淺析長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭連續(xù)成功次數(shù)破紀(jì)錄

喬夏君、褚洪杰、劉欣、張曉東、袁偉 /中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司

“十三五”以來(lái)，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭真正進(jìn)入了常態(tài)化高強(qiáng)密度發(fā)射階段。年發(fā)射次數(shù)屢創(chuàng)新高，其中2018 年、2019 年、2021 年我國(guó)宇航發(fā)射次數(shù)位列世界第一?！笆濉逼陂g，長(zhǎng)征運(yùn)載火箭累計(jì)發(fā)射135 次，較“十二五”期間86 次增長(zhǎng)近57%。“十四五”開局以來(lái)，截至2022 年8 月底，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭已完成77 次宇航發(fā)射（總發(fā)射次數(shù)達(dá)到434 次），平均約每8 天發(fā)射一次，發(fā)射成功率100%。

2022 年8 月20 日，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第433 次成功發(fā)射，創(chuàng)造了連續(xù)103 次成功發(fā)射的新紀(jì)錄，打破了此前保持的102 次連續(xù)成功記錄。在連續(xù)103 次發(fā)射成功期間，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭將“天和”核心艙、“天舟”貨運(yùn)飛船、“神舟”載人飛船、“嫦娥“五號(hào)月球探測(cè)器、“天問(wèn)”一號(hào)火星探測(cè)器等“國(guó)之重器”成功送入太空；“長(zhǎng)征”五號(hào)B、“長(zhǎng)征”七號(hào)等新型號(hào)運(yùn)載火箭成功首飛，進(jìn)一步完善了我國(guó)運(yùn)載火箭型譜，覆蓋了高中低不同軌道；我國(guó)火箭低軌運(yùn)載能力提升至25t，成功發(fā)射了目前我國(guó)最大單體航天器“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙，重約23.2t；創(chuàng)造了一箭22 星的多星發(fā)射和一天內(nèi)連續(xù)2 次成功發(fā)射等新紀(jì)錄。

一、淺析新紀(jì)錄

自1970 年“長(zhǎng)征”一號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射以來(lái)，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的研制發(fā)展始終堅(jiān)持把成功作為安身立命之本，不斷夯實(shí)發(fā)射成功率基礎(chǔ)，型號(hào)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性持續(xù)提升。截至2022 年8 月底，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭發(fā)射成功率為96.6%，期間先后兩次實(shí)現(xiàn)連續(xù)成功過(guò)百次記錄，長(zhǎng)征火箭年發(fā)射次數(shù)如圖1 所示。

圖1 長(zhǎng)征系列火箭年發(fā)射次數(shù)

1.周期大幅縮短

從1996 年10 月20 日“長(zhǎng)征”二號(hào)丁火箭成功發(fā)射第17 顆返回式衛(wèi)星，至2011 年8 月16 日“長(zhǎng)征”四號(hào)乙火箭成功發(fā)射“海洋”二號(hào)衛(wèi)星長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭，創(chuàng)造了第一個(gè)連續(xù)發(fā)射成功百次紀(jì)錄（102 次），歷時(shí)15 年。自2020 年5 月5 日“長(zhǎng)征”五號(hào)B 火箭首飛成功至2022 年8 月20 日“長(zhǎng)征”二號(hào)丁火箭成功發(fā)射，創(chuàng)造了第二個(gè)連續(xù)發(fā)射成功百次紀(jì)錄（103 次），僅用時(shí)2 年3 個(gè)月。

自“十三五”末期以來(lái)，我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭正式開啟了適應(yīng)高密度發(fā)射、高強(qiáng)度交付的研制生產(chǎn)模式，宇航任務(wù)發(fā)射進(jìn)入“快車道”，年均發(fā)射次數(shù)從“十二五”期間的“10+”、到“十三五”期間突破“30+”、再到如今的“40+”“50+”。年發(fā)射次數(shù)的顯著增長(zhǎng)是產(chǎn)品可靠性進(jìn)一步提升和研制生產(chǎn)能力明顯提高有機(jī)結(jié)合的結(jié)果，持續(xù)的高質(zhì)量保證成功，高效率完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)密度發(fā)射下的連續(xù)成功。

