近幾年，世界航天大國(guó)集中進(jìn)入了美國(guó)的“航天發(fā)射系統(tǒng)”等主要火箭升級(jí)階段。（SLS）火箭隊(duì)，獵鷹火箭隊(duì)，星艦。、歐盟“阿里安”6火箭、日本H-3火箭、俄羅斯“安加拉”火箭等“新格倫”火箭、“火神”火箭、“阿里安”6火箭、日本H-3火箭、俄羅斯“安加拉”火箭等。特別是美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）獵鷹火箭的商業(yè)發(fā)射價(jià)格大幅下降，更加刺激了各航天大國(guó)對(duì)新型主力火箭成本控制的向往。

從火箭檢測(cè)發(fā)射技術(shù)的角度來(lái)看，世界航天大國(guó)除了控制火箭的R&D和制造成本外，還最大限度地追求火箭的重復(fù)使用，提高檢測(cè)發(fā)射模式，降低檢測(cè)發(fā)射成本。

目前，中國(guó)正處于常規(guī)推進(jìn)劑火箭和新一代火箭的升級(jí)階段，也面臨著航天發(fā)射場(chǎng)的密集建設(shè)階段。世界航天大國(guó)選擇新的主要火箭檢測(cè)發(fā)射模式和發(fā)射場(chǎng)建設(shè)的結(jié)果，反映了其多年的技術(shù)積累和發(fā)展方向，對(duì)國(guó)內(nèi)新的火箭檢測(cè)發(fā)射模式的選擇和發(fā)射場(chǎng)建設(shè)具有借鑒意義。

火箭檢測(cè)發(fā)射經(jīng)典模式

檢測(cè)發(fā)射方式是指火箭和航天器在發(fā)射場(chǎng)總裝、檢測(cè)和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的技術(shù)狀態(tài)。經(jīng)典模式包括“三平模式”、“三垂模式”和“一平兩垂模式”。

在“三平方式”下，火箭在發(fā)射場(chǎng)檢測(cè)發(fā)射過(guò)程的典型特征是水平總裝、水平考試、水平整體運(yùn)輸起垂，即火箭在技術(shù)準(zhǔn)備區(qū)完成水平總裝和水平考試后，以水平狀態(tài)整體運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)，整體起垂后完成加注發(fā)射。

在“三垂模式”下，火箭在發(fā)射場(chǎng)檢測(cè)發(fā)射過(guò)程的典型特征是垂直總裝、垂直檢測(cè)和垂直整體運(yùn)輸，即火箭在技術(shù)準(zhǔn)備區(qū)完成垂直總裝和垂直檢測(cè)后，以垂直狀態(tài)將其整體運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)，完成加注發(fā)射。

在“一平兩垂”下，火箭在發(fā)射場(chǎng)檢測(cè)發(fā)射過(guò)程的典型特征是水平分段運(yùn)輸、垂直裝配和垂直檢測(cè)，即火箭在技術(shù)準(zhǔn)備區(qū)完成準(zhǔn)備測(cè)試后，以水平狀態(tài)分段運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)，在發(fā)射區(qū)完成垂直裝配、垂直檢測(cè)和加注發(fā)射。

海外新主力火箭檢測(cè)發(fā)射方法及發(fā)射場(chǎng)特點(diǎn)分析

1. SLS火箭

美國(guó)國(guó)家航空航天局的SLS火箭由（NASA）芯級(jí)直徑設(shè)計(jì)為8.4m，選擇液氫液氧推進(jìn)劑；將2個(gè)固態(tài)推進(jìn)器捆綁在一起，直徑為3.7m。載人構(gòu)型火箭的近地軌道（LEO）運(yùn)輸能力為70t，貨運(yùn)構(gòu)型火箭的LEO運(yùn)輸能力為130t。肯尼迪航天中心SLS火箭的39B發(fā)射過(guò)程繼續(xù)選擇航天飛機(jī)的垂直裝配、垂直檢測(cè)和垂直運(yùn)輸?shù)摹叭埂睓z測(cè)發(fā)射方式，如圖1所示，主要特點(diǎn)如下:

(1)充分利用航天飛機(jī)原有的檢測(cè)發(fā)射設(shè)施，節(jié)約發(fā)射場(chǎng)建設(shè)投資。

(2)火箭和發(fā)射臺(tái)在技術(shù)區(qū)垂直裝配試驗(yàn)廠完成芯級(jí)、推進(jìn)級(jí)、星罩組合的垂直裝配和垂直試驗(yàn)后，整體垂直運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射過(guò)程中，保持箭地連接狀態(tài)不變，檢測(cè)發(fā)射技術(shù)成熟。

