移或二次转移来实现最终轨道要求。长征二号C采用旋转稳定和固体火箭推进的轨道转移舱来实现有效载荷的轨道转移,不希望旋转入轨的有效载荷可在入轨分离前进行消旋。该轨道转移舱既可用于搭载有效载荷,也可用于搭载有效载荷。

  • 整流罩结构

整流罩内的有效载荷通过转接支架与有效载荷支架相连接。

长征二号发射后穿越稠密大气层时,整流罩保护有效载荷不受高速气流冲刷。穿越大气层后,约在120千米高度,整流罩完成使命而抛离。长征二号C配有A型和B型两种整流罩,以适应不同有效载荷的需要。两种整流罩所提供的有效载荷使用空间有较大的差别。

推进系统

长征二号C采用由液体火箭发动机、泵压式推进剂输送系统和自生增压系统组成的推进系统,使用自燃推进剂,氧化剂为四氧化二氮,燃料为偏二甲脐。

  • 一子级系统

一子级推进系统由组合发动机、推进剂输送系统、增压系统、火工品及电缆、机架等构成。火箭发动机由4台独立发动机机通过机架并联而成的组合发动机。

  • 二子级系统

二子级推进系统由推力室、涡轮泵、涡轮工质供应系统、推进剂供应系统、增压系统、火工品及电缆和机架等组成。

制导控制

长征二号C制导和控制系统由制导系统和姿态控制系统组成。

  • 制导系统

制导系统是控制火箭沿预定轨道飞行,当达到预定的运动参数,满足有效载荷精确入轨的要求时,关闭发动机,使有效载荷按预定要求准确入轨。

  • 姿态控制系统

姿态控制系统是稳定火箭的飞行姿态,控制火箭绕质心的转动。姿态控制一是消除火箭飞行姿态偏差偏差,使火箭在预定的轨道上稳定飞行;二是配合制导系统完成火箭飞行的程序控制;三是配合导引系统完成横纵向向导引控制。

分离系统

  • 级间分离

长征二号C的级间分离采用热分离方式。当级间分离程序开始时,首启动动二子级发动机,然后关闭一子级发动机。当二子级的发动机推力达到预定推力、一子级发动机推力减小到预定推力时,连接一子级和二子级的爆炸螺栓同时起爆,一、二子级在二子级发动机喷流和推力的作用下开始分离,二子级发动机的喷焰从级间杆系和分离面处排出。

  • 星箭分离

卫星与有效载荷转接支架的连接采用包带式连接机构,用2颗锁紧爆炸螺栓将包带锁紧,使卫星与转接支架牢固连接。分离时,将两锁紧的爆炸炸螺栓引爆,包带解锁,使卫星与运载火箭实现机械脱离。

遥测跟踪

  • 遥测系统

遥测系统的功用是:获取火箭飞行中各系统和主要设备的工作参数、故障监测参数和环境参数。遥测系统由参数测量装置、传输装置、数据记录和处理装置以及电源配电装置等组成。

  • 跟踪系统

跟踪系统由无线电跟踪分系统和无线电遥控分系统两部分组成。

无线电跟踪分系统的功能,是实时跟踪、测量火箭飞行轨道,提供实时跟踪数据和无线电遥控判断信息。无线电跟踪分系统由箭上和地面两部分组成。

无线电遥控分系统的功能,是当运载火箭飞行中发生不可挽回故障,偏离预定轨道,并危及规定的保护区域安全时,地面发出遥控炸毁指令,箭上接收指令后,给自毁系统发出炸毁指令信息,由自毁系统将故障火箭炸毁。

自毁系统

长征二号C自毁系统的作用是,当运载火箭在飞行过程中因故障而将导致飞行失败时,将火箭自行炸毁,以减轻或避免火箭坠落地面时,对人员和设施造成的危害。自毁系统设有两种自毁机构。

性能数据

设计参数

长征二号设计参数
基本参数
全长32.6米 
直径3.35米
起飞质量190吨
起飞推力2786千牛
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飞行程序

长征二号飞行时序
时间(秒)程序时间(秒)程序
T-3.00一子级发动机点火T+129.00级间分离
T+0.00火箭起飞T+140.00导引引入
T+8.00开始程序转弯T+236.50二子级YF-22发动机预令关机
T+44.00飞行马赫数达到1T+237.50二子级YF-22发动机主令关机
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获得荣誉

1987年,长征二号丙火箭被授予中国“全国质量金质奖”。[4]

1999年,长征二号丙火箭被原中国航天工业总公司授予“优质液体运载火箭”称号。[4]

1999年,长征二号丙改进型火箭被原中国航天工业总公司授予“金牌火箭”称号。[5]

2012年1月,长征二号丁被中国航天科技集团公司授予“金牌火箭”称号。[6]

总体评价

长征二号运载火箭是在在长征一号飞行成功之后,中国运载火箭技术研究院继续研制的第二个二级液体运载火箭,在技术和性能上有了大幅度提高。

长征二号采用了当时新研制的75吨推力发动机,大大超过长征一号所用的发动机,后来中国所有的运载火箭都是以75吨发动机为基础研制的。不但发动机性能提高,而且长征二号在导弹基础上研制火箭的过程中,还解决了一系列技术难题后才得以成功。(《科技日报》、《当代中国的航天事业》评)

长征二号是根据液体导弹改进而来,具有明显的武器特点。作为第一代火箭之一,长征二号解决了中国运载火箭有无问题,但火箭运载能力等总体性能偏低,使用维护性差,发射场测试发射周期长,采用模拟控制系统。(《宇航总体技术》评)