2.新老型號(hào)結(jié)合

我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭經(jīng)歷了3 代發(fā)展：第一代火箭是基于彈道導(dǎo)彈技術(shù)研制的，現(xiàn)已退役；第二代運(yùn)載火箭研制開始于20 世紀(jì)90 年代，采用常規(guī)推進(jìn)劑，一直活躍在軍、民、商發(fā)射市場(chǎng)，同時(shí)為我國(guó)載人航天、探月、北斗等多個(gè)重大工程的順利實(shí)施貢獻(xiàn)了重要力量；“新一代”（第三代）運(yùn)載火箭，按照型譜發(fā)展規(guī)劃，以提升效能、綠色環(huán)保為主要特征，陸續(xù)進(jìn)入應(yīng)用發(fā)射階段，與第二代運(yùn)載火箭共同作為我國(guó)進(jìn)入空間能力形成的主力軍，支撐著新時(shí)期航天事業(yè)的發(fā)展。

歷史上的102 次連續(xù)成功發(fā)射全部由常規(guī)運(yùn)載火箭完成。在103 次連續(xù)發(fā)射成功中，由新一代運(yùn)載火箭執(zhí)行的任務(wù)占比23%。我國(guó)目前正在服役的10 余型長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭均為此次創(chuàng)造連續(xù)成功新紀(jì)錄貢獻(xiàn)了力量，既有以“長(zhǎng)征”二號(hào)丙、“長(zhǎng)征”三號(hào)甲系列、“長(zhǎng)征”四號(hào)等金牌老將為代表的第二代運(yùn)載火箭，也有“長(zhǎng)征”五號(hào)、“長(zhǎng)征”六號(hào)、“長(zhǎng)征”七號(hào)、“長(zhǎng)征”八號(hào)、“長(zhǎng)征”十一號(hào)等長(zhǎng)征家族第三代運(yùn)載火箭。其中，“長(zhǎng)征”五號(hào)B、“長(zhǎng)征”六號(hào)甲、“長(zhǎng)征”七號(hào)甲、“長(zhǎng)征”八號(hào)運(yùn)載火箭均是在103 次期間完成研制首飛，并開始承擔(dān)應(yīng)用發(fā)射任務(wù)。新老破百次紀(jì)錄中型號(hào)分布情況如圖2 所示。

圖2 新老破百次紀(jì)錄中型號(hào)分布情況

3.入軌重量增加

長(zhǎng)征系列火箭102 箭完成127 顆航天器發(fā)射，發(fā)射入軌總重量276.899 t，單次平均發(fā)射重量約2.71t，單次發(fā)射重量5t 以上占比約12.74%。103次連續(xù)成功期間，長(zhǎng)征系列火箭103 箭完成274顆航天器發(fā)射，發(fā)射入軌總重量378.235t，單次平均發(fā)射重量約3.67t，單次發(fā)射重量5t 以上占比約28.16%。

從圖3 可以看出，隨著“長(zhǎng)征”五號(hào)、“長(zhǎng)征”七號(hào)等新一代運(yùn)載火箭陸續(xù)進(jìn)入應(yīng)用發(fā)射階段，大中型火箭的使用率和一箭多星任務(wù)模式的應(yīng)用逐漸增多，平均單次發(fā)射入軌質(zhì)量提高近40%。新一代運(yùn)載火箭的服役顯著提升了我國(guó)運(yùn)載火箭進(jìn)入空間能力和航天器入軌效率。

圖3 新老破百次紀(jì)錄中入軌重量分布情況

4.軌道分布變化

通過(guò)對(duì)兩次連續(xù)成功破百次紀(jì)錄的任務(wù)按照軌道分布進(jìn)行對(duì)比可以看出，航天器發(fā)射任務(wù)需求發(fā)生變化。其中，SSO 軌道任務(wù)占比由36.27%上升到64.08%，GTO 軌道任務(wù)占比由34.31%下降到17.48%，中低軌星座組網(wǎng)任務(wù)需求明顯增多，高軌任務(wù)需求下降。新老破百次紀(jì)錄中軌道分布情況如圖4 所示。