(3)火箭發(fā)射臺(tái)繼承航天飛機(jī)發(fā)射臺(tái)技術(shù)，配備功能完善的臍帶塔，配備多層擺臂，用于布置箭地連接氣、液、電管道，火箭起飛時(shí)擺臂將箭地連接器推向安全凈空，如圖2所示。

(4)發(fā)射區(qū)取消航天飛機(jī)任務(wù)的復(fù)雜發(fā)射塔，發(fā)射過(guò)程更加簡(jiǎn)潔高效。

圖1 SLS火箭的“三垂”檢測(cè)發(fā)射方式
 

圖2 發(fā)射臺(tái)和SLS火箭的發(fā)射過(guò)程

2. 獵鷹火箭

SpaceX企業(yè)開發(fā)的“獵鷹”火箭，包括“獵鷹”9和“獵鷹”兩種經(jīng)典結(jié)構(gòu)，“獵鷹”9的直徑為3.7m，LEO運(yùn)輸能力為22.8，二級(jí)液氧煤油火箭。t，軌道同步地球轉(zhuǎn)移（GTO）運(yùn)輸能力為8.3t；“獵鷹”重型一級(jí)由三個(gè)“獵鷹”9芯一級(jí)并聯(lián)捆綁而成，二級(jí)與“獵鷹”9相同，63.88LEO軌道運(yùn)輸能力t，GTO軌道運(yùn)輸能力為26.7t。

當(dāng)前，“獵鷹”火箭發(fā)射租賃卡納維拉爾角空軍基地SLC-40發(fā)射站、肯尼迪航天中心SLC-39A發(fā)射流程、范登堡空軍基地SLC-4E發(fā)射流程，火箭采用“三平”檢測(cè)發(fā)射流程，一級(jí)實(shí)現(xiàn)回收和可重復(fù)使用，如圖3所示，極致追求高效、低成本，主要特點(diǎn)如下：

(1)火箭和星罩組合體在火箭總裝測(cè)試廠完成水平總裝和水平整體測(cè)試后，水平整體轉(zhuǎn)移到發(fā)射區(qū)域，箭地連接保持不變。

(2)星箭組合由一體化運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)，豎臂也作為臍帶塔，布置箭氣、液體、電氣連接管。豎起后，豎起的手臂留在發(fā)射區(qū)，運(yùn)輸車輛返回技術(shù)區(qū)；豎臂在箭地連接器脫落后，火箭起飛時(shí)倒下。

(3)支撐火箭的發(fā)射臺(tái)體框架與豎臂融為一體，豎起后整體落在導(dǎo)流槽入口的承載結(jié)構(gòu)上，簡(jiǎn)化了發(fā)射區(qū)火箭與發(fā)射臺(tái)的對(duì)接操作。

(4)發(fā)射過(guò)程很簡(jiǎn)單，衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)不需要發(fā)射塔，載人任務(wù)設(shè)置發(fā)射塔主要用于宇航員登機(jī)，如圖4所示。

(5)火箭一級(jí)完成了海上平臺(tái)回收和發(fā)射場(chǎng)地坪回收，完成了“二手”火箭的多次重復(fù)使用，大大降低了運(yùn)載火箭的發(fā)射成本，提高了火箭的使用效率。

圖3 “獵鷹”9火箭的“三平”檢測(cè)發(fā)射方式
 

圖4 “獵鷹”9火箭的發(fā)射過(guò)程
 

3. “星艦”

“星艦”是SpaceX公司開發(fā)的一種超重型火箭，是一種直徑9m的二級(jí)液氧甲烷火箭，起飛推力約76000kN，LEO最大運(yùn)輸能力約250t，“星艦”和推進(jìn)器可以回收利用，并且可以重復(fù)使用。

火箭計(jì)劃在美國(guó)肯尼迪航天中心SLC-39A發(fā)射過(guò)程周邊和德克薩斯州博卡奇卡新建專用發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。結(jié)合“星艦”的特點(diǎn)和回收需求，創(chuàng)新了任務(wù)檢測(cè)發(fā)射模式和發(fā)射場(chǎng)設(shè)計(jì)，組織了優(yōu)化的“三垂”檢測(cè)發(fā)射模式(火箭分段垂直運(yùn)輸、垂直裝配、垂直檢測(cè))。如圖5所示，主要特點(diǎn)如下:

