作為航天技術的基礎
，運載技術代表著一個國家自由進出空間的能力
，是發展利用空間技術、控製空間技術的基礎和前提
，因此世界各航天強國均把發展先進航天運載技術作為保持其領先地位的戰略部署之一。未來30 年內，以信息、通信與電子技術，先進材料技術

、先進能源及動力技術
、先(xian)進(jin)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)等(deng)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)一(yi)批(pi)基(ji)礎(chu)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)將(jiang)取(qu)得(de)重(zhong)大(da)突(tu)破(po)，這(zhe)將(jiang)直(zhi)接(jie)推(tui)動(dong)航(hang)天(tian)技(ji)術(shu)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)。隨(sui)著(zhe)以(yi)新(xin)一(yi)代(dai)大(da)型(xing)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)重(zhong)大(da)科(ke)技(ji)專(zhuan)項(xiang)工(gong)程(cheng)的(de)順(shun)利(li)實(shi)施(shi)，以(yi)及(ji)各(ge)類(lei)基(ji)礎(chu)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)不(bu)斷(duan)取(qu)得(de)突(tu)破(po)進(jin)展(zhan)，可(ke)以(yi)預(yu)測(ce)未(wei)來(lai)的(de)30 年（2010 ～2040 年）將迎來我國航天運載技術迅猛發展的戰略機遇期。

　　國外航天運載技術的發展趨勢

　　從以美
、俄為代表的航天強國的發展曆程來看，隨著航天應用技術的迅猛發展，未來軍事
、經濟、社會活動對航天技術的依賴程度將越來越高，航天技術除了要滿足日常的軍用
、民用及商用發展建設任務需求外，還要逐步滿足直接支持軍事行動的戰術應用需求。當前
，美國
、俄羅斯、歐盟等航天強國基本上已形成了包括以一次性運載火箭、航天飛機、天地往返運輸重複使用運載器、軌道轉移飛行器、深空運輸飛行器等綜合的航天運輸體係，通過對其未來30 年的發展趨勢總結分析，可以看出國外航天運載技術的發展趨勢如下：

　　（1）完善新型運載火箭型譜係列，積極發展上麵級技術。

　　當今世界航天大國已經或即將完成一次性運載火箭的更新換代，新投入使用的主流運載火箭如歐空局的“阿裏安5”、美國“宇宙神5”、“德爾塔4”、日本的“H2-A”等新型運載火箭，都采用了高可靠
、低成本、大直徑
、少級數、使用無毒無汙染推進劑的新型運載技術，以氫氧發動機或液氧煤油發動機作為主動力，這些新型運載火箭的近地軌道運載能力一般超過20t，地球同步轉移軌道運載能力可達到10t 以上
，采用模塊化的組合方式形成運載能力覆蓋範圍較廣的新型運載火箭係列。

　　上麵級是提高火箭性能和提高任務適應能力的有效途徑之一
，目前國外正在使用或新研製的運載火箭上麵級有10 多種型號
，具有多次啟動變軌能力及長時間在軌飛行能力，可以進行多星發射及軌道部署，以及執行MEO、GEO 直接入軌任務。新投入使用的新型主流運載火箭都是通過組合不同的上麵級，形成擁有各種運載能力、能執行多種任務的新型運載火箭係列。

　　（2）發展經濟
、靈活且具備快速機動發射能力的小型運載火箭。

　　meiguoweilejixuweichiqiquanqiubazhudiwei
，tichujubeiquanqiukuaisujingquedajinengli。manzukuaisujinrukongjianjunshiyingyongxuqiudexiaoxingyunzaihuojian，buyaoqiujuyoutaigaodeyunzainengli
，danshibixujubeidichengben、高可靠
、機動能力強、操cao作zuo簡jian單dan等deng特te點dian。快kuai速su機ji動dong發fa射she小xiao型xing運yun載zai火huo箭jian目mu前qian主zhu要yao集ji中zhong於yu美mei俄e兩liang國guo，在zai役yi型xing號hao多duo是shi在zai戰zhan略lve導dao彈dan基ji礎chu上shang改gai裝zhuang或huo研yan製zhi而er成cheng的de，如ru美mei國guo的de飛fei馬ma座zuo、金牛座、米諾陶，俄羅斯的起跑號
、靜海號、波浪號。新研製火箭多以液體和固液混合推進劑為主，如美國的法爾肯1、快速到達、風馳，俄羅斯的飛行號。發射平台以陸基和空基機動為主。其中空基發射運載火箭具有良好的機動性、靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)成(cheng)本(ben)低(di)等(deng)優(you)點(dian)，已(yi)成(cheng)為(wei)美(mei)俄(e)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)進(jin)入(ru)空(kong)間(jian)的(de)主(zhu)要(yao)途(tu)徑(jing)。目(mu)前(qian)，美(mei)國(guo)在(zai)已(yi)有(you)飛(fei)馬(ma)座(zuo)空(kong)射(she)火(huo)箭(jian)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)
，正(zheng)在(zai)研(yan)製(zhi)快(kuai)速(su)到(dao)達(da)空(kong)射(she)小(xiao)型(xing)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)；俄羅斯在研的飛行號和依希姆係統等也均為空射小型運載火箭。

