航天科普：长征十一号运载火箭

长征十一号（代号：CZ-11/LM-11），是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院研制的一型四级全固体运载火箭[1]。该火箭主要用于快速机动发射应急卫星，满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求。 长征十一号于2010年10月立项启动研制；2015年9月25日在酒泉卫星发射中心首飞成功；2019年6月5日首次海上发射，以“一箭七星”方式，将七颗卫星送入预定轨道。 长征十一号作为中国长征系列第一型固体运载火箭，具有“快速、可靠、便捷、低廉”的优势，标志着中国具备了微小卫星快速组网能力，对快速进入空间能力具有里程碑意义，有力促进了中国小卫星的规模化发展和应用。 2022年4月30日11时30分，我国在东海海域使用长征十一号海射运载火箭发射吉林一号高分03D（04～07）/04A卫星，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。10月7日21时10分，长征十一海射运载火箭在海阳港附近海域，以“一箭双星”方式发射微厘空间北斗低轨导航增强系统S5/S6试验卫星，卫星顺利送入预定轨道，发射取得圆满成功。2023年3月15日19时41分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征十一号运载火箭，成功将试验十九号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。 21世纪初，面对空间资源开发及竞争性商业航天发射需求，世界航天强国均拥有固体运载火箭系列。我国虽然研制了长征系列液体运载火箭，但在反应快、可靠性高、操作简便的固体运载火箭领域尚属空白，需要突破。 小卫星，通常为500千克以下的卫星。我国现役的运载火箭中，尚缺乏发射小卫星的经济型火箭。为应对突发自然灾害等应急型任务和满足快速响应航天的需要，实现24小时快速发射，都要求研制新型火箭。 捆绑大型固体助推器是世界各国构建大型运载火箭、丰富运载火箭型谱的技术途径。中国研制大型固体火箭，可发展出用于液体运载火箭的捆绑固体助推器，使整个长征系列运载火箭受益。 2010年10月，中国航天科技集团公司将长征十一号火箭作为内部型号立项。在研制过程中，没有采用新工艺、新材料甚至是新元器件，而是根据实际需要，将其他型号中性能合格、环境匹配、成熟度高的产品经过严密论证审核，用到长征十一号火箭上。 2015年9月25日9点41分，长征十一号在酒泉卫星发射中心成功首飞，将搭载的浦江一号和另外3颗微小卫星升空将4枚卫星顺利运送至预定轨道。 2019年6月5日12时06分，长征十一号H型海射运载火箭在黄海海域成功完成首次海上发射，将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星顺利送入预定轨道。 总设计师：彭昆雅 副总设计师：王健儒，动机部分负责人。 副总设计师：管洪仁，控制部分负责人。 伺服系统主任设计师：陈安平 总体主任设计师：严宝峰 总体副主任设计师：吴强 参试人员：刘佳佳 管理团队 总指挥：杨毅强 副总指挥：金鑫 长征十一号火箭全长21米，总重量约57.7吨，箭体最大直径2.0米，具有1.6米、2.0米两种直径整流罩构型，起飞推力120吨，700千米太阳同步轨道运载能力可以达到350千克，低轨运载能力可达700千克。主要用于发射太阳同步轨道和近地轨道小型航天器，500公里太阳同步轨道运载能力为500千克。 全箭由一子级、二子级、三子级、上面级和卫星整流罩等箭体结构及箭上的推进系统、控制系统、遥测系统与姿态控制系统等组成。 一、二级和二、三级之间的分离采用热分离方式。 