(1)在技術(shù)區(qū)測(cè)試準(zhǔn)備廠房完成垂直測(cè)試后，火箭基礎(chǔ)級(jí)以垂直狀態(tài)轉(zhuǎn)移到發(fā)射過(guò)程中，由獨(dú)特的夾緊機(jī)械臂夾緊，與發(fā)射臺(tái)對(duì)接。

(2)飛船在技術(shù)區(qū)測(cè)試準(zhǔn)備廠房完成垂直測(cè)試后，整體以垂直狀態(tài)轉(zhuǎn)移到發(fā)射過(guò)程中，也由夾緊機(jī)械臂夾緊，與基礎(chǔ)裝配對(duì)接，火箭在發(fā)射過(guò)程中完成垂直裝配測(cè)試。未來(lái)發(fā)射能力產(chǎn)生后，推進(jìn)器和飛船返回后直接用夾緊機(jī)械臂捕捉?；厥諒?fù)試后，再次與固定發(fā)射臺(tái)對(duì)接，為下一次發(fā)射做準(zhǔn)備。

選擇固定式發(fā)射臺(tái)，與SLS火箭龐大而復(fù)雜的發(fā)射臺(tái)相比，顯得十分簡(jiǎn)潔，施工成本顯著降低。

(4)發(fā)射塔非常簡(jiǎn)單，設(shè)置了一對(duì)獨(dú)特的夾緊機(jī)械臂，具有起吊、旋轉(zhuǎn)、平移功能，兼顧火箭基礎(chǔ)級(jí)、飛船吊裝和回收捕獲功能，滿足箭、地、氣、液、電連接管道必要的支撐需求。發(fā)射塔采用分段預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)，集成度高，在發(fā)射區(qū)組裝，施工速度快，維護(hù)方便。預(yù)計(jì)在執(zhí)行載人任務(wù)時(shí)，會(huì)增加登機(jī)臂。

由于火箭和飛船集成度高，發(fā)射區(qū)域需要測(cè)試和操作較少，因此發(fā)射效率不會(huì)因?yàn)樵诎l(fā)射區(qū)域進(jìn)行裝配和測(cè)試而降低。總的來(lái)說(shuō)，“星艦”一如既往地貫徹了SpaceX企業(yè)追求效率和低成本的終極風(fēng)格。

圖5 星艦的發(fā)射過(guò)程
 

4. 火箭隊(duì)“新格倫”
 

由藍(lán)色起源公司開發(fā)的“新格倫”火箭，直徑為7m，為二級(jí)火箭，芯一級(jí)選用液氧甲烷推進(jìn)劑，芯二級(jí)選用液氫液氧推進(jìn)劑，起飛推力約為17100kN，LEO軌道運(yùn)輸能力為45t，GTO軌道運(yùn)輸能力為13t。一級(jí)選擇垂直著陸返回技術(shù)實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。根據(jù)火箭發(fā)射概念的公開視頻，火箭采用了“三平”檢測(cè)發(fā)射方式，如圖6所示，主要特征如下：

(1)火箭和星罩組合體在技術(shù)區(qū)總裝測(cè)試車間完成水平總裝和水平總裝測(cè)試，然后水平總裝轉(zhuǎn)移到發(fā)射區(qū)，箭地連接保持不變。

(2)星箭組合由一體化運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)，豎臂也作為臍帶塔，布置箭地連接氣、電、液管。豎起后，豎臂留在發(fā)射區(qū)，豎車運(yùn)回技術(shù)區(qū)。

(3)發(fā)射臺(tái)的支撐框架與豎臂集成在一起。豎起后，整體落在導(dǎo)流槽入口的承載結(jié)構(gòu)上，避免了發(fā)射區(qū)火箭與發(fā)射臺(tái)的對(duì)接操作。

(4)發(fā)射區(qū)域很簡(jiǎn)單，設(shè)置了簡(jiǎn)單的操作塔和避雷塔。從效果圖分析，主要為宇航員或太空乘客提供進(jìn)入太空艙的通道。

