航天科普：“风暴”一号运载火箭

风暴一号（代号：FB-1）是中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院抓总研制的一型两级液体运载火箭，主要用于地球低轨道卫星发射。 风暴一号火箭是在长征二号火箭的基础上改进设计，采用四氧化二氮/偏二甲肼作为推进剂。风暴一号于1970年启动研制，1972年8月10日首次发射获得基本成功，1973至1974年两次发射失利后，1975年7月26日，风暴一号成功发射“长空一号”电子侦察卫星。1982年风暴一号火箭停用。 风暴一号是我国首次成功完成‘一箭三星’发射的的运载火箭，使我国成为了世界上第三个掌握了“一箭多星”技术的国家，表明我国已经掌握了导弹分导式多弹头技术。 上海作为我国的老工业基地，由于已经有了亚轨道探空火箭和地空导弹的研制经验，以及上海本身工业基础条件比较好，人才优势比较突出。1969年8月14日，周恩来总理做出指示：上海不仅可以搞导弹，也可以搞火箭和卫星，还可以搞洲际导弹。根据周总理的这一指示精神，同年10月31日，中共中央、国务院、中央军委向上海下达了“701工程”任务，任务中主要包括由上海抓总研制大型运载火箭和军用电子侦察卫星。火箭命名为“风暴”一号，电子侦察卫星命名为“长空一号”。 风暴一号的原型是七机部一分院正在研制的远程地地导弹，改型后为二级火箭。上级要求一定要在1970年完成初样。任务明确后，上海立即抽调一批骨干去七机部学习，调集图纸资料，随后七机部还支援了上海一些技术人员。 1969年，中共中央、国务院、中央军委向上海下达了“701工程”任务，任务中包括研制风暴一号运载火箭。研制大推力运载火箭需要进行多次冷热试车，为此要建设一个液体火箭发动机试车台。经过多方勘察，工程指挥部最后选定湖州郊外的金鸡山麓，并将该建设工程命名为“七〇一三工程”。 1970年2月，“七〇一三工程”建设项目启动，历经两年时间，试验规模可达400吨推力的大型运载火箭液体发动机试车台，连同土建工程、专用设备制造和设备安装调试全部完工。 1972年8月10日，风暴一号火箭进行了首次发射，并获得了基本成功，验证了火箭总体设计方案的基本正确，各系统工作协调，为正式发射长空一号卫星打下了扎实的基础。 1973年9月，风暴一号第二次飞行试验未成功。 1974年7月，风暴一号第三次飞行试验未成功。 1975年7月26日，风暴一号成功发射长空一号卫星，卫星质量1107千克，为当时中国发射成功的最重卫星。 1975年12月16日，风暴一号成功发射长空二号卫星。 1976年11月10日，风暴一号因故障再次发射失败。 1977年9月14日和1978年4月16日，风暴一号进行过两次地地低弹道飞行试验，由酒泉基地飞向新疆的沙漠地区。 1978年，风暴一号又因新的故障发生，造成试验失败。 1979年7月28日，风暴一号火箭携带3颗空间物理探测卫星从酒泉卫星发射基地起飞。火箭一级、二级主机工作正常，但在滑行段飞行中游动发动机推力下降，直至起飞后297秒自行关机。火箭终因飞行姿态失稳在空中自毁。 1981年1月25日，风暴一号主机200.1秒正常关机后游动发动机继续工作直至3600秒正常关机，试验取得成功。 1981年9月20日，风暴一号火箭点火起飞，经过7分20秒，3颗卫星按照设定的程序逐一与火箭分离，进入各自预定的轨道。一箭三星发射终于获得了成功，也是风暴一号火箭的最后一次发射。随后，我国对火箭的研制发射任务作了调整，上海不再继续研制风暴一号，其成熟的技术融入和延续到了上海后来研制的长征四号系列火箭中。 在风暴一号的11次发射中，共成功7次，失败4次。 风暴一号运载火箭全长为32.57米，箭体直径为3.35米，起飞质量192.7吨，火箭由一、二子级组成，除箭体结构外，箭上装有控制系统、遥测系统、跟踪测量系统、安全自毁系统、推进系统和电源配电系统等设备。 风暴一号总体布局 一、二子级的布局与长征二号乙基本相同，主要不同处在火箭头部，为使卫星免受大气层气流冲刷，风暴一号在卫星外部装设了球锥形整流罩。仪器舱位于二子级前部，前端与卫星及整流罩相连，仪器舱壳体作为其支承件，内部装有控制系统、跟踪系统、安全自毁系统的大部分仪器。