火箭新兵“长三丙”：本报记者　黄希

【出版日期】2008.04.30

【版次】第2版(专题报道)

【入库时间】20110412

【全文】

“‘长三丙’的最大意义是设立了一个‘台阶’——运载能力正好位于‘长三甲’和‘长三乙’两者之间。目前适合它发射的卫星还有相当数量，因此，它还有广阔天地可为”。

——航天科技集团公司科技委顾问、“天链一号”工程总师白拜尔论说“长三丙”

“在我经手的火箭中，长三丙火箭无疑是研制历程最长的一个火箭型号，多年的酸甜苦辣，我们把对这个火箭型号的情感也融入到了研制的每一个细节中。”

——长三甲系列火箭前总指挥兼总设计师龙乐豪深情讲述“长三丙”

“在构型上，由于长三丙火箭只有两个助推器，成为了中国运载火箭发展史上第一枚非全对称火箭。所有的技术状态的改变都因为这个原因而产生。”

——长三甲系列火箭总指挥岑拯点评“长三丙”的独特之处

1.22载浓情打造“长三甲”家族“老幺”

作为长征系列运载火箭又一个“首飞型号”和长三甲系列火箭家族中的最后一位成员，长征三号丙火箭(以下简称为长三丙火箭)的首次“登台演出”无疑是中国航天2008年宇航发射任务的第一个焦点。

长征三号甲系列火箭总指挥岑拯清晰地记得，在他“履新”之际，长征三号甲系列火箭的前总指挥兼总设计师龙乐豪院士一番语重心长的话：我还有一个遗憾，就是没有在我的手中，将长三丙火箭送入发射市场，希望你能弥补我的遗憾。

在龙乐豪看来，每一枚火箭都是有生命的个体。他把“长着一双翅膀”的长三丙火箭亲切地称为“老幺”。

时光荏苒，长三甲火箭和长三乙火箭在发射市场“服役”已有10年之久，相比之下，长三丙火箭却显得命运多舛。龙乐豪就像一位家长一样，盼望着自己的“小女儿”能够早日“出阁”，像她的“姐姐”们一样，成为发射市场上的另一朵奇葩。

春天的西昌，阳光如织，花团锦簇，螺髻山上的杜鹃花开得漫山遍野，这是月亮城最美的季节。2008年4月25日，一场雷雨洗礼后的西昌卫星发射中心，天高云淡。岑拯和火箭发射试验队队员们一起，带着对“老幺”的深情祝福，将长三丙火箭送向了遥远的天际。

此时的长三丙火箭就像一个轻盈的天使，张开翅膀，飞向远方……

诞生之前已有“婆家”

时间回转到22年前。

1986年，备受瞩目的长征三号甲系列火箭正式立项，研制构想被提上了议事日程。

“就像一套茶杯一样，‘长三甲‘既然有了基本型，就应该在基本型的基础上，让种类多样化，以适应市场的多种需求”。龙乐豪向记者打比方说道。

要让长三甲火箭“家族”成为一个真正的“系列”！秉持着这样的理念，在设计长三甲系列火箭的基本型时，设计师们就把日后研制多种运载能力的火箭纳入了思考范畴。

其后的八年，设计师开始了艰苦的长三甲火箭基本型的研制，他们先后攻克了100项新技术，40多项重要技术以及4项关键技术，从厚厚的图纸到总装厂房的零部件，再到成形的箭体，每一步的前进，都饱含了设计师们的心血。

1992年4月24日，龙乐豪代表中方在美国华盛顿签订了一个对外发射合同，即用中国的长三乙火箭发射外星。受此牵引，1993年2月10日长三乙火箭研制正式立项。

随着基本型的日趋成熟，在长三乙火箭转入正样研制的同时，也开展了对长三丙火箭的研制工作。

1995年3月至5月，长三丙火箭与长三乙火箭一起，在西昌卫星发射中心顺利地完成了发射场合练。此前，中国长城工业总公司已于1994年3月22日将长三丙火箭推向了市场，按照当时签订的三项商业发射合同，将由长三丙火箭来执行多颗外国卫星的发射。