圖6“新格倫”火箭的發(fā)射過(guò)程
 

5. 火箭，火神

火箭隊(duì)由美國(guó)發(fā)射聯(lián)盟（ULA）代替“德爾他”4和“宇宙神”5火箭的企業(yè)開發(fā)，是二級(jí)捆綁火箭，核心直徑為5.4m，核心一級(jí)選用液氧甲烷推進(jìn)劑，核心二級(jí)選用液氫液氧推進(jìn)劑；捆綁0~6個(gè)1.62m直徑的固態(tài)推進(jìn)器。LEO軌道最大運(yùn)輸能力為35t，GTO軌道最大運(yùn)輸能力為15t，計(jì)劃采用卡納維拉爾角SLC-41發(fā)射工序，范登堡空軍基地SLC-3E發(fā)射工序，采用“三垂”檢測(cè)發(fā)射方式，如圖7所示，主要特點(diǎn)如下：

(1)火箭和星罩組合體在火箭垂直檢測(cè)裝配廠完成芯級(jí)、推動(dòng)和星罩組合體的垂直裝配和垂直檢測(cè)，然后將垂直整體運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射過(guò)程中，保持箭地連接狀態(tài)不變，檢測(cè)發(fā)射技術(shù)成熟。

(2)火箭發(fā)射臺(tái)類似于“宇宙之神”5火箭，含有臍帶塔，功能緊湊。塔上沒有擺臂，臍帶塔上敷設(shè)了箭、地、氣、液、電連接管道?；鸺痫w時(shí)，連接器脫落受到限制。

(3)簡(jiǎn)單的發(fā)射塔建在發(fā)射區(qū)域，主要用于宇航員登機(jī)。

為了節(jié)約建設(shè)投資，“火神”火箭基本上采用ULA公司“宇宙神”5火箭的檢測(cè)發(fā)射方法和檢測(cè)發(fā)射設(shè)施，火箭垂直總裝測(cè)試廠位于發(fā)射區(qū)，距離發(fā)射工藝約550m。

圖7 “火神”火箭的“三垂”檢測(cè)發(fā)射模式和發(fā)射過(guò)程
 

6. 阿里安6火箭隊(duì)
 

由空客公司和賽峰集團(tuán)聯(lián)合研制的“阿里安”6火箭，是一種直徑為5.4的二級(jí)捆綁火箭。m，采用液氫液氧推進(jìn)劑，將2個(gè)或4個(gè)3m直徑的固態(tài)推進(jìn)器捆綁在核心一級(jí)和核心二級(jí)，GTO軌道運(yùn)輸能力為11t。該火箭計(jì)劃在庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)新建的ELA4發(fā)射過(guò)程中發(fā)射，位于“阿里安”5發(fā)射過(guò)程(ELA3)向西4公里。

與“阿里安”5火箭的“三垂”檢測(cè)發(fā)射方式相比，“阿里安”6火箭檢測(cè)發(fā)射模式的顯著特點(diǎn)是:火箭芯級(jí)采用“三平”模式，固態(tài)推進(jìn)器采用類似“三垂”模式，如圖8所示，主要特點(diǎn)如下:

(1)技術(shù)區(qū)火箭水平組裝測(cè)試廠火箭芯一級(jí)和芯二級(jí)進(jìn)行水平總裝和水平測(cè)試后，水平整體轉(zhuǎn)移到發(fā)射區(qū)活動(dòng)服務(wù)塔，參考了庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)“聯(lián)盟”火箭的相關(guān)技術(shù)，沒有使用類似“阿里安”5火箭的垂直總裝方式。

(2)固態(tài)推進(jìn)器在技術(shù)區(qū)域的過(guò)程遵循“阿里安”5火箭的做法，利用“阿里安”5火箭的固態(tài)推進(jìn)器對(duì)準(zhǔn)備廠房進(jìn)行檢測(cè)，以垂直狀態(tài)完成檢測(cè)。之后，推進(jìn)器垂直轉(zhuǎn)移到發(fā)射區(qū)域，與核心級(jí)別的捆綁連接和活動(dòng)服務(wù)塔中的全箭組裝完成。

(3)在技術(shù)區(qū)完成測(cè)試、加注和整流罩安裝后，航天器和整流罩垂直運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)，在活動(dòng)服務(wù)塔內(nèi)與火箭組裝，對(duì)垂直狀態(tài)進(jìn)行整體測(cè)試、加注和發(fā)射。

