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天鹰系列探空火箭——航天科技四院

低空灵动的“天鹰-Smart”

发布时间:2016/8/26  来源:航天动力技术研究院 陕西航天科技集团有限公司

作为天鹰家族的“近亲”,天鹰Smart系列火箭就是个小不点,主要用于探测60km以下的低空环境,有效载荷从0.5到1.9kg不等,被应用于我国气象探测、防灾减灾、人工影响天气以等领域。

天鹰Smart 1是家族的老大,属于低空探空火箭,是个身高仅0.8米的“小个子”,质量仅1.3公斤,身材纤细的她只能飞到1公里内的空间。她根据大气波导探测需求研制,用于探测温度、湿度、气压、风速、风向,目前已完成设计鉴定并已提供多个用户使用。

其后诞生的TY-Smart 2中低空探空火箭,身高长到了1.57米,探测高度也升至了8公里,已经承担并成功完成了多次重大活动气象保障服务和气象科研项目技术服务任务。

家族中还有两个神秘的成员——TY-Smart 3和TY-Smart 4,“养在深闺人未识”的她们,目前还处在研制阶段。其中,姊妹俩都根据国家气象部门大气探测需求研制,用于大气温度、湿度、气压、风速、风向探测,姐姐TY-Smart 3可以飞到12公里的高空,而妹妹TY-Smart 4可以飞至20公里。

家族最小的成员TY-Smart 5与哥哥姐姐们最大的不同是,它已经成为一套完善的探空火箭探测系统,既可以实现定点发射,也可以进行车载发射,可以用来探测60到20公里的高空,且具有系统简单、操作方便、精度高、安全性高的特点。目前已经完成了三次关键技术验证飞行试验并取得成功,获取了大量珍贵试验及探测数据。

为满足未来空间科学试验和科学研究对探空火箭的更高需求,四院正在开展500KM以上探测高度,有效载荷200kg以上新型探空火箭研制工作。随着时间推移,这两个探空火箭家族将越来越庞大,能力也越来越强。它们一定会变得更出色、更优秀,为航天事业和空间科学技术发展作出重大贡献。(荣元昭 刘源)


巡看高空数“天鹰”

发布时间:2016/8/26 来源:航天动力技术研究院 陕西航天科技集团有限公司

天鹰家族的老大名字叫天鹰-3。据说是因为在它诞生的时候,四院已经有了增雨防雹火箭等民用产品,所以便从“3”开始命名。2000年,四院研制的第一枚探空火箭飞行成功。他的身高为6.1米,体重达1.16吨,能够将50公斤的载荷发到220公里的高度。作为家族里的老大哥,它起到了很好的榜样作用。2001年,家族的第二位成员大姐天鹰-4诞生。它的构造和老大基本相同,但身体娇小许多,身高只有3.38米,体重也才150公斤。因此,它只能带动5公斤以下的载荷,并把其送到80公里的高度。这使得它能很好地用于探测60公里以下高空环境的气象数据。 

之后,天鹰家族又陆续诞生了很多兄弟姐妹,它们大多是在大哥、大姐的基础上发展而来的。与老大哥相似的天鹰-3A、天鹰-3B、天鹰-3C、天鹰-3D、天鹰-3E一诞生便投入到应用中,其中有两个兄弟还参加了我国空间环境地基监测系统工程——子午工程,并表现出色,为中国航天和空间技术的发展作出了突出贡献,也彻底打响了天鹰探空火箭的名号。2014年诞生的天鹰-3G身高达9.1米。它比之前的兄弟们增加了一级发动机,成为两级火箭。自然,它的能力也更强,能够飞到300公里的高空,比其他家族成员飞行最高高度还要多出近100公里。 天鹰-3G有一个与兄弟姐妹不同的地方——有控制系统。相比于其他家族成员,它能够更好地控制飞行路线,再也不会被风吹着跑。

在20年的发展历程中,四院探空火箭还经历了从一级发动机到两级发动机,从无控到有控的变化。目前,家族里年龄最小的成员是天鹰-3F,是拥有两级发动机的无控火箭,最高发射高度为320公里。它诞生于2016年,刚刚在国家“863计划”空间环境垂直探测试验中大出风头。天鹰-6是还在襁褓中的小Baby,虽然辈分小,但它的能力却是目前家族里最强的,可将150公斤有效载荷运送到500公里高空,身高也达到了11.5米。

