中国运载火箭测试发射模式分析

郭璞

摘要：运载火箭的测试模式在火箭和发射场的总体调度中起着重要作用，目前各国常用的测试和发射方式主要是一平和两垂、三垂三平配置。研究总结国内外运载火箭探测和发射方式及其特点，从任务适应性、环境适应性、可靠性和安全性、经济性四个指标的要素影响分析，在此基础上对比分析了三类探测和发射模式的要素的影响，为我国火箭基地的发展提供了重要的参考，为我国火箭基地的研制提供了重要的参考。

关键词：测发模式;测发流程;发射场;影响因素

1.前言

火箭的测试模式（以下简称测试发射模式）是指火箭在发射场技术区域和发射场运输、装配和测试过程中的技术和物理状况，以及发射场的整体布局。在确定试验发射模式时，它决定了火箭在发射场的设施和设备测量和发射过程的总体时间表和基础规模。

2.国内外运载火箭测发模式现状

2.1一平两垂测发模式

该模式在发射场的技术区域建造工厂，并在发射场内建造固定发射台，地下设备室，服务塔和脐带塔等。在技术区完成水平准备装置的状态检查后，火箭的每个部分将通过公路运输车将所有级转移到发射场，并使用服务塔上的起重机将火箭提升到各个级别，合理/有效载荷或其组合垂直悬挂并停靠在发射台上，并在测试后进行燃料发射，如图1所示。

该模式的优点是技术区域的设施简单，发射范围内的测试过程一致，无需更改状态。对发射台的要求低，火箭的运输条件低，操作简单。

2.2三垂测发模式

在发射场技术区的垂直装配试验工厂中，各级箭体的垂直组成和各级启动/支付负担组合垂直组装在主动发射台上，完成各项试验后，火箭通过主动发射台垂直转移到发射场，经过射程综合试验后进入发射准备阶段。

这种模式的优点是试验环境好，技术区和发射场的试验可以使用与试验位置在运输过程中连续打开的同一套前向试验设备，保证试验位置和技术区的试验结果有效，有效缩短火箭在发射场的工作时间，便于连续发射。

2.3三平测发模式

该模式完成技术区水平准备厂中支付负担的箭体和水平对接的位置组成，在完成各种测试后，通过向发射场移动水平火箭并竖立总火箭，在发射场连接，加油和发射。

这种模式的优点是可以防止在技术领域建造高垂直装配试验厂，发射场内的地面设施相对简单，运输道路要求较低，运输中使用的卡车比三垂模式更有效率。

3.测发模式影响因素分析

测发展模式必须以中国的实际情况显示，并且应具有较强的项目适应性和环境适应性，高可靠性和安全性以及更好的经济性，可以从这4个指标中提炼出13个影响因素，如图2所示。

3.1任务适应性

项目适应性可以通过五个因素来检测：速度发射能力、连续发射能力、一般发射能力、逆流处置能力和有效载荷适应性。

通过优化试验和发射过程，缩短火箭发射准备时间和每次发射后的回收时间，具有快速发射能力和连续发射能力，满足不同的任务要求;尽可能使用相同的发射站，以适应不同的火箭发射能力;火箭一旦出现重大故障，应具备良好的逆向处置能力;支付负担可以适应水平和垂直装配测试状态。

3.2环境适应性

环境调整体现在火箭在发射场、试验和运输的组成三种状态上，对应三种不同的环境，即装配环境、试验环境和适应性环境。

1）集聚的环境适应表征了火箭在发射场最终组装过程中的环境适应，一般受自然环境和机械环境的影响，其中火箭组装可分为室内和室外;

2）试验环境的适应性反映了火箭在各种天气条件下试射保障的难度;

3）适应环境的适应性反映了环境的自然适应性和火箭在过渡过程中的机械适应性。

火箭应具有较强的对自然环境的适应性和发射场运输环境的适应性。

3.3可靠性和安全性

可靠性和安全性主要体现在火箭跟踪和发射状况的变化程度以及技术基础上。

1）试验和发射条件的变化程度反映了在试验和发射过程中火箭的状况将发生多大的变化;

2）技术基础反映了模式在场地总装、测试和发射中的发展和可靠性。

火箭和支付负担试验情况与射击情况基本相同，减少了技术转型;技术区和射击场尽量前期使用同一套设备，箭体连接试验结束后状态不变;采用技术基础良好、成熟度高的技术可靠性和安全性。

3.4经济性

发射场火箭的主要设施和设备有火箭地面跟踪和监视设备、发射台和发射场设施等，上述设施和设备可以反映建设范围，体现经济性。

1）火箭跟踪和监视设备主要体现在配套设备的数量和箭矢装配设备的程度上;

2）发射台通常涉及固定发射台或主动发射台;

3）发射场的设施主要包括技术区试验设施、中转轨道和射击场内的服务塔。

在演示试验和发射模式时，应尽可能缩小火箭跟踪和监视设备、发射台和射击场的建造范围，以降低成本，提高使用性能和维护。

4.中国运载火箭测发模式发展

结合上述试验和发射方式的定量分析结果，结合国内外火箭的发展情况以及我国目前发射场的环境地质条件和建设条件，应根据火箭的需要选择不同类型的试验和发射方式，未来我国火箭试验和发射方式的发展思路如下：

1）小型火箭在每个发射场保持三点模式，发射区采用塔式模式，无需服务，以改善火箭的使用和维护。

2）中程运载火箭是我國未来的主要火箭，为了满足高密度发射和快速试射的需要，在掌握三级试验开发技术的基础上，文昌发射场地选择了三平模式，同时根据卫星适配，也可以采用两平和一垂模式。酒泉、西昌、太原等国内其他发射场可采用一平、两垂直、三平模式，可根据发射场当前情况选择，提高工作中心的利用率。因此，未来中型运载火箭在设计时应同时具备一平、三垂三平发射方式的能力，核心是要兼具垂直装配试验和水平装配试验能力，并根据需要在不同发射站采用适当的试验设置，大大提高火箭发射任务的适应性。

3）文昌发射场的大型和重型运载火箭要优化三垂模式，可以利用现有的发射场设施，但需要进行三垂模式优化工作，重点优化是简化射程，利用简单的塔台服务或寻求实现塔台服务取消，实现运输后快速发射，减少发射场的建设， 缩短准备时间。

结论

鉴于三平模式火箭的优势，建议中国对中型捆绑火箭三平模式的关键技术进行研究，尽快实现该模式的应用。未来，小型运载火箭应地选择三平模式，中程运载火箭应具备一平、两垂、三平三垂模式的能力，以满足不同任务的需要，大型和重型运输火箭应采用三垂模式和简单的服务塔或无服务塔方案，以提高火箭的性能。

参考文献

[1]张素明，白斌. 空射运载火箭快速测试发射技术研究[J]. 火箭与航天运载技术，2020（06）：68-73.

[2]王婧舒. T/YH 1003—2020《固体运载火箭测试发射要求》团体标准解读[J]. 航天标准化，2020（04）：44-45.

[3]张素明，岳梦云. 基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究[J]. 计算机测量与控制，2021，29（05）：8-14.

[4]李东，王珏，陈士强. 长征五号运载火箭动力系统总体技术分析[J]. 推进技术，2021，42（07）：1441-1448.