其他仪器安装在箱间段、级间段及尾段舱体内部。 风暴一号设计近地轨道运载能力为2吨，起飞推力为280吨。经过20多个月的试验、改进、修改、优化、再试验、再改进，终于基本设计试制完成。 风暴一号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，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。 卫星整流罩 风暴一号的卫星整流罩由端头帽、前锥段、圆柱段组成。端头帽由玻璃钢纤维材料制成，具有良好的无线电透波性。前锥段和圆柱段是由金属蜂窝材料制成，倒锥段由化铣合金材料制成。如果需要，无线电透波窗口和操作窗口可以在柱段和前锥段上开口。 星箭对接 风暴一号改进型火箭可以提供标准的937B和1194机械接口，卫星的下端框与火箭的有效载荷支架的上端框对接，通过包带来锁紧。也可以提供爆炸螺栓型接口。 推进系统 风暴一号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，燃料为偏二甲肼。 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台独立的单机通过机架并联而成的组合发动机[3]。 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[3]。 一箭三星 风暴一号为了保证用1枚火箭发射成功3颗卫星，首先通过重新组织全箭振动试验，准确掌握了多星状态下的结构动力学特性；合理设计卫星结构和安排三颗卫星的位置，改进稳定系统使具有更大的灵活性和宽裕度，解决了多星的火箭结构动力学问题。第二是通过精心安排卫星的分离程序，增加反推火箭的数量、调整反推火箭的位置，合理安排卫星的位置和分离方向，确保卫星分离时不发生碰撞，不被燃气污染，可靠地进入各自的轨道。第三是通过严格控制惯性器件引起的误差和改进制导方法，提高了入轨精度。此外，通过挖潜提高了火箭的运载能力，提高卫星的轨道高度，以延长使用寿命。 风暴一号飞行程序 时间（秒） 事件 时间（秒） 事件 T-3.00 一子级发动机点火 T+137.156 卫星整流罩分离 T+0.00 火箭起飞 T+233.622 二子级主发动机关机 T+7.00 程序转弯开始 T+416.822 二子级游动发动机关机 T+123.156 一子级发动机关机指令（预令） T+421.822 星箭分离、二子级反推 T+125.856 二子级主发动机点火 T+422.322 二子级反推、转动 T+126.856 一子级分离、二子级游动发动机点火 发射记录 风暴一号发射记录 序号 发射时间 发射场 载荷 轨道 备注 1 1972.8.10 酒泉 试验配重 近地 成功 2 1973.9.18 酒泉 科学实验卫星 近地 失败[9] 3 1974.7.12 酒泉 科学实验卫星 近地 失败[9] 4 1975.7.26 酒泉 长空一号科学实验卫星 近地 成功 5 1975.12.16 酒泉 长空二号科学实验卫星 近地 成功 6 1976.8.30 酒泉 长空二号科学实验卫星 近地 成功 7 1976.11.10 酒泉 科学实验卫星 近地 失败 8 1977.9.14 酒泉 试验配重 近地 成功 9 1978.4.15 酒泉 试验配重 近地 成功 10 1979.7.28 酒泉 实践二号甲/乙 近地 失败 11 1981.9.20 酒泉 实践二号甲/乙 1985年，风暴一号以“液体地地战略武器及运载火箭”名义荣获国家科技进步特等奖。 风暴一号运载火箭的研制成果为中国航天国防事业做出了重大贡献。风暴一号火箭成功发射“一箭三星”是使我国成为了世界上第三个掌握“一箭多星”技术的国家，也因此意味着，我国由此自己掌握了导弹多弹头技术，我国的战略威慑进入了一个崭新的领域。由于国家对火箭的研制发射任务作了调整，上海不再研制风暴一号，其成熟的技术融入和延续到了上海后来研制的长征四号和长征二号丁等系列火箭中。 风暴一号火箭成功进行了由上海研制的端头再入大气层的耐高温烧蚀考核试验，为以后我国洲际导弹飞向太平洋打下了良好的基础。