四院探空火箭目前正处在工程化发展。其中,天鹰-4系列探空火箭已发展成为集发射车、指挥通信车、气象雷达车在内的气象探测系统集成产品。


四院依托丰富的固体发动机型号资源优势,1996年开始开发天鹰探空火箭系列产品。经过近年来的发展,四院已经建立了一套专业的探空火箭研发队伍,建立了火箭总体设计、控制、电气、测试、发射等技术专业,形成一套独特的探空火箭技术研发途径,突破和掌握了火箭地面发射发控技术、多截面分离技术、有效载荷抛撒释放技术、高空开伞技术、试验舱起旋稳定技术、有效载荷安全回收技术和箭地遥测通讯技术等关键技术,具备了完善的探空火箭总装、测试和环境试验条件和完备的供应链体系,按照“模块化、通用化、标准化”的设计理念,成功研制开发了7个系列20余个型号,有效载荷0.5kg~260kg,直径50mm~750mm,探测高度1km ~ 500km的系列化产品型谱,用于气象探测、空间科学探测、空间微重力和空间物理实验以及有效载荷搭载试验等诸多领域。

在气象探测方面,可将卫星导航探空仪、雷达模式探空仪和“落球”探空仪等送入临近空间,完成对大气温度、密度、风速等大气要素进行原位探测。在天文物理探测方面,可以对电离层、地球磁场、宇宙线、高层大气、太阳紫外线和X射线、陨尘等进行探测研究。同时还可以用于空间新技术验证,微重力条件下的物理、生物等科学试验。

目前,该系列探空火箭已成功发射200余发,成功完成了我国“子午工程”科学探测、空间环境垂直探测、大型发射任务气象服务保障等多项任务,已列入中国航天科技集团公司运载火箭系列型谱。


天鹰三号

       天鹰三号(TY-3)可将50kg有效载荷运送至220km高空,通过自主消旋达到10-4g微重力环境,实验时间约6min;火箭还可运载科学探测设备进行100~200km的探测工作。已列入中国国家民用火箭型谱。

        天鹰家族的老大名字叫天鹰-3。据说是因为在它诞生的时候,四院已经有了增雨防雹火箭等民用产品,所以便从“3”开始命名。老大诞生于2000年,身高为6.1米,体重达1.16吨,能够将50公斤的载荷发到220公里的高度。

天鹰-3A

天鹰-3B


天鹰-3C

2011年5月7日,子午工程首枚探空火箭天鹰-3C成功搭载鲲鹏一号探空仪发射,将覆盖高度由原来的20千米~60千米提高到了190多千米,监测范围从大气层延伸到电离层。

      7时整,“天鹰3C”携带鲲鹏一号探空仪,在海南探空部火箭发射场沿北偏西45度方向、87度仰角发射。43秒时,火箭高度升至60公里,火箭转速稳定至约2转/秒,箭头与箭体分离,电场仪伸杆展开;至46秒,火箭高度升至65公里,朗缪尔探针伸杆解锁、展开;215秒达到196公里轨道顶点;420秒,再入大气层,飞行试验结束。

天鹰-3D


天鹰-3E

2013年4月5日,天鹰-3E探空火箭成功发射,火箭搭载的科学探测载荷设备成功获得了有效的探测数据,我国首次以探空火箭为载体的空间环境垂直探测试验取得圆满成功。

天鹰-3F

诞生于2016年,是拥有两级发动机的无控火箭,最高发射高度为320公里。用于“863计划”空间环境垂直探测试验项目。

天鹰-3G

2014年诞生的天鹰-3G身高达9.1米。它比之前的兄弟们增加了一级发动机,成为两级火箭。自然,它的能力也更强,能够飞到300公里的高空,比其他家族成员飞行最高高度还要多出近100公里。天鹰-3G有控制系统。能够更好地控制飞行路线,再也不会被风吹着跑。