圖4 新老破百次紀(jì)錄中軌道分布情況

近年來(lái)，低軌星座項(xiàng)目高速發(fā)展，逐漸成為當(dāng)前宇航發(fā)射服務(wù)的主要市場(chǎng)。隨著質(zhì)量小、靈活性高的微小衛(wèi)星技術(shù)的快速突破，憑借其傳輸速率快、傳輸時(shí)延低、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)，以星鏈為代表的新型低軌衛(wèi)星星座掀起了各國(guó)的低軌衛(wèi)星星座研制及建設(shè)熱潮。目前我國(guó)低軌衛(wèi)星制造與運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域日漸活躍，隨著現(xiàn)有星座計(jì)劃的持續(xù)推進(jìn)和新項(xiàng)目陸續(xù)進(jìn)入軌道部署階段，低軌小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量仍將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。同時(shí)，隨著北斗導(dǎo)航組網(wǎng)任務(wù)的完成以及國(guó)外高軌發(fā)射服務(wù)合同的減少，高軌衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)占比有所下降。

二、思考與建議

1.取得的經(jīng)驗(yàn)

長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭在高密度發(fā)射態(tài)勢(shì)下，仍然能保持如此高的成功率，是近年來(lái)深入貫徹落實(shí)高質(zhì)量發(fā)展理念、加快推動(dòng)由“保成功、保交付、保增長(zhǎng)”向“高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)和國(guó)防建設(shè)”發(fā)展模式轉(zhuǎn)變、不斷健全創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制所取得明顯成效的體現(xiàn)。始終堅(jiān)持把成功作為一切的基礎(chǔ)和前提，堅(jiān)持把創(chuàng)新作為持續(xù)發(fā)展的不竭動(dòng)力，堅(jiān)持把改革作為高效率完成任務(wù)的重要途徑。通過(guò)全面推進(jìn)精益治理體系建設(shè)、落實(shí)質(zhì)量能力提升工程，持續(xù)提升運(yùn)載火箭發(fā)射成功率；通過(guò)在役運(yùn)載火箭技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，不斷提升火箭可靠性；通過(guò)深入推動(dòng)科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型，依托數(shù)字化、產(chǎn)品化等手段不斷提升火箭研制效率。

一是全面實(shí)施產(chǎn)品保證體系建設(shè)。不斷夯實(shí)高質(zhì)量保證成功的管理基礎(chǔ)，按照“體系化建設(shè)、機(jī)制化推進(jìn)、領(lǐng)域化實(shí)施、精細(xì)化落地、專業(yè)化支撐”的思路，組建分級(jí)產(chǎn)品保證管理部門和專業(yè)技術(shù)支撐機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制，完成產(chǎn)品保障體系初步建設(shè)并持續(xù)迭代改進(jìn)；持續(xù)加強(qiáng)過(guò)程精細(xì)化控制，推動(dòng)質(zhì)量管理由事后總結(jié)向事前策劃和過(guò)程控制轉(zhuǎn)變，切實(shí)提高了質(zhì)量把關(guān)的有效性和工作效率。

二是開展產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)治理與可靠性提升?；诤教炀尜|(zhì)量管理體系建設(shè)，型號(hào)開展了從總體、系統(tǒng)到單機(jī)等多層次，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理等多維度的可靠性薄弱環(huán)節(jié)治理。通過(guò)對(duì)老產(chǎn)品“再分析、再設(shè)計(jì)、再驗(yàn)證”以及系統(tǒng)優(yōu)化和技術(shù)升級(jí)，從根源上改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，消除單點(diǎn)故障隱患，提高單機(jī)固有可靠性和系統(tǒng)整體可靠性。聚焦關(guān)鍵產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)治理，開展了運(yùn)載火箭管路閥門防松、防漏、防堵專項(xiàng)治理工作，從參數(shù)閉合、設(shè)計(jì)可靠、制造一致、操作規(guī)范、檢測(cè)覆蓋、預(yù)案完備等方面提出并落實(shí)了針對(duì)性改進(jìn)工作項(xiàng)目。