长征十一号采用国际通用星箭接口，可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求。 长征十一号的动力系统由固体运载火箭、发射支持系统组成，一级采用我国推力最大的固体火箭发动机，具有可整体贮存、操作简单、发射成本低、发射周期以小时计算的特点。火箭一级发动机其燃烧室装药量为中国固体发动机之最；采用的柔性喷管是我国尺寸最大的火箭发动机喷管。 固体火箭发动机研制由航天科技集团四院承担： 总指挥：张士林 总设计师：王健儒 四级发动机总体设计师：赵东民 设计师：张卓勋、贺向东、魏坤龙 设计参数 长征十一号总体设计参数 项目 数据 火箭级数 四级 推进剂 端羟基聚丁二烯（HTPB）复合固体推进剂 火箭全长 20.8米 整流罩直径 1.6/2.0米 最大直径 2.0米 起飞质量 57.6吨 起飞推力 120吨 SSO运载能力 350～400千克（700千米SSO：Sun-synchronous orbit，太阳同步轨道） LEO运载能力 700千克（LEO：Low Earth orbit，近地轨道） 收起 长征十一号一级火箭参数 项目 数据 直径 2.0米 起飞质量 39.8吨 推进剂质量 35吨 最大推力 1200卡牛 海平面比冲 248秒 工作时间 约72秒 壳体材料 钢 收起 发射动态 发射记录 长征十一号火箭发射记录 序号 火箭编号 发射日期 载荷 发射轨道 发射地点 发射结果 备注 1 长征十一号遥一 2015年9月25日 浦江一号卫星 三颗上科大二号卫星 SSO 酒泉、机动发射阵地 成功 首飞；一箭四星[1][3] 2 长征十一号遥二 2016年11月10日 分离载荷： 脉冲星导航试验卫星、 长沙天仪潇湘一号卫星[25] 浙江利骓科技丽水一号立方星01星、两颗微纳卫星皮纳二号 不分离载荷： 科创KS试验载荷（CAS-2T）[26]、丰台少年一号暨少年梦想一号小卫星 SSO 酒泉、机动发射阵地 成功 一箭五星；首次探索了民营卫星商业搭载的发射模式[27] 3 长征十一号遥三 2018年1月19日 吉林一号视频07星（德清一号）[28]、吉林一号视频08星（林业二号）、淮安号恩来星（淮安号2U立方体微纳卫星）、天仪潇湘新区号微纳卫星（长沙天仪潇湘二号卫星）、天仪亦庄·全图通一号新体制应急救援技术试验卫星[29]、（长沙天仪潇湘六号卫星）、加拿大开普勒通信公司KIPP卫星（开普勒一号3U立方体卫星）[30] SSO 酒泉、机动发射阵地 成功 一箭六星；[30] 首发运力提升型号； 首次全商业发射[31] 4 长征十一号遥四 2018年4月26日 珠海一号02组五颗卫星[32] （第二代亚米级视频卫星+高光谱01/02/03/04星） （OVS-2+OHS-01/02/03/04） （高光谱01星即青科大一号卫星） （高光谱03星即贵阳一号卫星） SSO 酒泉、机动发射阵地 成功 中 W 我国星座组网，同一轨道面发射卫星数量最多的一次发射 5 长征十一号遥五 2018年12月22日 虹云工程技术验证卫星 （虹云·武汉号） SSO 酒泉、机动发射阵地 成功 航天科工虹云工程首发星； 首颗低轨宽带通信技术试验卫星 6 长征十一号遥六 2019年1月21日 吉林一号光谱01/02星、 天仪潇湘一号03星、零重空间灵鹊遥感星座首颗技术验证星 SSO 酒泉、机动发射阵地 成功 一箭四星 7 长征十一号H-WEY SSO 2019年6月5日 捕风一号A/B卫星、中电网通一号A/B卫星、吉林一号高分03A卫星、天启三号卫星、潇湘一号04 黄海海域 海上发射平台 发射 成功 中国首次海上发射 8 长征十一号遥七 2019年9月19日 珠海一号03组卫星 SSO 酒泉、机动发射阵地 成功 03组5颗卫星，包括1颗视频卫星和4颗高光谱卫星 9 长征十一号遥八 2020年5月30日 新技术试验卫星G星、H星 - 西昌卫星发射中心 成功 