　　（3）發展重型運載火箭技術
，實現重返月球計劃並最終建立月球基地。

　　美國為重返月球計劃正在研製阿瑞斯1 和阿瑞斯5 兩種運載火箭，用於載人登月並建立月球基地。其中，戰神5 為載貨的重型運載火箭
，采用人貨分運、近地軌道對接的方式實現載人登月的目標。俄羅斯也在製定2040 年前的航天發展計劃
，目標是在2025 年以前派遣宇航員登上月球，為此考慮在新型安加拉運載火箭的基礎上研製超重型運載火箭。歐洲
、日本、印yin度du也ye製zhi定ding了le相xiang關guan的de登deng月yue計ji劃hua，並bing也ye將jiang在zai該gai計ji劃hua下xia進jin行xing重zhong型xing運yun載zai火huo箭jian的de研yan製zhi工gong作zuo。新xin研yan製zhi的de載zai人ren登deng月yue運yun載zai火huo箭jian更geng加jia重zhong視shi的de安an全quan性xing和he可ke靠kao性xing設she計ji，將jiang載zai人ren和he運yun貨huo分fen開kai，充chong分fen借jie鑒jian成cheng熟shu的de技ji術shu和he產chan品pin，注zhu重zhong係xi統tong全quan生sheng命ming周zhou期qi的de成cheng本ben和he風feng險xian控kong製zhi。未wei來lai長chang距ju離li的de星xing際ji航hang行xing運yun輸shu將jiang依yi賴lai組zu合he運yun輸shu係xi統tong，軌gui道dao對dui接jie組zu裝zhuang技ji術shu是shi發fa展zhan星xing際ji載zai人ren運yun輸shu技ji術shu的de關guan鍵jian。

　　（4）重複使用運載器技術難度較大，廣泛開展關鍵技術攻關和演示驗證。

　　美mei國guo航hang天tian飛fei機ji的de失shi事shi和he退tui役yi雖sui然ran給gei重zhong複fu使shi用yong運yun載zai器qi的de研yan發fa工gong作zuo蒙meng上shang了le陰yin影ying
，但dan是shi各ge國guo重zhong複fu使shi用yong運yun載zai器qi的de單dan項xiang關guan鍵jian技ji術shu研yan發fa工gong作zuo卻que更geng加jia熱re烈lie。重zhong複fu使shi用yong運yun載zai器qi的de發fa展zhan途tu徑jing是shi先xian進jin行xing關guan鍵jian技ji術shu攻gong關guan和he演yan示shi驗yan證zheng，而er後hou開kai展zhan全quan尺chi寸cun飛fei行xing器qi的de研yan製zhi。按an照zhao循xun序xu漸jian進jin、zhubutupodeyuanze
，bingzhuzhongzhongjianchengguodezhuanhuan。tongguoxiaochicunyangjidefeixingyanshilaiyanzhengzongtifangandekexingxingheguanjianjishu，bingjileishejishuju
，zhenduibaoluchulaidewenti，jinyibuwanshansheji，jiangdijishufengxianhetouzifengxian。

　　當dang前qian重zhong複fu使shi用yong運yun載zai器qi的de技ji術shu重zhong點dian是shi發fa展zhan助zhu推tui級ji或huo軌gui道dao級ji兩liang級ji入ru軌gui部bu分fen重zhong複fu使shi用yong運yun載zai器qi
，近jin期qi內nei仍reng以yi火huo箭jian發fa動dong機ji為wei動dong力li，遠yuan期qi向xiang吸xi氣qi式shi組zu合he發fa動dong機ji為wei動dong力li，美mei國guo提ti出chu最zui終zhong發fa展zhan成cheng為wei可ke以yi2h 內全球快速到達的空天作戰飛機。此外美國一些私營公司也積極研製了亞軌道重複使用運載器