與“阿里安”5火箭發(fā)射場(chǎng)相比，“阿里安”6火箭技術(shù)區(qū)取消了火箭整體垂直總裝測(cè)試廠，放棄了龐大復(fù)雜的活動(dòng)發(fā)射臺(tái)，選擇了固定簡(jiǎn)單的發(fā)射臺(tái)，在發(fā)射區(qū)增加了活動(dòng)服務(wù)塔(如圖9所示)，整體降低了維護(hù)成本和建設(shè)投資。雖然發(fā)射過(guò)程的占用時(shí)間增加了，但時(shí)間成本可以接受，通過(guò)箭地一體化設(shè)計(jì)，最大限度地簡(jiǎn)化了航天器、整流罩組合體和火箭的總裝操作和發(fā)射日操作。

圖8 組裝、檢測(cè)“阿里安”6火箭

圖9 阿里安6火箭的發(fā)射過(guò)程效果圖
 

7. H-3火箭
 

H-日本宇宙航空研發(fā)機(jī)構(gòu)3火箭（JAXA）與日本三菱重工公司聯(lián)合研發(fā)，直徑為5.2的二級(jí)捆綁火箭。m，核心一級(jí)，核心二級(jí)選用液氫液氧推進(jìn)劑；捆綁0個(gè)、2個(gè)或4個(gè)固態(tài)推進(jìn)器。GTO軌道最大運(yùn)輸能力為6.5t，LEO軌道的最大運(yùn)輸能力是20t。H-如圖10所示，火箭在種子島空間中心發(fā)射，繼承H-2火箭的“三垂”檢測(cè)發(fā)射方式。

為降低發(fā)射場(chǎng)建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)成本，提高快速、持續(xù)發(fā)射能力，H-在火箭檢測(cè)發(fā)射過(guò)程和發(fā)射場(chǎng)設(shè)計(jì)中，采取了以下措施：

(1)強(qiáng)調(diào)繼承性，充分利用發(fā)射場(chǎng)H-2火箭目前的檢測(cè)發(fā)射設(shè)施，利用H-2火箭垂直裝配測(cè)試廠第二裝配測(cè)試工序，通過(guò)適度升級(jí)改造，保證H-3火箭的檢測(cè)發(fā)射任務(wù)，完成H-3火箭垂直裝配測(cè)試工作，減少發(fā)射場(chǎng)建設(shè)投資。

(2)強(qiáng)調(diào)箭地一體化設(shè)計(jì)，合理分配火箭與地面設(shè)施之間的操作接口，以減少人力或操作時(shí)間為優(yōu)先因素，提高檢測(cè)發(fā)射效率，降低發(fā)射成本。

(3)發(fā)射區(qū)采用無(wú)人值守設(shè)計(jì)，無(wú)發(fā)射塔，移動(dòng)發(fā)射平臺(tái)保證箭地發(fā)射支持操作。火箭豎起發(fā)射過(guò)程后，設(shè)備不再安裝、連接或拆除電纜。

圖10 H-三是火箭發(fā)射過(guò)程
 

8. 火箭隊(duì)“安加拉”

由俄羅斯開發(fā)的“安加拉”火箭，是一種通用火箭模塊 以上級(jí)別的組合產(chǎn)生了一系列類型譜。火箭一級(jí)由通用模塊組成（URM）根據(jù)使用的通用模塊數(shù)量，建筑分為“安加拉”1、“安加拉”3、“安加拉”5、代號(hào)為A1的“安加拉”7等構(gòu)型、A3、A5、A7。每個(gè)通用模塊的直徑為2.9m，安裝RD-191液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。

根據(jù)構(gòu)型的不同，選擇輕風(fēng)-KM上級(jí)、通用模塊URM-2、上級(jí)KVTK等組成二級(jí)，或者選擇URM-2 輕風(fēng)-KM或KVTK的上級(jí)組成二級(jí)和三級(jí)，以滿足高軌或深空探測(cè)的發(fā)射需求。“安加拉”火箭主要在普列謝次克和東方發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，繼承俄羅斯一貫獨(dú)特的鐵路“三平”檢測(cè)發(fā)射方式，如圖11所示。

圖11 A5火箭“安加拉”檢測(cè)發(fā)射方式的“三平”
 

A5火箭檢測(cè)發(fā)射方式的“安加拉”主要特點(diǎn)如下：

(1)火箭、星罩組合體在技術(shù)區(qū)廠房進(jìn)行水平整體裝配、整體測(cè)試，完成后整體轉(zhuǎn)移到發(fā)射區(qū)域。

(2)星箭組合體通過(guò)一體化鐵路運(yùn)輸垂直車輛水平，整體運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)域?；鸺怪焙?，垂直臂和垂直車輛一起回到技術(shù)區(qū)域。