首次西昌火箭发射；首次采用2米整流罩、设计内支撑结构、采用新信息化发射平台 10 长征十一号H 2020年9月15日 吉林一号高分03-1组卫星（3颗视频成像卫星，6颗推扫成像模式卫星） - 黄海海域发射 成功 一箭九星、第二次海上发射 11 长征十一号遥九 2020年12月10日4时14分 引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星 - 西昌卫星发射中心 成功 一箭双星发射功[7] 12 长征十一号海射遥三 2022年4月30日11时30分 吉林一号高分03D（04～07）/04A卫星[47] - 东海海域 成功 一箭多星发射 13 长征十一号 2022年10月7日21点10分 “微厘空间低轨卫星导航增强系统”S5/S6试验卫星 - 山东海阳市东方航天港 成功 一箭双星 14 长征十一号 2022年12月16日14时17分 试验二十一号卫星[52] - 西昌卫星发射中心 成功 该卫星主要用于开展空间新技术在轨验证试验。 15 长征十一号 2023年3月15日19时41分 试验十九号卫星 2020年12月10日4时14分，中国在西昌卫星发射中心用长征十一号遥九固体运载火箭将引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得成功。 2022年4月30日11时30分，中国在东海海域使用长征十一号海射遥三火箭发射吉林一号高分03D（04～07）/04A卫星，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得成功。该卫星主要为国土资源普查、城市规划、灾害监测等行业领域提供商业遥感服务。 2022年10月7日21点10分，长征十一号固体运载火箭在山东海阳市东方航天港点火升空，以“一箭双星”方式，将“微厘空间低轨卫星导航增强系统”S5/S6试验卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。 北京时间2023年3月15日19时41分，中国在酒泉卫星发射中心使用长征十一号运载火箭，成功将试验十九号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。本次发射任务火箭采用的是2.0米直径整流罩。 自首飞以来，长十一火箭连续取得12次陆地发射和4次海上发射任务的圆满成功，火箭技术状态成熟，具备年10发生产能力。系列型号 长征十一号H 长征十一号H海射运载火箭是中国航天科技集团公司为适应海上发射需要，在长征十一号基础上改进研制的新型火箭。 2019年，长征十一号H火箭海上发射技术试验获得国家国防科工局正式立项。 长征十一号H以民船为发射平台，探索了海上发射管理模式，验证了海上发射能力。运载火箭海上发射具有灵活性强、任务适应性好、发射经济性优等特点，可通过灵活选择发射点和航落区，满足各种轨道有效载荷发射需求。 2019年6月5日，长征十一号H海射运载火箭在我国黄海海域首飞成功。 长征十一号甲 长征十一号甲运载火箭是中国航天科技集团公司在长征十一号基础上，改进研制的新型火箭。长征十一甲固体运载火箭，其低轨运载能力达2吨，起飞推力达200吨，性价比得到大幅提升。长十一甲固体运载火箭研制成功后，将进一步完善长征系列新一代运载火箭的运载能力梯队，带动我国固体动力技术创新，推动商业航天发展。 商业一型 长征十一号商业一型将火箭一级外壳材料由钢换为碳纤维，并将一级发动机海平面比冲由248秒提高到252秒，进一步提高了火箭性能，700千米SSO运载能力提高到500千克。火箭可采用陆基或海基且冷热兼容的多种发射方式。长征十一号商业一型火箭于2018年首飞。 商业二型 长征十一号商业二型是我国第一型按低成本目标设计、生产、运营的火箭。中国运载火箭技术研究院在商业一型的基础上，将火箭一级直径拓展到2.5米，增大了一级的装药量，延长了一级的燃烧时间。