，發展了“白色騎士”等亞軌道重複使用運載器，並以此帶動了亞軌道空間旅遊業的迅猛發展。

　　（5）研製軌道轉移飛行器，滿足空間運輸和在軌服務的需要。

　　隨著在軌服務需求的不斷增加
，各航天大國均發展基於先進上麵級技術的各種軌道轉移運輸飛行器
，如俄羅斯的F r e g a t 火箭和歐洲的E S C - B 火(huo)箭(jian)，其(qi)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)具(ju)有(you)多(duo)次(ci)啟(qi)動(dong)能(neng)力(li)，軌(gui)道(dao)機(ji)動(dong)能(neng)力(li)更(geng)強(qiang)。這(zhe)類(lei)軌(gui)道(dao)轉(zhuan)移(yi)飛(fei)行(xing)器(qi)不(bu)僅(jin)能(neng)將(jiang)有(you)效(xiao)載(zai)荷(he)送(song)入(ru)工(gong)作(zuo)軌(gui)道(dao)，進(jin)行(xing)軌(gui)道(dao)轉(zhuan)移(yi)飛(fei)行(xing)，滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)軌(gui)道(dao)任(ren)務(wu)的(de)需(xu)求(qiu)，還(hai)能(neng)為(wei)有(you)效(xiao)載(zai)荷(he)提(ti)供(gong)在(zai)軌(gui)服(fu)務(wu)和(he)燃(ran)料(liao)加(jia)注(zhu)補(bu)給(gei)
，軍(jun)事(shi)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)廣(guang)泛(fan)。例(li)如(ru)
，美(mei)國(guo)計(ji)劃(hua)在(zai)2015 年後部署的軌道轉移飛行器，通過對美國空間資源進行在軌服務，能顯著提高這些空間資源的靈活性和作戰能力。俄羅斯發展了“渡船號”空間拖船，用於空間站的在軌支持。歐洲和日本為支持國際空間站任務，研製了自動轉移運輸飛行器（ATV）和H-2A 自動轉移運輸飛行器（HTV），用於向國際空間站運送所需物資。

　　我國航天運載技術麵臨的機遇和挑戰

　　我國航天運載技術的發展起步於20 世紀50 年代
，先後成功研製了長征一號、長征二號、長征三號
、長征四號等15 個(ge)型(xing)號(hao)的(de)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)，實(shi)現(xian)了(le)從(cong)常(chang)溫(wen)推(tui)進(jin)劑(ji)到(dao)低(di)溫(wen)推(tui)進(jin)劑(ji)，從(cong)串(chuan)聯(lian)到(dao)捆(kun)綁(bang)，從(cong)一(yi)箭(jian)單(dan)星(xing)到(dao)一(yi)箭(jian)多(duo)星(xing)，從(cong)發(fa)射(she)衛(wei)星(xing)到(dao)發(fa)射(she)載(zai)人(ren)飛(fei)船(chuan)的(de)跨(kua)越(yue)式(shi)發(fa)展(zhan)
，組(zu)成(cheng)了(le)相(xiang)對(dui)完(wan)備(bei)的(de)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)型(xing)譜(pu)
，近(jin)地(di)軌(gui)道(dao)運(yun)載(zai)能(neng)力(li)達(da)到(dao)8500k g，太陽同步軌道（S S O）運載能力達到6100k g

，地球同步轉移軌道運載能力達到5500kg

，基本能夠滿足不同用戶的需求。

　　雖然我國航天運載技術取得了舉世矚目的成就
，但與此同時我國長征運載火箭仍屬於“家族式”發展模式，每個運載型號的發展都源於特定的需求，型號間技術狀態差別較大，“三化”（通用化、係列化、組合化）程cheng度du不bu足zu
，運yun載zai能neng力li與yu現xian有you國guo際ji主zhu流liu運yun載zai火huo箭jian相xiang比bi偏pian低di且qie互hu相xiang重zhong疊die
，設she計ji可ke靠kao性xing有you待dai進jin一yi步bu提ti高gao，內nei陸lu航hang區qu安an全quan性xing差cha，測ce試shi發fa射she周zhou期qi長chang，任ren務wu適shi應ying能neng力li不bu足zu，相xiang對dui於yu國guo外wai主zhu流liu運yun載zai火huo箭jian和he先xian進jin航hang天tian運yun載zai技ji術shu仍reng存cun在zai較jiao大da的de差cha距ju，不bu能neng滿man足zu未wei來lai國guo防fang建jian設she和he國guo民min經jing濟ji的de發fa展zhan建jian設she要yao求qiu。與yu此ci同tong時shi，國guo內nei衛wei星xing應ying用yong需xu求qiu日ri益yi旺wang盛sheng，以yi二er代dai導dao航hang二er期qi工gong程cheng、高分辨率對地觀測工程、載人航天工程、月球探測工程等為代表的國家重大科技工程，以及未來可能的載人登月及其他深空探測任務等都對運載火箭的發展提出了迫切的需求[1,3]。因此無論是從技術推動發展還是應用需求牽引的角度來看，未來30 年都將是中國航天運載技術發展的戰略機遇期
，其麵臨的機遇和挑戰主要體現在以下幾個方麵：

