浅析长征系列运载火箭连续成功次数破纪录

乔夏君、褚洪杰、刘欣、张晓东、袁伟 /中国航天科技集团有限公司

“十三五”以来，长征系列运载火箭真正进入了常态化高强密度发射阶段。年发射次数屡创新高，其中2018 年、2019 年、2021 年我国宇航发射次数位列世界第一。“十三五”期间，长征运载火箭累计发射135 次，较“十二五”期间86 次增长近57%。“十四五”开局以来，截至2022 年8 月底，长征系列运载火箭已完成77 次宇航发射（总发射次数达到434 次），平均约每8 天发射一次，发射成功率100%。

2022 年8 月20 日，长征系列运载火箭的第433 次成功发射，创造了连续103 次成功发射的新纪录，打破了此前保持的102 次连续成功记录。在连续103 次发射成功期间，长征系列运载火箭将“天和”核心舱、“天舟”货运飞船、“神舟”载人飞船、“嫦娥“五号月球探测器、“天问”一号火星探测器等“国之重器”成功送入太空；“长征”五号B、“长征”七号等新型号运载火箭成功首飞，进一步完善了我国运载火箭型谱，覆盖了高中低不同轨道；我国火箭低轨运载能力提升至25t，成功发射了目前我国最大单体航天器“问天”实验舱，重约23.2t；创造了一箭22 星的多星发射和一天内连续2 次成功发射等新纪录。

一、浅析新纪录

自1970 年“长征”一号运载火箭发射以来，长征系列运载火箭的研制发展始终坚持把成功作为安身立命之本，不断夯实发射成功率基础，型号产品的质量和可靠性持续提升。截至2022 年8 月底，长征系列运载火箭发射成功率为96.6%，期间先后两次实现连续成功过百次记录，长征火箭年发射次数如图1 所示。

图1 长征系列火箭年发射次数

1.周期大幅缩短

从1996 年10 月20 日“长征”二号丁火箭成功发射第17 颗返回式卫星，至2011 年8 月16 日“长征”四号乙火箭成功发射“海洋”二号卫星长征系列运载火箭，创造了第一个连续发射成功百次纪录（102 次），历时15 年。自2020 年5 月5 日“长征”五号B 火箭首飞成功至2022 年8 月20 日“长征”二号丁火箭成功发射，创造了第二个连续发射成功百次纪录（103 次），仅用时2 年3 个月。

自“十三五”末期以来，我国长征系列运载火箭正式开启了适应高密度发射、高强度交付的研制生产模式，宇航任务发射进入“快车道”，年均发射次数从“十二五”期间的“10+”、到“十三五”期间突破“30+”、再到如今的“40+”“50+”。年发射次数的显著增长是产品可靠性进一步提升和研制生产能力明显提高有机结合的结果，持续的高质量保证成功，高效率完成任务，实现了高强密度发射下的连续成功。

2.新老型号结合

我国长征系列运载火箭经历了3 代发展：第一代火箭是基于弹道导弹技术研制的，现已退役；第二代运载火箭研制开始于20 世纪90 年代，采用常规推进剂，一直活跃在军、民、商发射市场，同时为我国载人航天、探月、北斗等多个重大工程的顺利实施贡献了重要力量；“新一代”（第三代）运载火箭，按照型谱发展规划，以提升效能、绿色环保为主要特征，陆续进入应用发射阶段，与第二代运载火箭共同作为我国进入空间能力形成的主力军，支撑着新时期航天事业的发展。

历史上的102 次连续成功发射全部由常规运载火箭完成。在103 次连续发射成功中，由新一代运载火箭执行的任务占比23%。我国目前正在服役的10 余型长征系列运载火箭均为此次创造连续成功新纪录贡献了力量，既有以“长征”二号丙、“长征”三号甲系列、“长征”四号等金牌老将为代表的第二代运载火箭，也有“长征”五号、“长征”六号、“长征”七号、“长征”八号、“长征”十一号等长征家族第三代运载火箭。其中，“长征”五号B、“长征”六号甲、“长征”七号甲、“长征”八号运载火箭均是在103 次期间完成研制首飞，并开始承担应用发射任务。新老破百次纪录中型号分布情况如图2 所示。