(3)選擇固定發(fā)射臺(tái)，在發(fā)射區(qū)設(shè)置固定門式簡(jiǎn)單發(fā)射塔，在塔上設(shè)置多層擺臂，布置箭地連接氣、電、液管，并符合發(fā)射區(qū)操作保障要求，發(fā)射前連接器脫落后擺臂擺動(dòng)。

檢測(cè)發(fā)射方法綜合分析與啟發(fā)

1. 綜合對(duì)比分析海外主力火箭檢測(cè)發(fā)射模式和發(fā)射場(chǎng)特點(diǎn)

從表1可以看出，海外主力新型火箭選擇的測(cè)試發(fā)射方式有以下趨勢(shì)：

(1)檢測(cè)和發(fā)射方法以“三平”和“三垂”兩種典型方法為重點(diǎn)，或者根據(jù)這兩種模式提高適應(yīng)性，可見這兩種模式是公認(rèn)的高效檢測(cè)和發(fā)射方法。

(2)純液體火箭結(jié)構(gòu)多采用“三平”檢測(cè)發(fā)射方式，具有發(fā)射場(chǎng)建設(shè)投資少、路面設(shè)施簡(jiǎn)單、檢測(cè)發(fā)射效率高、運(yùn)行維護(hù)投入少、發(fā)射能力快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。唯一的例外是“星艦”，它選擇了變形“三垂”模式，基于其高度集成的設(shè)計(jì)和特殊的回收方式。

(3)大部分捆綁固體火箭型號(hào)采用“三垂”檢測(cè)發(fā)射方式，只有“阿里安”6火箭選擇了中間道路，結(jié)合了“三平”和“三垂”檢測(cè)發(fā)射模式的特點(diǎn)。由于固態(tài)推進(jìn)火箭的質(zhì)量較高，需要與芯級(jí)火箭水平組裝，對(duì)芯級(jí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求較高。因此，捆綁固態(tài)推進(jìn)器的火箭結(jié)構(gòu)選擇在液態(tài)芯級(jí)垂直狀態(tài)下捆綁。區(qū)別在于是在技術(shù)區(qū)完成裝配還是在發(fā)射區(qū)完成裝配。

(4)提高發(fā)射場(chǎng)特別是發(fā)射區(qū)的工作效率仍然是主流趨勢(shì)，無(wú)論是“三平”檢測(cè)發(fā)射模式還是“三垂”檢測(cè)發(fā)射模式。新型主要火箭一般采用箭地一體化設(shè)計(jì)、箭地操作功能分配合理、發(fā)射區(qū)測(cè)試項(xiàng)目簡(jiǎn)化、發(fā)射區(qū)路面設(shè)施簡(jiǎn)化、發(fā)射區(qū)占用時(shí)間縮短等措施。

(5)“獵鷹”、“星艦”等火箭成功突破火箭回收技術(shù)，完成了“二手”火箭的可重復(fù)使用，大大降低了運(yùn)載火箭的發(fā)射成本，引領(lǐng)了目前新研發(fā)的火箭技術(shù)路線，也是我國(guó)火箭未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)。

表2對(duì)三種經(jīng)典的檢測(cè)和發(fā)射方式進(jìn)行了比較分析，包括發(fā)射效率、發(fā)射場(chǎng)建設(shè)投資、技術(shù)復(fù)雜性、高密度發(fā)射任務(wù)擴(kuò)展成本、發(fā)射區(qū)意外爆炸后恢復(fù)成本等。綜合比較發(fā)現(xiàn)，“三平”檢測(cè)發(fā)射方式綜合最好，其次是“三垂”檢測(cè)發(fā)射方式。

表1 各種類型的火箭檢測(cè)發(fā)射方式及發(fā)射場(chǎng)特點(diǎn)對(duì)比表

表2 經(jīng)典檢測(cè)發(fā)射方式特點(diǎn)對(duì)比表

2. 啟發(fā)國(guó)內(nèi)發(fā)射場(chǎng)檢測(cè)發(fā)射模式的選擇和建設(shè)。
 

國(guó)外主要火箭檢測(cè)發(fā)射模式和發(fā)射場(chǎng)建設(shè)特點(diǎn)對(duì)我國(guó)的啟發(fā)主要有以下幾點(diǎn)：