　　（1）高密度的發射需求。可以預測未來30 年內衛星技術的發展將以新一代大型地球靜止軌道衛星平台和太陽同步軌道小衛星平台的發展為主
，衛星總數量預計在200 ～ 300顆左右，考慮到搭載及一箭多星等多種發射模式，運載火箭年發射率將顯著增加。

　　然ran而er當dang前qian我wo國guo長chang征zheng係xi列lie運yun載zai火huo箭jian的de年nian發fa射she率lv較jiao低di，同tong一yi型xing號hao運yun載zai火huo箭jian每mei發fa之zhi間jian的de技ji術shu狀zhuang態tai變bian化hua較jiao多duo，個ge別bie單dan機ji產chan品pin，如ru個ge別bie單dan機ji的de生sheng產chan製zhi造zao周zhou期qi偏pian長chang，成cheng為wei研yan製zhi任ren務wu的de短duan板ban，導dao致zhi運yun載zai火huo箭jian批pi量liang化hua的de生sheng產chan製zhi造zao發fa射she能neng力li不bu足zu；此外，當前我國僅有西昌

、太原、酒泉3 個內陸發射場，每次發射任務間發射塔架的修複及狀態轉換周期較長；各類工業基礎能力不足的情況將對提高運載火箭年發射率形成限製。

　　（2）大幅提高運載能力的需求。我國在役的長征火箭運載能力，目前進入空間運載能力低軌為8.5t，GTO為5.5t，對dui於yu大da型xing和he重zhong型xing有you效xiao載zai荷he的de發fa射she要yao求qiu已yi難nan以yi通tong過guo進jin一yi步bu挖wa掘jue潛qian力li來lai滿man足zu
，不bu能neng滿man足zu大da平ping台tai衛wei星xing及ji後hou續xu載zai人ren登deng月yue等deng任ren務wu的de需xu求qiu。因yin此ci必bi須xu發fa展zhan新xin一yi代dai大da型xing運yun載zai火huo箭jian技ji術shu，采cai用yong大da直zhi徑jing結jie構gou、大推力發動機等先進技術，大幅度提高運載能力，使近地軌道最大運載能力滿足20t 級、地球同步轉移軌道運載能力達到10t 級。同時，麵對未來可能的載人登月任務
，要求運載能力達到近地軌道100t 級，奔月軌道50t 級，必須發展重型運載火箭技術。整體來看可以預計：未來30 年內運載火箭的低軌運載能力需達到20 ～ 100t 級，因此
，迫切需要運載能力上一個新台階。

　　（3）快速發射的需求。目前長征係列運載火箭發射準備周期一般在30 ～ 50 天tian左zuo右you，且qie主zhu要yao依yi賴lai固gu體ti塔ta架jia進jin行xing發fa射she，應ying急ji快kuai速su發fa射she能neng力li不bu足zu。為wei滿man足zu民min用yong應ying急ji減jian災zai對dui快kuai速su發fa射she的de要yao求qiu
，需xu要yao發fa展zhan新xin型xing具ju備bei快kuai速su響xiang應ying發fa射she能neng力li的de小xiao型xing運yun載zai火huo箭jian。依yi賴lai簡jian易yi塔ta架jia發fa射she的de液ye體ti小xiao運yun載zai需xu滿man足zu周zhou發fa射she
，依yi賴lai車che載zai機ji動dong發fa射she的de固gu體ti小xiao運yun載zai需xu滿man足zu天tian發fa射she
，依yi賴lai空kong中zhong發fa射she的de小xiao型xing運yun載zai火huo箭jian需xu滿man足zu數shu小xiao時shi發fa射she的de要yao求qiu，逐zhu步bu滿man足zu民min用yong減jian災zai對dui快kuai速su發fa射she的de需xu求qiu[3]。

　　（4）多星發射及軌道機動的需求。我國目前運載火箭的上麵級多星軌道部署和深空運輸能力不足，難以滿足GEO、MEO 軌道直接入軌、多星發射等任務需求。隨著新一代大型運載火箭的研製成功
，進入空間的能力大大增強
，預計2020 年後所執行的任務中將出現多星異軌部署和深空運輸的要求，需要實現長期在軌的軌道部署能力，並實現以月球
、火星為代表的星際航行運輸能力。

　　（5）發展先進運載技術的需求。與國外先進航天運載技術相比，我國航天運載技術整體來看還落後15 ～20 年。在先進運載技術領域如重複使用運載器技術、高超聲速飛行器技術、在軌組裝深空運輸飛行器技術、基ji於yu先xian進jin推tui進jin技ji術shu運yun載zai器qi等deng方fang麵mian都dou存cun在zai較jiao大da差cha距ju，僅jin停ting留liu在zai跟gen蹤zong研yan究jiu階jie段duan，所suo需xu的de基ji礎chu技ji術shu和he關guan鍵jian技ji術shu儲chu備bei嚴yan重zhong不bu足zu
，如ru果guo現xian在zai不bu加jia大da加jia快kuai對dui先xian進jin運yun載zai技ji術shu的de預yu研yan力li度du
，30 年後技術差距將會進一步擴大，難以保持我航天大國的地位和可持續發展空間。