三是注重統(tǒng)籌謀劃，大幅提升生產(chǎn)試驗(yàn)?zāi)芰?。統(tǒng)籌對(duì)標(biāo)發(fā)射需求，以YF-20、YF-100 發(fā)動(dòng)機(jī)等共用短線產(chǎn)品專題計(jì)劃為抓手，確保關(guān)鍵產(chǎn)品交付能力逐年提升，有力地支撐了近年來(lái)常態(tài)化高頻次發(fā)射任務(wù)的順利實(shí)施。在發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭生產(chǎn)能力大幅躍升的基礎(chǔ)上，與上級(jí)和用戶有關(guān)單位緊前及時(shí)協(xié)調(diào)發(fā)射計(jì)劃，并結(jié)合質(zhì)量問(wèn)題歸零情況和計(jì)劃短線，科學(xué)統(tǒng)籌、動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保近兩年10 天內(nèi)完成一次發(fā)射，適應(yīng)常態(tài)化高密度發(fā)射態(tài)勢(shì)下的計(jì)劃管理機(jī)制基本形成。

四是頂層推進(jìn)產(chǎn)品化工作，大幅推進(jìn)現(xiàn)役火箭去型號(hào)化、去任務(wù)化工作。不斷推動(dòng)產(chǎn)品化隊(duì)伍建設(shè)，構(gòu)建運(yùn)載火箭平臺(tái)架構(gòu)，從頂層推進(jìn)火箭狀態(tài)統(tǒng)一。開展了火箭慣組、地面測(cè)發(fā)設(shè)備統(tǒng)型論證，在役火箭慣組種類減少近50%，實(shí)現(xiàn)了“長(zhǎng)征”二號(hào)丙與“長(zhǎng)征”三號(hào)甲系列、“長(zhǎng)征”二號(hào)丁與“長(zhǎng)征”四號(hào)乙/丙火箭地面測(cè)發(fā)設(shè)備統(tǒng)型，為提高批產(chǎn)效率和產(chǎn)品可靠性奠定基礎(chǔ)。

五是全方位優(yōu)化流程，大力推進(jìn)測(cè)發(fā)效率提升。

組織實(shí)施了整星或整艙段運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)、減少發(fā)射場(chǎng)保留工序、整體更換地面設(shè)備組件、精簡(jiǎn)測(cè)試項(xiàng)目等方案，積極推動(dòng)發(fā)射場(chǎng)流程優(yōu)化，新一代運(yùn)載火箭發(fā)射間隔周期壓縮了25%左右，常規(guī)運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)工作周期壓縮了30%以上，提高了工作效率；實(shí)行遠(yuǎn)程測(cè)發(fā)新模式，實(shí)現(xiàn)了后方遠(yuǎn)程技術(shù)支持、自動(dòng)化測(cè)試與判讀、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和高效利用；推行專業(yè)化測(cè)發(fā)隊(duì)伍執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，進(jìn)一步提高了測(cè)發(fā)效率；推廣應(yīng)用型號(hào)試驗(yàn)數(shù)字化管理系統(tǒng)，提升發(fā)射場(chǎng)工作質(zhì)量確認(rèn)的有效性。

近年來(lái)，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭在踐行新時(shí)期高質(zhì)量發(fā)展要求的過(guò)程中，不斷通過(guò)技術(shù)改進(jìn)、管理方法及研制理念上的創(chuàng)新，多型號(hào)并行研制、批量生產(chǎn)、高密度發(fā)射能力已有大幅提升，滿足了當(dāng)前航天領(lǐng)域快速發(fā)展的應(yīng)用需求；取得了多項(xiàng)舉世矚目的成果，連續(xù)創(chuàng)造了多項(xiàng)新紀(jì)錄。但對(duì)標(biāo)世界一流水平和航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)要求，還存在一定差距，未來(lái)還將持續(xù)增強(qiáng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的能力，持續(xù)提升航天運(yùn)輸系統(tǒng)綜合性能，拓展多樣化進(jìn)出空間的能力。