同时通过单机集成，实现箭上电器一体化。该型火箭能覆盖绝大多数低轨卫星发射需求。火箭起飞质量115吨，整流罩有2.4/2.7/2.9米三种直径尺寸可供选择，火箭700千米SSO运载能力提高到1.5吨，火箭采用简易台架热发射的发射方式。长征十一号商业二型火箭于2019年首飞。 长征十一号没有采用常规火箭的金属框和金属桁条结构整流罩，而由航天材料及工艺研究所研制了全碳纤维增强复合材料整流罩，新整流罩不仅刚度和强度大，重量也轻。新整流罩分成两个半罩生产，为锥柱一体的结构，能承受各种复杂外力作用，相比于液体火箭部段组合的方式，生产精度提高一倍。 长征十一号火箭的热环境更严酷，综合环境适应性要求更高，采用兼顾热、力、介质、施工等环境适应性的防热涂层，实现了整流罩涂层的大面积变厚度连续自动化喷涂和均匀性控制，涂层减重20%，在保证热防护效能的基础上进一步降低了结构重量，使火箭运载能力提高了20%。 长征十一号除了24小时内可完成发射准备外，还具备全天候、无依托发射的能力，不需要专门的火箭发射场、勤务塔、脐带塔和导流槽等专门设施，连发射台都不需要，只需一片平地就可以发射。为了具备无依托发射能力，长征十一号采用能够自主移动并完成测试准备的发射平台。 国际上对近赤道、低倾角卫星的需求旺盛，发射这类卫星，离赤道越近，运载能力损失越小，发射成本越低。因此在靠近赤道的海上进行火箭发射，成为许多航天强国争相开发的一种发射模式。针对国际商业用户的需求。我国采用长征十一号在2019年推出海上低倾角发射服务。海上发射对火箭的性能提出了更高的要求：大洋之中补给能力有限，火箭的测试发射工作应力求简洁；在发射时，还要面对海面的晃动和高温热流的引导等问题，需要运载火箭采用合适的控制与发射方式 中国运载火箭技术研究院采用万吨级民用货轮改造成海上发射平台。在常规发射任务中，火箭的控制和监测信号通过有线通信系统传输，而在海射任务中，只能通过无线传输形式来实现，长征十一号（CZ-11 ）为中国首枚采用无线测发控技术实施发射的火箭。以往火箭的飞行安全控制需要地面人员监测和控制，长征十一号则是由火箭自身根据飞行情况，实时自主判断，中国火箭首次实现自主安全控制。 长征十一号火箭海上发射，首次以箭星组合体形式整体出厂，由总装厂经铁路、公路运输至港口，到达港口后仅用2、3天测试准备随即登船，航行到指定海域后可随时发射。 长征十一号研制成功，标志着中国在固体运载火箭领域关键技术上取得重大突破，对于完善中国运载火箭型谱、提升进入空间能力，具有重要意义。火箭可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求，有力地促进了中国小卫星的规模化发展与应用。 长征十一号突破了大型固体火箭发动机（120吨级）、快速测试发射（从准备到发射在24小时以内）、卫星环境综合保障等关键技术，首次实现了运载火箭的全箭整体储存、星箭快速对接、环境自主保障、高效快速发射，具备全天候数小时内完成发射的能力。作为我国长征系列火箭家族第一型固体运载火箭，长征十一号有“快速、可靠、便捷、低廉”的优势，能满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求。因使用标准的星箭接口，使火箭能够适应不同卫星的任务需求，减少星箭接口匹配的工作量。 长征十一号运载火箭创造11项第一： 长征十一号遥四箭 第一型国家立项的固体运载火箭； 第一型实现小时级发射的运载火箭； 第一型具备机动发射能力的运载火箭； 第一型具备长期贮存能力的运载火箭； 第一型可无依托发射的运载火箭； 第一型适应复杂发射环境的运载火箭； 第一型具备实用运载能力的固体运载火箭； 第一型适合小卫星快速发射的运载火箭； 第一型四级全固体运载火箭； 第一型向外国卫星提供搭载服务的固体运载火箭； 我国规模最大的固体运载火箭。