　　未來重點發展方向預測

　　預計經過30 年的快速發展建設後，我國航天運輸係統將逐步建設成為包括一次性運載火箭、軌道轉移運輸飛行器、zhongfushiyongtiandiwangfanyunshuxitongzaineidezonghehangtianyunshutixi
，yuguowaixianjinhangtianyunzaijishudechajuzhubusuoxiao。yucefazhandezhongdianfangxiangjiangbaokuoyixiajigefangmian：

　　（1） 現役長征係列運載火箭持續改進。

　　當前國家正在實施的載人航天

、二代導航二期、高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)對(dui)地(di)觀(guan)測(ce)及(ji)探(tan)月(yue)等(deng)國(guo)家(jia)重(zhong)大(da)科(ke)技(ji)專(zhuan)項(xiang)工(gong)程(cheng)，相(xiang)當(dang)一(yi)部(bu)分(fen)任(ren)務(wu)都(dou)是(shi)由(you)現(xian)役(yi)的(de)長(chang)征(zheng)係(xi)列(lie)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)。在(zai)新(xin)一(yi)代(dai)係(xi)列(lie)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)投(tou)入(ru)使(shi)用(yong)之(zhi)前(qian)
，現(xian)役(yi)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)至(zhi)少(shao)還(hai)有(you)20 niandefuyiqi，yinciyinggaibuduangaijinxianyiyunzaihuojian，tigaoqikekaoxingjirenwushiyingnengli
，tuokuanrenwushiyingfanwei，suoduanbachangceshiliucheng，manzuguoneiwaijinqigaomidufasherenwudexuqiu。

　　繼續通過可靠性增長技術研究和試驗
，不斷提高現有運載火箭的可靠性。針對現有運載火箭的研製生產、測試發射中暴露出來的薄弱環節
，以及潛在的故障隱患
，提出解決途徑。對現有型號運載火箭持續進行“三化”設計改進，降低成本

，提高適應性
，提高我國運載火箭在國際衛星發射市場上的競爭能力。

　　此(ci)外(wai)
，隨(sui)著(zhe)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)發(fa)射(she)次(ci)數(shu)的(de)增(zeng)加(jia)，內(nei)陸(lu)發(fa)射(she)場(chang)的(de)航(hang)區(qu)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)備(bei)受(shou)關(guan)注(zhu)，通(tong)常(chang)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)總(zong)體(ti)方(fang)案(an)設(she)計(ji)時(shi)為(wei)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)落(luo)區(qu)及(ji)保(bao)證(zheng)星(xing)箭(jian)測(ce)控(kong)條(tiao)件(jian)
，要(yao)犧(xi)牲(sheng)掉(diao)部(bu)分(fen)運(yun)載(zai)能(neng)力(li)。采(cai)用(yong)助(zhu)推(tui)器(qi)落(luo)區(qu)可(ke)控(kong)回(hui)收(shou)技(ji)術(shu)後(hou)，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)落(luo)區(qu)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)
，提(ti)高(gao)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)的(de)運(yun)載(zai)能(neng)力(li)，並(bing)為(wei)重(zhong)複(fu)使(shi)用(yong)助(zhu)推(tui)器(qi)的(de)研(yan)發(fa)積(ji)累(lei)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)。預(yu)計(ji)未(wei)來(lai)30年內，采用翼傘技術或有翼滑翔技術的大型捆綁式運載火箭液體助推器可控回收技術將取得突破性進展。

[page_break]

　　（2） 加快發展新一代運載火箭係列。

　　新xin一yi代dai運yun載zai火huo箭jian作zuo為wei我wo國guo現xian役yi長chang征zheng係xi列lie運yun載zai火huo箭jian的de更geng新xin換huan代dai產chan品pin，旨zhi在zai全quan麵mian提ti高gao中zhong國guo運yun載zai火huo箭jian的de整zheng體ti水shui平ping和he能neng力li，保bao持chi我wo國guo運yun載zai技ji術shu在zai世shi界jie航hang天tian領ling域yu的de地di位wei。新xin一yi代dai運yun載zai火huo箭jian采cai用yong無wu毒du、無汙染推進劑，采用大直徑結構、大推力發動機等先進技術

，大幅度提高運載能力，低軌最大運載能力達到20t 級
、G T0 最大運載能力達到10t 級
；實現型號的“三化”設計，具備低成本、高可靠、測試操作方便的優點
，建成後的型譜化係列能適應發射不同有效載荷的要求。