“拿着设计图去和外商谈发射服务合同、拿着客户支付的预付款开始研制”的佳话，让众人对长三丙火箭的诞生多了一份期待。

“可以说，长三丙火箭还没有诞生，就有了‘婆家’，就肩负了重要的历史使命———发射外星，可是最终，长三丙火箭发射的首颗卫星却是内星，这点和她的‘姐姐’们不太一样。”据龙乐豪介绍，当时长三甲系列火箭有两种———“长三甲”和“长三乙”。前者肩负的主要任务是发射国内卫星，由内星牵引研制、发射；后者却是为国际发射市场服务，由外星牵引研制、发射。

然而，预定的发射来临时，“长三丙”却因故没有诞生，于是三项发射最终由“老二”长三乙火箭在1997年到1999年完成。长三丙火箭登台的“首场演出”由此顺延了下来。

诞生过程历经“阵痛”

1996年，长三乙火箭首飞失利，中国航天事业陷入了低谷。为了使长三乙火箭能够尽快恢复发射，当时的航天总公司决定集中资源，将科技人员的主要精力投入到长三乙火箭的研制上，暂停了长三丙火箭的研制工作。

从此，长三丙火箭的研制进入了两年的“休眠期”。1998年11月4日，随着长三甲火箭和长三乙火箭的连续成功发射，长三丙火箭的研制也被获批“解冻”。12年过去了，从最初的构想到搁置后重拾研制方案，这让龙乐豪感慨不已。

1998年至2000年，随着发射任务的日趋繁重，发射市场亟待长三丙火箭来填补运载能力的空白。为此，科研人员快马加鞭、日夜兼程，长三丙火箭终于在2001年8月23日通过航天科技集团公司权威专家的评审，认为可以转入应用发射阶段。

2003年，天链一号01星的获批立项，加快了长三丙火箭走向发射市场的步伐。

据航天科技集团公司科技委顾问、“天链一号”工程总师白拜尔回忆，2003年，当这个工程启动时，当时围绕“用什么火箭”，很多人持有不同意见：如果采用长征三号甲火箭，担心“余量不够”；而用运载能力较大的长三乙火箭，则显得有些浪费。

被“雪藏”的长三丙火箭唤醒了很多人的记忆。综合各种因素，航天科技集团公司最终确定用继承成熟技术的长三丙火箭来执行此次发射任务。显而易见，没有经过任何试验飞行的长三丙火箭，它的首飞使研制人员面临了前所未有的压力和挑战。

备受瞩目的长征三号丙火箭于2005年正式投产。此时的长三丙火箭，终于能和她的“姐姐”们一起，接受发射市场的考验了。

2.首枚“非全对称”火箭背后的创新故事

两个助推考验“平衡”

作为长三甲系列火箭中的一个构型，在充分继承长三甲、长三乙运载火箭的成熟技术上，长三丙火箭其系统组成、分系统技术方案与长三乙火箭相同。

和长三甲火箭的“光杆”以及长三乙火箭的“四人抬轿”不同的是，“长三丙”变成了“两人抬轿”，即长三丙火箭芯一级Ⅱ、Ⅳ象限上捆绑了两枚不带尾翼的助推器，Ⅰ、Ⅲ象限上无助推器，安装了两片尾翼。

“就像抬轿子一样，两个轿夫力量有限，也就决定了承载的重量。长三丙火箭只有两个助推器，长三甲火箭没有助推器，长三乙火箭有四个助推器，这就决定了长三丙火箭的运载能力在这两者之间。”据龙乐豪介绍，目前长三甲火箭的运载能力在2.6吨，长三乙火箭的运载能力能够达到5.5吨，长三丙火箭的运载能力为3.8吨，恰好介于这两者之间。