天鹰四号

        天鹰四号(TY-4)气象火箭是一套高空气象探测综合设备,主要用于探测60km以下高空环境气象参数。2001年8月首飞,2003年7月完成定型鉴定飞行,2004年通过设计定型鉴定。现已发展成为集发射车、指挥通信车、气象雷达车在内的气象探测系统,已列入中国国家民用火箭型谱。高3.38米,重150公斤。因此,它只能带动5公斤以下的载荷,并把其送到80公里的高度。这使得它能很好地用于探测60公里以下高空环境的气象数据。

天鹰-4A

2010年6月3日凌晨4时,天鹰4A气象火箭携带中国首枚GPS探空仪海燕A成功发射,获得中国低纬度地区20千米~60千米高度的高精度临近空间大气温度、压力和风场的探测参数

天鹰-4B

天鹰四号乙探空火箭探测系统最高可以探测70公里空间内的温度、气压、风向、风速、大气密度等大气环境参数



天鹰-6

是目前家族里最强的,可将150公斤有效载荷运送到500公里高空,身高也达到了11.5米。大家都盼望着它的到来。

TY-6II—探空火箭

  天鹰六号II(TY-6II)可将260kg有效载荷运送到267km高空,微重力量级可达到10-4g,试验时间不小于6.5分钟,主要用于微重力环境下的空间科学实验活动。也可进行空间金属冶炼、晶体生长、蛋白合成、太空制药、太空育种等实验项目。


航天科技四院天鹰系列探空火箭筑梦20年

来源:中国航天报     日期:2016/05/04

探空火箭是进行空间探测和科学试验的有效探测工具。作为国内最大的固体火箭发动机专业研究院,中国航天科技集团公司四院从1996年起便开始依托动力优势进入探空火箭领域。这条路,他们一走就是20年。

从零开始的研制之路

上世纪90年代,国内探空火箭发展基本停滞,四院依然闯入了该领域。“一方面,发展总体技术一直是老一辈四院人的梦想,探空火箭是走上这条路的一个尝试;另一方面,我们认为探空火箭在国内是一个有潜力的市场。”探空火箭总设计师彭勤素回忆道。

1996年6月,四院在41所成立了专门研发探空火箭的研究室。最初,研究室只有6名成员,分别负责总体、结构、控制等系统。这便是天鹰系列探空火箭最初的发源地。

由于四院只有动力技术积淀,因此探空火箭发展路上布满荆棘。查阅国内外资料、请教专家……这支由二三十岁的年轻人组成的研发团队爆发出了无穷的能量。回想起当年的工作情景,彭勤素历历在目。“那个时候经常到外地去请教专家。由于经费有限,我们到北京的时候就住地下室,完全是一种创业的状态。”

经过不断攻关,在研究室建立的第四年,41所研制的第一枚探空火箭飞行成功。在此基础上,四院探空火箭型号不断增加。

不断壮大的天鹰家族

天鹰-3探空火箭的技术成熟度较高,被定为基本型,专门进行空间科学实验活动。四院先后发射了6次共计11发探空火箭用于高空技术演示及空间科学试验。其中,有两次探空火箭发射用于我国空间环境地基监测系统——子午工程,为中国航天和空间技术的发展作出了突出贡献,也彻底打响了天鹰探空火箭的名号。

除了天鹰-3系列探空火箭以外,四院还开发了天鹰-4气象火箭,用于高空气象探测,拓展了探空火箭的应用领域。

在20年的发展历程中,四院探空火箭还经历了从一级发动机到两级发动机,从无控到有控的变化,形成覆盖有效载荷3公斤~260公斤,直径200毫米~450毫米,最大发射高度为350公里的系列产品。用于“863计划”空间环境垂直探测试验项目的天鹰-3F火箭,是拥有两级发动机的无控火箭,最高发射高度为320公里。