　　我國新一代運載火箭按照“立足長遠、統籌規劃
、優先發展、分布實施”的發展原則

，遵循“1 個係列
、2 種發動機、3 個模塊”的總體思路，通過模塊化組合方式，可以形成包括5m直徑大型運載火箭、3.35m 直徑中型運載火箭和小型運載火箭在內的6種大型運載、6 種中型運載
、2 種小型運載的火箭係列。為避免型譜間運載能力交叉重疊

，初步選定新一代小型運載火箭


、新一代中型運載火箭
、新xin一yi代dai大da型xing運yun載zai火huo箭jian三san型xing運yun載zai火huo箭jian進jin行xing優you先xian發fa展zhan，同tong時shi配pei合he先xian進jin上shang麵mian級ji的de研yan製zhi
，可ke以yi進jin一yi步bu提ti高gao新xin一yi代dai運yun載zai火huo箭jian係xi列lie的de運yun載zai能neng力li和he任ren務wu適shi應ying性xing[2,4]。

　　新一代大型運載火箭的定位是用於發射載人航天工程空間站、月球探測第三期和低軌遙感大平台等特殊的大型航天器載荷，也可用於發射大型地球同步轉移軌道衛星。目前優先發展的C Z -5 運載火箭為低軌運載能力最大的兩級半構型運載火箭，其芯一級采用5m 直模塊，安裝2 台50t 級推力的氫氧發動機（Y F -77），發動機雙向擺動；芯二級采用改進的CZ-3A 三子級氫氧發動機（YF-75D）作為主動力

，可以2 次啟動
，發動機雙擺；助推級采用4 個3.35m 直徑模塊，安裝2 台120t 級推力的液氧煤油發動機（YF -100）
；整流罩直徑5.2m，長約20m。全箭總長約62m
，起飛重量802t
，起飛推力約1066.8t，該構型火箭的地球同步軌道轉移運載能力約為12t 級，其綜合性能指標將達到國際上主流運載火箭水平[3,4]。

　　未來可通過改變助推器模塊來構成滿足不同運載能力需求的CZ-5新一代大運載火箭係列。如以一級半構型為基礎（即去掉芯二級），捆綁2 個3.35m 模塊和2 個2.25m 模塊，LEO 運載能力可達18t ；捆綁4 個2.25m 模塊，LEO 運載能力可達10t ；以CZ-5 二級半構型為基礎
，捆綁2 個3.35m 模塊和2 個2.25m 模塊，GTO運載能力可達10t
，捆綁4 個2.25m模塊，GTO 運載能力可達6t[2,4]。

　　（3）以研製先進上麵級為切入點
，逐步具備多星部署及軌道機動能力。

　　軌道機動能力是未來發展深空探測及空間軌道服務能力的基礎。預計未來發展目標是具有較強的軌道機動能力，可以完成軌道轉移、在軌服務、在軌駐留等空間任務。主要包括2 個方麵：第(di)一(yi)步(bu)是(shi)研(yan)製(zhi)先(xian)進(jin)上(shang)麵(mian)級(ji)提(ti)高(gao)新(xin)一(yi)代(dai)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)的(de)任(ren)務(wu)適(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)
，顯(xian)著(zhu)增(zeng)強(qiang)運(yun)載(zai)能(neng)力(li)。通(tong)過(guo)研(yan)製(zhi)先(xian)進(jin)上(shang)麵(mian)級(ji)可(ke)以(yi)突(tu)破(po)上(shang)麵(mian)級(ji)長(chang)期(qi)在(zai)軌(gui)過(guo)程(cheng)中(zhong)需(xu)解(jie)決(jue)的(de)熱(re)控(kong)、能源、數噸級推進劑的能量管理、低溫推進劑的蒸發量控製等關鍵技術
，具備多星發射能力，拓展對不同有效載荷發射任務的適應性；第二步是發展軌道機動飛行器，獲取長期在軌
、大機動、強自主空間運輸平台技術能力。通過係統集成進行相關技術的飛行演示驗證，逐步掌握空間機動平台技術
、載荷技術

，為實現軌道運輸
、在軌部署、空間服務等應用任務奠定基礎[5]。

　　（4）針對特殊應用需求，發展重型運載火箭和小型固體運載火箭。

　　·重型運載火箭。

　　為滿足載人登月任務的需求
，需要具備奔月軌道50t 的運載能力。目前有2 種技術途徑
，第一種方案可在新一代運載火箭技術條件的基礎上，發展起飛重量1000t 級的三級半構型的運載火箭超大型運載火箭，分3 次或者2 次將有效載荷送入環月軌道後對接後實施登月；第二種方案發展起飛重量3000t 級的重型運載火箭
，直接將有效載荷送入環月軌道。初步分析，由於空間多次對接組裝技術難度較大
、可靠性低、操作複雜，技術基礎薄弱
，然而國內在120t 級液氧煤油發動機和50t 級液氫液氧發動機的基礎上，發展更大推力規模的液體火箭發動機技術基礎較好
，因此預計未來30 年內我國將重點發展起飛重量為3000t 級的重型運載火箭，將近地軌道運載能力拓展到100t 級以上[3]。