在发射场，记者见到了长三甲系列火箭的总指挥岑拯。这几年，由于长三甲系列的高密度发射，对岑拯而言，西昌已经成为他的“第二故乡”。岑拯告诉记者，这是他担任“长三甲”系列总指挥以来，干的第一个“首飞型号”，“这个经历对我个人而言，非常宝贵。”谈到长三丙火箭的“首飞”，岑拯显得信心十足。他指着长三丙火箭的“白色翅膀”向记者解释道，长三丙火箭是目前我国第一枚结构外形非全对称的大型运载火箭，这对火箭在飞行过程中的平衡是一个巨大的考验，同时也给火箭的姿态控制出了一道难题。设计师们在参照长三甲火箭和长三乙火箭的基础上，反复分析研究、根据试验修改参数，并多次请教相关专家，为增大安全余量，最终确定火箭在捆绑两枚助推器的基础上再安装两片尾翼。

总体设计“重新规划”

总体部在火箭设计、研制中扮演着“灵魂”的作用。

“尽管长三丙火箭继承了长三甲火箭和长三乙火箭的成熟技术和成熟产品，但是从总体参数来看，总体设计状态与前两枚火箭有很大的不同。”一院总体部副主任设计师李聃向记者如是介绍。

他拿总体设计中的几个重要组成部分———气动设计、弹道设计、载荷设计、姿态控制设计为例，向记者剖析了其中的奥妙所在。

“拿气动特性而言，不同外形的汽车，其在行驶过程中产生的风噪是不一样的，因为各自遇到的空气阻力是有差异的。”李聃向记者打比方道。此次长三丙火箭是一枚全新的火箭，它也必将遇到与长三甲火箭和长三乙火箭不同的气动力和气动热的作用。为了确定火箭在飞行中各种气动特性数据，设计人员必须通过大量的理论分析和试验，充分考虑到火箭在大气中飞行时遇到的各种恶劣情况，这样才能确保可靠性和飞行安全性。

设计人员把火箭的飞行轨迹称为“弹道”。此次长三丙火箭起飞重量约为342吨，相比于长三乙火箭的426吨，它的身躯要轻盈一些。综合考虑卫星的轨道和入轨姿态要求、地面测控站的布局、残骸落区的安全以及风速、风向等因素，设计人员重新为长三丙火箭设计了一条全新的“飞行路线”。要想让火箭在飞行过程中全程受控，这条路线的“预设”精度便显得格外重要。作为一枚全新的火箭，长三丙火箭的起飞推力和起飞质量都有所改变，而设计人员也要相应作出调整。

提到弹道设计中必须考虑的一个因素：落区安全，李聃向记者娓娓道来其中的小秘密，每一个落区的设定都要充分考虑当地的人口密度和环境等因素，必要时设计人员还要前往实地进行踏勘考察。

此次长三丙火箭的非全对称设计可谓是中国运载火箭发展史上的一个重要尝试。这也给火箭的姿态控制设计提出了一个全新的课题。“我们需要在姿态控制设计时把火箭在飞行过程中所经受的各种内、外干扰，如气动外形不对称、质心位置偏差、发动机推力偏差等因素都考虑进去。和长三甲火箭、长三乙火箭相比，长三丙火箭由于构型不同，在飞行过程中的姿态就会不同。这些都需要在姿态控制设计上充分考虑到。”据李聃介绍，刚开始在设计长三丙火箭时，该枚火箭是没有尾翼的，后来在姿态控制设计中，为提高火箭飞行过程中偏航通道稳定裕度，于是便给火箭加了一对“翅膀”，使得长三丙火箭在飞行中的稳定控制更有把握。

控制系统大做“手术”

从点火离开地面的那一瞬间开始，火箭将进入自主管理阶段。而火箭在飞行过程中一系列的动作变化，皆来自于控制系统的指令。从这个角度来讲，控制系统在火箭中的地位相当于人的大脑。