(1)火箭、路面一體化設(shè)計(jì)是提高發(fā)射成本、提高發(fā)射效率的最根本途徑。通過(guò)箭地一體化設(shè)計(jì)，降低發(fā)射成本，提高發(fā)射效率，合理分配箭地操作項(xiàng)目和操作功能，簡(jiǎn)化發(fā)射區(qū)操作和保證要求，是最有效的方法。

相反，火箭在發(fā)射區(qū)域的測(cè)試操作越多，地面發(fā)射支持設(shè)備就越復(fù)雜。不僅發(fā)射區(qū)域占用時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)射效率低，而且發(fā)射區(qū)域的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本也會(huì)顯著增加。同時(shí)，結(jié)合發(fā)射場(chǎng)的氣候環(huán)境特點(diǎn)、任務(wù)組織模式和火箭技術(shù)方案，不斷優(yōu)化檢測(cè)發(fā)射流程，也是提高發(fā)射成本、提高發(fā)射效率的有效途徑。

(2)簡(jiǎn)化發(fā)射區(qū)域是“三平”和“三垂”檢測(cè)發(fā)射模式的核心要義。簡(jiǎn)化發(fā)射區(qū)域的核心前提是火箭控制的簡(jiǎn)化、流程的優(yōu)化和火箭環(huán)境適應(yīng)性的提高。如果火箭不能有效簡(jiǎn)化發(fā)射區(qū)域的操作，有效控制發(fā)射效率、發(fā)射過(guò)程的建設(shè)和使用成本，并且很難達(dá)到這兩種模式的最佳狀態(tài)，這是一種不完全的“三平”和“三垂”模式。

(3)“三平”檢測(cè)發(fā)射方式應(yīng)作為液體火箭的首選檢測(cè)發(fā)射方式。綜合對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，“三平”模式效率最高，發(fā)射場(chǎng)建設(shè)投資節(jié)約，技術(shù)復(fù)雜度適中，發(fā)射區(qū)爆炸后高密度發(fā)射任務(wù)拓展能力和恢復(fù)能力最強(qiáng)，應(yīng)作為未來(lái)主要液體火箭的首選。

(4)選擇測(cè)試發(fā)射模式的重要考慮因素是技術(shù)成熟度和繼承性。從技術(shù)角度來(lái)看，可能有最好的檢測(cè)和發(fā)射方法，但對(duì)于型號(hào)和規(guī)格來(lái)說(shuō)，完善可靠的方法可能是最合適的檢測(cè)和發(fā)射方法。

根據(jù)世界各航天大國(guó)新主力火箭檢測(cè)發(fā)射模式的選擇結(jié)果，傳統(tǒng)國(guó)家隊(duì)非常重視SLS火箭、“火神”火箭、“阿里安”6火箭等檢測(cè)發(fā)射技術(shù)的成熟度和繼承性，H-3火箭、“安加拉”火箭等。；大多數(shù)新興商業(yè)航天公司都有很強(qiáng)的創(chuàng)新動(dòng)力，大膽創(chuàng)新檢測(cè)發(fā)射方式和發(fā)射場(chǎng)建設(shè)，重點(diǎn)降低成本，提高效率。

四、結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)了海外航天大國(guó)新型主要運(yùn)載火箭的檢測(cè)發(fā)射方式和發(fā)射場(chǎng)特點(diǎn)。其檢測(cè)發(fā)射模式的選擇側(cè)重于“三平”和“三垂”模式，通過(guò)箭地一體化設(shè)計(jì)，提高檢測(cè)發(fā)射流程，有效提高發(fā)射效率，降低發(fā)射成本，對(duì)我國(guó)航天發(fā)射場(chǎng)建設(shè)具有借鑒意義。

目前，我國(guó)主要火箭主要采用“一平兩垂”和不完全“三垂”的檢測(cè)發(fā)射方式。發(fā)射區(qū)域運(yùn)行項(xiàng)目多，保障要求高，占用時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)射過(guò)程復(fù)雜，建設(shè)周期長(zhǎng)，使用成本高，改進(jìn)空間大。需要找到切入點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高發(fā)射效率發(fā)射場(chǎng)的綜合建設(shè)效率。

(原刊于2023年中國(guó)航天第7期)

本文來(lái)自微信微信官方賬號(hào):中國(guó)航天（ID：zght-caecc），作者：張志成、崔展鵬、劉俊林、聶濤(北京特種工程設(shè)計(jì)研究所)

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