　　·小型固體運載火箭。

　　小型固體運載火箭係統結構簡單，射前免加注

，操作靈活簡單
，因此較為適合應急快速發射的需求

；但是受製於機動發射平台承載重量的限製，目前國內小型固體運載火箭的運載能力普遍偏低。在未來30 年國內新一代大飛機等平台技術都將得到突破性進展
，電氣係統集成一體化技術

、星箭快速測試發射技術等也將得到進一步應用和發展，為發展車載發射、空(kong)中(zhong)發(fa)射(she)等(deng)不(bu)同(tong)發(fa)射(she)方(fang)式(shi)的(de)小(xiao)型(xing)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)奠(dian)定(ding)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)
，預(yu)測(ce)未(wei)來(lai)小(xiao)型(xing)固(gu)體(ti)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)的(de)測(ce)試(shi)發(fa)射(she)周(zhou)期(qi)將(jiang)縮(suo)短(duan)至(zhi)小(xiao)時(shi)
，級(ji)運(yun)載(zai)能(neng)力(li)將(jiang)得(de)到(dao)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)。

　　（5）以亞軌道重複使用運載器研製起步，逐步突破關鍵技術並開展演示驗證。

　　重複使用運載技術是實現快速、機動

、可靠、安全、廉(lian)價(jia)進(jin)出(chu)空(kong)間(jian)的(de)重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)，也(ye)是(shi)航(hang)天(tian)運(yun)輸(shu)係(xi)統(tong)的(de)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。由(you)於(yu)單(dan)級(ji)入(ru)軌(gui)技(ji)術(shu)難(nan)度(du)較(jiao)大(da)，目(mu)前(qian)是(shi)以(yi)火(huo)箭(jian)動(dong)力(li)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)亞(ya)軌(gui)道(dao)重(zhong)複(fu)使(shi)用(yong)運(yun)載(zai)器(qi)為(wei)切(qie)入(ru)點(dian)
，降(jiang)低(di)對(dui)發(fa)動(dong)機(ji)
、先進結構和材料的技術要求。利用亞軌道飛行演示驗證、在軌飛行演示驗證逐步突破重複使用運載器的關鍵技術；對飛行試驗成果進行評估，完成技術成果的轉化

，研製實用型的亞軌道重複使用運載器、軌道級重複使用運載器
，重點突破重複使用運載器研製、運行使用與維護技術
、健康監測與故障管理等。此外，通過重點發展通用再入飛行器
，可對高超聲速再入關鍵技術進行綜合演示驗證；通過發展高超聲速巡航飛行器

，可對吸氣式發動機為動力的跨大氣層飛行器技術進行牽引發展[5]。

　　（6）新概念飛行器有望得到持續關注和發展。未來的航天運載技術將更加體現出導彈與運載技術融合
、衛星與運載技術融合
、航hang空kong與yu航hang天tian技ji術shu融rong合he發fa展zhan的de趨qu勢shi。基ji於yu形xing狀zhuang記ji憶yi合he金jin的de智zhi能neng材cai料liao技ji術shu與yu仿fang生sheng撲pu翼yi飛fei行xing器qi控kong製zhi技ji術shu的de發fa展zhan，將jiang推tui動dong智zhi能neng可ke變bian形xing飛fei行xing器qi的de應ying用yong
；基於核推進、電推進
、離子推進等新型推進技術的新概念飛行器也將得到持續的關注和發展。

　　未來關鍵技術發展預測

　　未來30 年內，以先進推進和動力技術、先進材料和結構技術
、先進信息
、通信與電子技術
、先進製造技術為代表的一批基礎和關鍵技術將取得重大突破，從而推動中國航天運載技術的快速發展。主要體現在以下幾個方麵：

　　（1）先進推進和動力技術。

　　目前長征係列運載火箭主要使用的是基於四氧化二氮和偏二甲肼常規推進劑的液體火箭發動機，新一代係列運載火箭將主要使用120t 的液氧煤油發動機和50t 的液氫液氧火箭發動機。預計未來30 年內，在運載器的主動力方麵

，以高性能高可靠大推力的液氧/ 烴和液氫液氧火箭發動機技術、低成本大直徑大推力的固體火箭發動機技術、可重複使用液體火箭發動機技術、超燃衝壓發動機技術
、組合循環發動機技術為代表的主動力技術有望獲得工程化應用；在運載器的空間推進方麵，以空間在軌加注技術
、電推進技術、先進核動力技術等為代表的空間推進和動力技術等將取得重大突破；此外，在新概念推進方麵
，繩係推進、激光推進
、微波束能推進、離子推進、太陽帆推進