图2 新老破百次纪录中型号分布情况

3.入轨重量增加

长征系列火箭102 箭完成127 颗航天器发射，发射入轨总重量276.899 t，单次平均发射重量约2.71t，单次发射重量5t 以上占比约12.74%。103次连续成功期间，长征系列火箭103 箭完成274颗航天器发射，发射入轨总重量378.235t，单次平均发射重量约3.67t，单次发射重量5t 以上占比约28.16%。

从图3 可以看出，随着“长征”五号、“长征”七号等新一代运载火箭陆续进入应用发射阶段，大中型火箭的使用率和一箭多星任务模式的应用逐渐增多，平均单次发射入轨质量提高近40%。新一代运载火箭的服役显著提升了我国运载火箭进入空间能力和航天器入轨效率。

图3 新老破百次纪录中入轨重量分布情况

4.轨道分布变化

通过对两次连续成功破百次纪录的任务按照轨道分布进行对比可以看出，航天器发射任务需求发生变化。其中，SSO 轨道任务占比由36.27%上升到64.08%，GTO 轨道任务占比由34.31%下降到17.48%，中低轨星座组网任务需求明显增多，高轨任务需求下降。新老破百次纪录中轨道分布情况如图4 所示。

图4 新老破百次纪录中轨道分布情况

近年来，低轨星座项目高速发展，逐渐成为当前宇航发射服务的主要市场。随着质量小、灵活性高的微小卫星技术的快速突破，凭借其传输速率快、传输时延低、覆盖范围广等优势，以星链为代表的新型低轨卫星星座掀起了各国的低轨卫星星座研制及建设热潮。目前我国低轨卫星制造与运营领域日渐活跃，随着现有星座计划的持续推进和新项目陆续进入轨道部署阶段，低轨小卫星发射数量仍将继续快速增长。同时，随着北斗导航组网任务的完成以及国外高轨发射服务合同的减少，高轨卫星发射服务占比有所下降。

二、思考与建议

1.取得的经验

长征系列运载火箭在高密度发射态势下，仍然能保持如此高的成功率，是近年来深入贯彻落实高质量发展理念、加快推动由“保成功、保交付、保增长”向“高质量保证成功、高效率完成任务、高效益推动航天强国和国防建设”发展模式转变、不断健全创新发展机制所取得明显成效的体现。始终坚持把成功作为一切的基础和前提，坚持把创新作为持续发展的不竭动力，坚持把改革作为高效率完成任务的重要途径。通过全面推进精益治理体系建设、落实质量能力提升工程，持续提升运载火箭发射成功率；通过在役运载火箭技术优化升级，不断提升火箭可靠性；通过深入推动科研生产模式转型，依托数字化、产品化等手段不断提升火箭研制效率。

一是全面实施产品保证体系建设。不断夯实高质量保证成功的管理基础，按照“体系化建设、机制化推进、领域化实施、精细化落地、专业化支撑”的思路，组建分级产品保证管理部门和专业技术支撑机构，强化风险识别与控制，完成产品保障体系初步建设并持续迭代改进；持续加强过程精细化控制，推动质量管理由事后总结向事前策划和过程控制转变，切实提高了质量把关的有效性和工作效率。

二是开展产品薄弱环节治理与可靠性提升。基于航天精益质量管理体系建设，型号开展了从总体、系统到单机等多层次，从设计、生产和管理等多维度的可靠性薄弱环节治理。通过对老产品“再分析、再设计、再验证”以及系统优化和技术升级，从根源上改进薄弱环节，消除单点故障隐患，提高单机固有可靠性和系统整体可靠性。聚焦关键产品薄弱环节治理，开展了运载火箭管路阀门防松、防漏、防堵专项治理工作，从参数闭合、设计可靠、制造一致、操作规范、检测覆盖、预案完备等方面提出并落实了针对性改进工作项目。

三是注重统筹谋划，大幅提升生产试验能力。统筹对标发射需求，以YF-20、YF-100 发动机等共用短线产品专题计划为抓手，确保关键产品交付能力逐年提升，有力地支撑了近年来常态化高频次发射任务的顺利实施。在发动机和火箭生产能力大幅跃升的基础上，与上级和用户有关单位紧前及时协调发射计划，并结合质量问题归零情况和计划短线，科学统筹、动态调整，确保近两年10 天内完成一次发射，适应常态化高密度发射态势下的计划管理机制基本形成。