“增加一级发动机是为了提高火箭的发射高度,增加简易控制系统则是为了满足箭头姿态要求和适应当下国家对飞行器发射安全越来越高的要求。”彭勤素说。

四院探空火箭目前正进行工程化发展。其中,天鹰-4系列探空火箭已发展成为集发射车、指挥通信车、气象雷达车在内的气象探测系统,被列入国家民用火箭型谱。

探空火箭事业的发展壮大还体现在人才队伍上。41所探空火箭研制队伍从原来的6个人发展为现在的近100人,从1个研究室发展为4个研究室、13个专业的中天火箭事业部。

前景广阔 未来可期

2014年,“90后”大学生成立一家民营航天公司,引发了社会关于民企进航天的讨论。在杨军看来,民企进入探空火箭领域是未来发展的一个趋势,这对四院探空火箭的长远发展来说利大于弊,“引入市场竞争对我们的观念革新十分有好处,可以增加我们的发展紧迫感。”

面对不断增加的市场竞争压力,41所一边不断提升产品性能,一边在降低成本方面下工夫。研发团队坚持“一次设计、一次发射、一次成功”的理念,不仅推动了技术的飞速发展,还大大节省了研发成本。

此外,杨军指出,推动产品标准化、模块化发展也是降低成本的重点工作。“现在用户较少,基本都是专门定制,成本较高。如果实现了载荷接口的标准化,那么就可以实现批量化生产,降低成本。”

41所探空火箭的国际化程度近些年也得到长足发展,先后与瑞典等国家进行了多次技术交流。目前,四院探空火箭的年产值在3000万元左右,这在杨军看来还远远不够。面向“十三五”,四院探空火箭提出了年产值达到7千万元到1亿元的目标。“我们有理由相信这块产业会越来越大。”杨军说。(魏京华)


        空间探索一直是人类和平利用太空的梦想,作为我国历史最久、种类最全、规模最大、实力最强的固体火箭发动机研制、生产和试验基地,四院依托丰富的固体发动机型号资源优势,1996年开始成功开发了天鹰探空火箭系列产品。经过近年来的发展,四院已经建立了一套专业的探空火箭研发队伍,建立了火箭总体设计、控制、电气、测试、发射等技术专业,形成一套独特的探空火箭技术研发途径,突破和掌握了火箭地面发射发控技术、多截面分离技术、有效载荷抛撒释放技术、高空开伞技术、试验舱起旋稳定技术、有效载荷安全回收技术和箭地遥测通讯技术等关键技术。具有完善的探空火箭总装、测试和环境试验条件和完备的供应链体系。采取“模块化、通用化、标准化”的设计理念,天鹰探空火箭成功研制开发了7个系列20余个型号,有效载荷0.5kg~260kg,直径50mm~750mm,探测高度1km ~ 500km的系列化产品型谱,迄今已成功发射各类火箭200余发,成为国内探空火箭研制技术水平领先、探测高度最高、应用领域和数量最多的单位。目前正在开展500~700km高度探空火箭的研制试验。

        探空火箭是进行空间探测和科学试验的有效探测工具,具有成本低、研制周期短、发射时间受限小等特点。目前,四院具备多用途空间快速探测系统顶层策划、综合论证能力,研制的天鹰火箭可广泛用于高空科学探测及试验、高空气象探测、空间微重力和空间物理实验、航空器气象保障、船舶港口与海上气象保障等领域。

       在气象探测方面,可将卫星导航探空仪、雷达模式探空仪和“落球”探空仪等送入临近空间,完成对大气温度、密度、风速等大气要素进行原位探测。在天文物理探测方面,可配合地基遥感探测和卫星探测数据,对空间中的电离层、地球磁场、宇宙线、高层大气、太阳紫外线和X射线等进行探测研究或环保监测。同时还可以用于空间新技术验证,微重力条件下的物理、生物等科学试验。


       航天动力技术研究院(航天科技四院)采用发动机优化组合和载荷模块化设计技术,开发了以天鹰为代表的民用探空火箭产品,用于高空科学探测和气象探测、空间微重力等物理实验。经过多年的研究,形成了与国外相近的探空火箭系列型谱,火箭地面测试、发射、遥测、数据处理等技术成熟、可靠,经济效益和社会效益初步显现。该系列探空火箭已成功发射50余发,成功完成了我国“子午工程”科学探测、空间环境垂直探测、气象服务保障等多项任务,已列入集团公司运载火箭系列型谱,多个型号已列入中国国家民用火箭型谱。

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