此次长三丙火箭在评审过程中，控制系统的评审受到了高规格的“礼遇”，专家们为该枚火箭的控制系统进行了专门的评审，这在长征系列火箭的评审中还是不多见的。

发射前，记者见到了长三甲火箭副总师姜杰，这位纤弱的女总师，谈到伫立在发射台上“整装待发”的火箭，显得有些兴奋。“长三丙火箭采用了新的姿态控制方法，这主要还是由于箭体非全对称结构导致的。”姜杰向记者介绍道。此前的长征系列火箭均为全对称结构，控制技术已经非常成熟，而长三丙火箭由于结构的特殊，对称火箭的控制方法已不适用，控制系统的设计人员研究提出了新的控制方法，从而实现了对火箭飞行的稳定控制。

“在长三丙火箭上，我们解决了不全对称的火箭稳定控制，这也是中国运载火箭发展的一个技术突破。”据姜杰介绍，尽管是采用了新的控制方法，但是设计人员前期做了大量的试验验证，并就围绕火箭在天上飞行的状态做了255种仿真试验。经过一年多时间的技术攻关，控制系统的设计人员最终为长三丙火箭量身定做了一套可控的“飞行程序”。

新工位静候“新乘客”

早在长三丙火箭进场前10天，一支特殊的“先遣部队”就已经提前到达了西昌卫星发射中心。这支由50余人组成的“检修试验队”的任务，就是完成对发射场二号工位新安装设备的检修和调试。

“此次我们对二号工位的低温加注系统、测控系统、发射设备和瞄准设备进行了全新的改造，目的在于提高发射活动的可靠性和安全性，为长三丙火箭的‘首发’成功再加一个安全系数。”在西昌卫星发射中心，记者见到了长三甲火箭的副总师章洁平，尽管参与二号工位设备的改造工作前后已有两年之久，但是章洁平坦言“还是有些不放心”，“毕竟是改造后第一次执行任务”。

改造并不是简单的更换，在确保“安全、可靠、稳定”的基础上，研制队伍做了很多提高性能的尝试。譬如低温加注设备，新采用的设备提高了绝热性和密封性，从而使火箭加注可靠性、安全性再上一个“新台阶”；远控间从距离发射工位150米处搬至了3.5公里之外，在保证传输口令和信息无误的情况下，确保了工作人员的人身安全；针对原来一些操作不便的情况，发射台机械系统主体结构也进行了重新优化设计，如重新布局了某些机械连接部位，预留了足够的扳手空间，优化设计液压箱盖板，以便于检修操作等。

据章洁平介绍，改造后二号工位的发射台执行任务的“寿命”将有望从原来的20次增加至50次。此外，二号工位的适应性将有所扩大———适应长三甲系列火箭的所有成员。

工艺“杂糅”巧化运输难题

从一个个零部件到伫立在发射塔上整装待发的火箭，工艺在其中起着穿针引线的作用。此次长三丙火箭充分继承了“姐姐”们的技术优势，良好的工艺继承性固然给零部件的生产和组装带来了一定的便利，但同时也给技术状态的控制带来了不小的“麻烦”。

211厂质量处副处长陈晓峰告诉记者，“就像两个参数不同的接头，要想实现最小误差的对接，只有尽可能地延伸精度。”据陈晓峰介绍，为了减免工艺操作上带来的误差，他们在人员配置上向工艺人员进行了倾斜，“挑选的工艺人员，不仅是干过长三甲火箭和长三乙火箭的，同时又要对长三丙火箭的技术状态有一定的了解。有熟练的操作经历为参考，在火箭总装时，工艺人员才能保证自己能够时刻从两种技术状态中切换，以保证操作无误。”

尽管是一枚全新的火箭，但是陈晓峰却坦言比起以往“操作要得心应手很多”。设计人员之前考虑到的“三化”(通用化、系列化、组合化)，让长三甲系列火箭的工艺得到了很好的继承。“虽然是新型号，但是具体的工艺都在长三甲火箭和长三乙火箭上有过验证。”

