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运载火箭的测试发射模式 (以下简称测发模式)是指火箭在发射场技术区和发射区转运、总装、测试过程中的技术物理状态,通过转运、总装、测试这3个状态基本上能反映火箭的技术状态、测发流程、地面设施设备和发射场总体布局的特点。测发模式一经确定,就决定了火箭在发射场的测发流程和发射场设施设备的总体方案与基本规模。
目前,各国运载火箭常用的测发模式主要有3种:一平两垂 (火箭水平转运、垂直总装、垂直测试)、三垂 (火箭垂直转运、垂直总装、垂直测试)和三平 (火箭水平转运、水平总装、水平测试),3种测发模式各有优缺点,在国内外火箭中均有应用。由于测发模式对火箭和发射场总体方案起着重要作用,未来我国运载火箭在不同的发射场采用何种测发模式才能发挥出最大效能是一个值得研究的问题。
该模式在发射场技术区建设水平准备厂房,发射区建设固定发射台、地下设备间、勤务塔和脐带塔。火箭各部段在技术区水平准备厂房完成状态检查后,通过公路运输车将各级运往发射区,用勤务塔上的吊车将各级火箭、整流罩/有效载荷或其组合体垂直吊装对接在发射台上,经过测试后进行加注发射。
技术区设施简单,在发射区测试过程连贯,无需状态转换。对发射台要求较低,火箭运输条件低,操作简单。
对发射区设施要求高,需要修建功能完整、全封闭式的塔架用于火箭吊装和测试,而且火箭在发射区占位时间长,每两次发射时间间隔长。发射区塔架一般可采取两种不同的组合形式,一是固定勤务塔和脐带塔方式,二是固定脐带塔和活动勤务塔方式。
该模式在发射场技术区垂直总装测试厂房内,将各级箭体、整流罩/有效载荷组合体垂直组装在活动发射平台上,完成各项测试后,通过活动发射平台将火箭垂直转运至发射区,在发射区经综合测试后进入发射准备阶段。
产品组装、测试环境好,技术区及发射区测试可采用同一套前端测试设备,且在运输时测试状态不断开,确保技术区的测试状态及测试结果有效,有效降低火箭在发射区的工作时间,便于连续发射。
对地面设施设备要求高,除了在技术区建设高大的垂直总装厂房外,部分火箭还需要在发射区建设勤务塔,同时对活动发射平台要求高,整个地面设施设备规模较大,造价较高。
美国的土星5号、航天飞机、SLS、宇宙神5,欧洲的阿丽亚娜5,日本的H-2A,中国的CZ-2F、CZ-5、CZ-7等火箭均采用这种模式。
该模式在发射场技术区水平准备厂房内完成箭体水平组装和有效载荷水平对接,完成各项测试后,由转运车将火箭水平转运至发射区,在发射区开展火箭整体起竖、箭地连接、加注和发射。
可以避免在技术区建设高大的垂直总装测试厂房且发射区地面设施较为简单﹐对运输道路要求较低,转运时所用的运输车辆与三垂模式相比,较经济。
部分卫星不支持水平测试与运输,故有效载荷适应能力差小火箭导入规则在哪找,且测发状态改变较多,测试状态和发射状态不一致。
美国的猎鹰9、苏联/俄罗斯的能源号、联盟号、质子号和天顶号,我国的CZ-6和CZ-11等火箭采用这种模式。
火箭和有效载荷在水平状态下组装和测试,须解决测试状态和发射状态不一致的问题。对于这种方式,如果有效载荷不允许水平运输,可以将整流罩/有效载荷组合体运输至发射区与火箭垂直对接,但须在发射区额外配套勤务塔吊车和操作平台,进而增加了发射区建设规模。比如按照三平模式来设计的德尔它4H和在库鲁发射场发射的联盟号火箭,因有效载荷不能适应水平对接、转运及测试,火箭基础级(一二级、助推器)采用水平组装和水平测试,整流罩/有效载荷组合体采用垂直组装的方式与基础级对接,这种模式可认为是三平模式的过渡状态,或称为“两平一垂”测发模式,即火箭水平转运和水平测试,整流罩/有效载荷组合体垂直对接。
俄罗斯火箭一直以来都采用三平模式,欧洲火箭主要采用三垂模式,美国火箭早期以三垂模式为主,随着猎鹰9火箭的发展,目前三垂模式和三平模式均有应用。我国火箭也采用了多种测发模式,早期火箭以一平两垂模式为主,三垂模式为辅,新一代运载火箭以三垂模式为主,三平模式为辅。
国外火箭发射场设施较为简单,基本都采用简易勤务塔模式,部分火箭直接取消了勤务塔,火箭在发射区都是露天测试及加注,这对火箭的可靠性、安全性、环境适应性和使用维护性能提出了很高的要求。我国大中型火箭在发射区都采用了全封闭式的勤务塔方案,为火箭在发射区的操作、测试、检查提供良好的环境保障条件,对地面设施的保障能力提出了很高的要求,发射场整体建设规模较大。
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