2.啟示與建議

近年來(lái)，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭在踐行新時(shí)期高質(zhì)量發(fā)展要求的過(guò)程中，不斷通過(guò)技術(shù)改進(jìn)、管理方法及研制理念上的創(chuàng)新，多型號(hào)并行研制、批量生產(chǎn)、高密度發(fā)射能力已有大幅提升，滿足了當(dāng)前航天領(lǐng)域快速發(fā)展的應(yīng)用需求；取得了多項(xiàng)舉世矚目的成果，連續(xù)創(chuàng)造了多項(xiàng)新紀(jì)錄。但對(duì)標(biāo)世界一流水平和航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)要求，還存在一定差距，未來(lái)還將持續(xù)增強(qiáng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的能力，持續(xù)提升航天運(yùn)輸系統(tǒng)綜合性能，拓展多樣化進(jìn)出空間的能力。

一是加速實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭升級(jí)換代，推動(dòng)更大運(yùn)載能力的火箭研制。雖然我國(guó)年發(fā)射次數(shù)目前穩(wěn)居世界前列，但最大運(yùn)載能力、平均單次發(fā)射重量等與美國(guó)等航天強(qiáng)國(guó)仍存在差距。一方面需加快推進(jìn)重型運(yùn)載火箭的工程立項(xiàng)和研制進(jìn)程，早日實(shí)現(xiàn)百噸級(jí)運(yùn)載能力，大幅增強(qiáng)我國(guó)進(jìn)入空間的能力；同時(shí)還需進(jìn)一步提高新一代中大型運(yùn)載火箭發(fā)射成熟度，加快更新?lián)Q代步伐，充分運(yùn)用一箭多星、一箭多任務(wù)發(fā)射模式，提升發(fā)射效率，不斷滿足后續(xù)星座組網(wǎng)為代表的大規(guī)模進(jìn)入空間需求。

二是持續(xù)聚焦現(xiàn)有在役火箭的代內(nèi)優(yōu)化，開展模塊統(tǒng)型和性能升級(jí)。我國(guó)運(yùn)載火箭長(zhǎng)期處于科研試制狀態(tài)，型號(hào)數(shù)量多。本輪創(chuàng)紀(jì)錄的103 次任務(wù)中涉及型號(hào)10 余個(gè)，模塊多、技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜，批量化生產(chǎn)效率有待提升，數(shù)字化手段還待豐富，各環(huán)節(jié)運(yùn)行效率仍需全線提速。需持續(xù)優(yōu)化模塊、精簡(jiǎn)構(gòu)型、統(tǒng)標(biāo)統(tǒng)型、降低成本、提升效能，牽引火箭動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、電氣、地面等核心產(chǎn)品統(tǒng)型與升級(jí)換代，滿足大規(guī)模進(jìn)入空間的批量化生產(chǎn)、測(cè)試和發(fā)射應(yīng)用新需求。同時(shí)，持續(xù)開展飛行智能化和發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性提升與健康監(jiān)測(cè)等技術(shù)應(yīng)用，提升火箭智能化水平和飛行可靠性。

三是加快具有重復(fù)使用特征的下一代運(yùn)載火箭研制。重復(fù)使用將成為下一代運(yùn)載火箭的重要特征，是運(yùn)載火箭回歸“運(yùn)輸”本質(zhì)的重要路徑，是提高進(jìn)入空間效費(fèi)比最有效的技術(shù)途徑。目前，我國(guó)運(yùn)載火箭重復(fù)使用技術(shù)尚處于攻關(guān)研制階段，距離工程化應(yīng)用仍有較大差距，需盡快加大攻關(guān)力度和投入，推進(jìn)重復(fù)使用的工程化應(yīng)用，提升我國(guó)進(jìn)入空間的效率和效益，支撐我國(guó)未來(lái)參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

后續(xù)，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)將持續(xù)高位運(yùn)行，將始終保持對(duì)成功的敬畏心態(tài)，不忘初心，不斷“歸零”再重新出發(fā)。同時(shí)，隨著新一代長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭“家族”不斷成熟、壯大，將始終朝著高質(zhì)量、高可靠和連續(xù)高效成功的方向前進(jìn)，繼續(xù)高效、可靠地將各種航天器安全、精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道，持續(xù)刷新我國(guó)宇航發(fā)射新紀(jì)錄！▲