、反物質推進等一批基礎科學技術將不斷取得進展。

　　（2） 先進材料和結構技術。

　　發展先進的材料和結構技術是提高運載器運載係數、提高產品可靠性和質量、降低產品可靠性的關鍵因素，也是衡量航天運載技術發展水平的重要標誌之一。預計未來30 年
，在輕質結構材料技術方麵，高性能鋁鋰合金及輕質高性能貯箱和氣瓶材料技術有望廣泛應用，運載火箭的結構重量預計可以減輕10% ～ 15% ；可重複使用輕質高性能鋰鋁合金及其貯箱、低溫輕質高強複合氣瓶技術將取得重大突破
；在高性能金屬結構材料技術方麵，用於先進氫氧火箭發動機、液氧/ 烴發動機等先進液體火箭發動機殼體材料和結構技術將取得重大突破；在熱防熱材料與結構技術方麵，針對重複使用運載器係統鼻錐、翼前緣及機身大麵積等關鍵部位
，可重複使用碳/ 碳
、超高溫陶瓷及陶瓷基複合材料
、金屬和陶瓷等非燒蝕熱防護材料及結構技術將取得重大突破；在特種功能材料與結構技術方麵
，輕質高效的多功能結構技術、可重複使用的透波/ 隔熱/ 承載材料及結構技術有望取得顯著進展。

　　（3） 先進信息
、通信及電子技術。

　　信息、通信及電子技術是發展最快
、應用最廣泛的航天技術之一。在運載器的天地信息處理與通信方麵，預測未來30 年，基於衛星數據中繼和衛星導航技術的多種測控手段協同的天基測控技術
、自由空間光通信技術、保密通信技術
、高頻率的3G 寬帶通信技術、箭載智能天線技術
、天地一體信息處理和應用技術將得到工程化實質性應用
；在航天運載器的電子技術方麵
，高精度
、高可靠、集成化
、自動化、一體化是未來的主要發展方向，預計未來30 年在低成本高速率總線技術
、高精度的慣性儀表技術
、基於多模芯片的航天電子係統集成化技術、基於微機電係統（MEMS）的慣性導航技術、微納傳感器技術

、可重複使用運載器的健康監測與故障診斷技術等方麵將取得重大突破。

　　（4） 先進製造技術。

　　先進高性能運載器的設計必須以先進製造技術為基礎才能實現。未來航天製造技術正在從常規製造
、傳統製造向非常規製造
、綠色製造
、極端製造方向發展。航天極端製造主要表現在巨結構製造和微細製造
，例如發展重型運載火箭所需的巨直徑箭體製造技術，以及基於MEMS 技術的微小型飛行器製造技術等；非常規製造主要是向采用高強鎂合金及超高強鋁合金等難成形材料的有翼升力體外形及可變外形飛行器製造技術等方向發展。預計未來30 年在先進航天運載器的超精密和納米加工技術、特種合金的精密鑄造技術、高效精密去除性加工技術
、先進連接技術
、表麵工程技術、無損檢測技術、裝配測試技術
、關鍵工藝裝備研製技術以及現代集成製造技術等方麵將取得突破性進展。

　　未來30 年(nian)是(shi)中(zhong)國(guo)航(hang)天(tian)運(yun)載(zai)事(shi)業(ye)發(fa)展(zhan)難(nan)得(de)的(de)戰(zhan)略(lve)機(ji)遇(yu)期(qi)，隨(sui)著(zhe)國(guo)家(jia)新(xin)一(yi)代(dai)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)重(zhong)大(da)專(zhuan)項(xiang)工(gong)程(cheng)的(de)順(shun)利(li)實(shi)施(shi)，我(wo)國(guo)的(de)航(hang)天(tian)運(yun)載(zai)技(ji)術(shu)必(bi)將(jiang)取(qu)得(de)長(chang)足(zu)發(fa)展(zhan)。在(zai)以(yi)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)為(wei)牽(qian)引(yin)，以(yi)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)為(wei)推(tui)動(dong)的(de)發(fa)展(zhan)模(mo)式(shi)指(zhi)導(dao)下(xia)，可(ke)以(yi)預(yu)測(ce)：未來30 年後我國的航天運輸係統構成將進一步豐富
，形成包括一次性運載火箭
、軌道轉移飛行器

、天地往返運輸重複使用運載器在內的綜合航天運輸體係，具備批量製造及高密度發射、大規模進入空間、按需快速發射

、軌道機動運輸及重複使用天地往返運輸等能力，滿足國防建設和國民經濟迅猛發展的需求。