四是顶层推进产品化工作，大幅推进现役火箭去型号化、去任务化工作。不断推动产品化队伍建设，构建运载火箭平台架构，从顶层推进火箭状态统一。开展了火箭惯组、地面测发设备统型论证，在役火箭惯组种类减少近50%，实现了“长征”二号丙与“长征”三号甲系列、“长征”二号丁与“长征”四号乙/丙火箭地面测发设备统型，为提高批产效率和产品可靠性奠定基础。

五是全方位优化流程，大力推进测发效率提升。

组织实施了整星或整舱段运输进场、减少发射场保留工序、整体更换地面设备组件、精简测试项目等方案，积极推动发射场流程优化，新一代运载火箭发射间隔周期压缩了25%左右，常规运载火箭发射场工作周期压缩了30%以上，提高了工作效率；实行远程测发新模式，实现了后方远程技术支持、自动化测试与判读、数据统一管理和高效利用；推行专业化测发队伍执行发射任务，进一步提高了测发效率；推广应用型号试验数字化管理系统，提升发射场工作质量确认的有效性。

近年来，长征系列运载火箭在践行新时期高质量发展要求的过程中，不断通过技术改进、管理方法及研制理念上的创新，多型号并行研制、批量生产、高密度发射能力已有大幅提升，满足了当前航天领域快速发展的应用需求；取得了多项举世瞩目的成果，连续创造了多项新纪录。但对标世界一流水平和航天强国建设要求，还存在一定差距，未来还将持续增强创新驱动发展的能力，持续提升航天运输系统综合性能，拓展多样化进出空间的能力。

2.启示与建议

近年来，长征系列运载火箭在践行新时期高质量发展要求的过程中，不断通过技术改进、管理方法及研制理念上的创新，多型号并行研制、批量生产、高密度发射能力已有大幅提升，满足了当前航天领域快速发展的应用需求；取得了多项举世瞩目的成果，连续创造了多项新纪录。但对标世界一流水平和航天强国建设要求，还存在一定差距，未来还将持续增强创新驱动发展的能力，持续提升航天运输系统综合性能，拓展多样化进出空间的能力。

一是加速实现运载火箭升级换代，推动更大运载能力的火箭研制。虽然我国年发射次数目前稳居世界前列，但最大运载能力、平均单次发射重量等与美国等航天强国仍存在差距。一方面需加快推进重型运载火箭的工程立项和研制进程，早日实现百吨级运载能力，大幅增强我国进入空间的能力；同时还需进一步提高新一代中大型运载火箭发射成熟度，加快更新换代步伐，充分运用一箭多星、一箭多任务发射模式，提升发射效率，不断满足后续星座组网为代表的大规模进入空间需求。

二是持续聚焦现有在役火箭的代内优化，开展模块统型和性能升级。我国运载火箭长期处于科研试制状态，型号数量多。本轮创纪录的103 次任务中涉及型号10 余个，模块多、技术状态复杂，批量化生产效率有待提升，数字化手段还待丰富，各环节运行效率仍需全线提速。需持续优化模块、精简构型、统标统型、降低成本、提升效能，牵引火箭动力、结构、电气、地面等核心产品统型与升级换代，满足大规模进入空间的批量化生产、测试和发射应用新需求。同时，持续开展飞行智能化和发动机可靠性提升与健康监测等技术应用，提升火箭智能化水平和飞行可靠性。

三是加快具有重复使用特征的下一代运载火箭研制。重复使用将成为下一代运载火箭的重要特征，是运载火箭回归“运输”本质的重要路径，是提高进入空间效费比最有效的技术途径。目前，我国运载火箭重复使用技术尚处于攻关研制阶段，距离工程化应用仍有较大差距，需尽快加大攻关力度和投入，推进重复使用的工程化应用，提升我国进入空间的效率和效益，支撑我国未来参与国际市场竞争和航天强国建设。

后续，长征系列运载火箭发射任务将持续高位运行，将始终保持对成功的敬畏心态，不忘初心，不断“归零”再重新出发。同时，随着新一代长征系列运载火箭“家族”不断成熟、壮大，将始终朝着高质量、高可靠和连续高效成功的方向前进，继续高效、可靠地将各种航天器安全、精准送入预定轨道，持续刷新我国宇航发射新纪录！▲