作为我国首枚结构外形非全对称的大型运载火箭，长三丙火箭的运输也让技术人员“有些头疼”。以前的火箭都是完全对称，技术人员通常会按照一级、二级、三级、助推分解到各个运输车里，这样才能够保证火箭安装的精度不受影响。

而原本安装在火箭一级上的一个尾翼接头却影响到了装车。为了确保精度匹配，设计与工艺人员决定出发前先打好孔，再做一个与接头精度一致的“模具”，这样能够最大程度地避免误差。在操作时，设计人员又提出，经过长途运输，如果壳体变形，尾翼很难与“预留孔”完全匹配。而到了发射场之后，就没有处理这个问题的机会了。面对新问题，设计与工艺人员大胆提出，一次不把孔打到位，根据以往的运输经验，在壳体上留出余量，到了发射场之后，根据模具再予以校正。

果然，经过“特殊处理”的接头在“意料之中”产生了误差，也在“误差”中得到了校正。按照事前的“预案”，那一只“翅膀”完美地和箭体咬合在了一起。

3.将与世界一流比肩

反观世界

在中国运载火箭的发展史上，拥有两个助推器的长三丙火箭算得上是“开先河之作”。然而在世界运载火箭舞台上，长三丙火箭却并不孤独。

欧空局发射的阿里安火箭，已经有了两个捆绑助推器的火箭。该枚火箭于1980年发射成功，运载能力达到3吨。由于轻便、运载能力适应性广，阿里安火箭在国际发射市场上备受青睐。

“和同类型的火箭相比，我认为长三丙火箭的技术水平是一流的。”龙乐豪举例告诉记者，国际上公认的一个标志火箭综合性能的参数是运载系数(运载火箭发射到特定轨道的运载能力除以起飞重量)，长三丙火箭的运载系数大概为1.1%，约占世界第三位。“就像举重运动员一样，如果举同样的重量，体重轻的代表体能素质好，所以就能拿冠军。”

“由于长三丙火箭具有较好的适应性，它的发射能力介于2.6吨和5.5吨之间，目前这个重量的卫星仍有相当数量，因此长三丙火箭还有市场。”据龙乐豪预计，该枚火箭的“服役期”应该不少于20年。

展望未来

目前，长征火箭家族可谓是“人丁兴旺”。现役型号主要有长二丙、长二丁、长二F、长三甲、长三乙、长三丙、长四乙等型号火箭。这些不同类型的火箭，能够满足目前我国以及世界发射市场的需求。随着空间技术的发展，世界火箭市场上将呈现“百花齐放”的局面。印有“中国制造”的长征火箭，要想保持在世界发射市场的优势地位，仍具有较大的提升空间。

据龙乐豪介绍，根据世界空间技术的发展以及我国国情的需要，未来的“长征家族”必须有新一代小、中、大运载能力齐全的火箭类型，以便满足不同类型卫星的发射需要。“就像商品一样，多种类型的商品，可以让用户有更多选择。”

“绿色环保推进剂”也是长征火箭改良的一个方向。据悉，现在长征火箭的推进剂还存在着一定的毒性，而新一代大运载火箭能够做到“无毒无污染”。

“就像每个乘客都希望拥有一个舒适的乘坐环境一样，我们的火箭也将努力为它的‘乘客’———卫星，提供一个可靠、安全、舒适的环境。”未来的火箭，将减少对卫星的震动和噪声干扰，让卫星拥有一个舒适的“乘坐”空间。

“一箭多星”也是未来火箭发展的趋势。一枚火箭能够搭乘多位“乘客”，并能按照乘客要求准点准时地把“乘客”送到指定的“目的地”。在确保安全、可靠的基础上，火箭的“性价比”就更有了说服力。

长三丙火箭带着航天人十多年的期盼飞向了太空，长征火箭家族的生命力不断延续，中国航天的一个个梦想将在未来逐渐变为现实。

2008年中国航天的首次宇航发射已经圆满完成，航天人正带着成功的喜悦和必胜的信心去迎接下面的挑战，谱写航天发展新时期的又一个辉煌。

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