長征三號

地球靜止軌道距地面3.6萬千米，掌握地球靜止軌道發射技術，發射同步定點通信衞星，是航天技術的新飛躍。

20世紀60～70年代，由於地球靜止軌道同步通信衞星具有的優越性，美國、蘇聯和歐洲競相發展大推力運載火箭發射通信衞星。1964年美國首先發射了地球同步軌道衞星 ^[5]  ；隨後蘇聯也發射了大橢圓軌道通信衞星 ^[6]  ；1974年歐洲發射了第一顆地球同步軌道衞星 ^[5]  。

1970年4月24日中國第一顆人造衞星發射成功後，20世紀70年代中期，為了完善中國的通信系統建設，促進航天與電子技術的發展，中共中央決定實施衞星通信工程 ^[7]  。

1975年3月，中國國務院批准作為衞星通信工程重要組成的長征三號火箭立項研製 ^[7]  。

1977年9月，研製通信衞星及其長征三號運載火箭（代號CZ-3）工程，被列為航天工業的三項重點之一 ^[8]  。

1978年，長征三號啓動方案設計。

1980年，長征三號開始進入初步設計。

1984年1月29日，長征三號首次發射，因第三級二次啓動後未能正常工作，衞星沒有進入轉移軌道，僅進行了通信試驗 ^[2]  。

1984年4月，長征三號發射中國第一顆通信衞星東方紅二號成功，標誌着中國首期衞星通信工程系統投入運營。

20世紀80年代中期，由於國家經濟建設的快速發展，原第一期衞星通信工程不能滿足衞星通信事業發展需要。

1986年2月，中共中央決定開展第二期衞星通信工程，同時為了投入國際衞星發射服務市場，提高長征火箭的競爭力，需要性能更好的新型火箭。因此，當月長征三號甲（CZ-3A）正式立項研製。

1990年4月7日，長征三號首次執行外星發射服務合同，成功發射了亞洲一號衞星，衞星入軌精確位置數據實際只偏差了9千米 ^[9]  。

1994年2月8日，長征三號甲將兩顆衞星送入預定軌道，首次發射成功 ^[7]  。

長征三號的系列型號有：長征三號甲（CZ-3A）、長征三號乙（CZ-3B）、長征三號丙（CZ-3C） ^[4]  。

長征三號（CZ-3）是一枚三級液體運載火箭，主要用於發射地球同步軌道（GTO）有效載荷，其GTO運載能力為1.45噸，全箭起飛質量204噸，全長44.56米，一、二子級直徑3.35米、三子級直徑2.25米，衞星整流罩最大直徑3.0米。一子級和二子級使用偏二甲肼和四氧化二氮作為推進劑，三子級則使用效能更高的液氫和液氧。

長征三號全箭由一子級、二子級、三子級和衞星整流罩等箭體結構及箭上的推進系統、控制系統、遙測系統、外測安全系統、滑行段推進劑管理與姿態控制系統等組成。

長征三號一、二級之間的分離採用熱分離方式。三級和衞星星箭分離有兩種方式，可以採用反推火箭，也可以採用分離彈簧。發射國內衞星時，包帶解鎖後，安裝在三子級後短殼上的反推火箭點火，使三子級減速，實現分離。發射外國衞星時，應用户要求，採用了分離彈簧 ^{[7]  [10]}  。

一子級上部是裝有液體氧化劑箱，下部是裝有液體燃燒劑箱。一子級裝配發動機組由四台推力為75噸的液體發動機並聯而成。每台發動機的噴口可以在伺服機構的帶動下單向擺動以控制火箭飛行的姿態，最大的擺動角為10度。

二子級上部是裝有液體的氧化劑箱，下部是裝有液體燃燒劑箱。二子級裝配有75噸推力發動機，是由主發動機和帶四個小噴管、推力為4.8噸的遊動發動機組成的。主發動機噴管固定不動，遊動發動機噴管可作單向擺動，最大擺角60度，以控制箭體飛行姿態。

三子級上部是裝有液氫的燃燒劑箱，下部是裝有液氧的氧化劑箱。三子級氫氧發動機，具有二次啓動能力，由兩獨立的單管發動機並聯而成。

長征三號的衞星整流罩由端頭帽、前錐段、圓柱段和倒錐段組成。端頭帽由玻璃鋼纖維材料製成，具有良好的無線電透波性。前錐段和圓柱段是由金屬蜂窩材料製成，倒錐段由化銑合金材料製成。如果需要，無線電透波窗口和操作窗口可以在柱段和前錐段上開口。長征三號整流罩長6.540米，最大外直徑3.0米，其靜包絡最大直徑為2.7米。

長征三號可以採用標準機械接口。衞星的下端框與火箭的有效載荷支架的上端框對接，通過包帶來鎖緊 ^[11-13]  。

長征三號的制導和控制系統由制導系統和姿態控制系統組成。

制導系統採用平台-計算機方案，其任務是發出各級關機（起動）指令，並在二、三級飛行期間進行法向、橫向導引計算，將結果輸往姿態控制系統。

火箭的正常關機出現故障時，採用下列保護措施：第一級用耗盡關機；第二級採用判別X向加速度計輸出脈衝個數進行關機；第三級第一飛行段採用定時關機；第三級第二飛行段採用判別Y向加速度計脈衝個數進行關機；末速修正段採用定時關機 ^[2]  。

長征三號的姿態控制系統採用平台速率陀螺網絡、搖擺發動機控制方案，由三軸穩定平台、速率陀螺、變換放大器、開關放大器和伺服機構等組成。在第三級第一次工作段和第二次工作段由伺服機構帶動發動機搖擺，實現姿態控制，而在滑行段則由開關放大器控制無水肼噴管的工作，實現姿態控制 ^[3]  。

長征三號將衞星送入地球同步轉移軌道（GTO），在執行GTO發射任務時，長征三號的一、二子級首先將衞星和三子級的組合體送入一個圓形的停泊軌道；然後三子級進行滑行段飛行；隨後，三子級發動機再次點火將組合體送入目標GTO軌道；最後，三子級和衞星分離 ^[15]  。

火箭發射前要進行各種測試和操作，包括在技術中心的四次總檢查、火箭由技術中心轉運到發射中心、火箭各子級在發射中心起豎對接、在發射中心的四次總檢查、衞星/火箭聯合操作、火箭加註、以及最後發射倒計時，等等。

注①：長征三號三級發動機的燃氣發生器富氧燃燒，第二次起動後約5秒推力突然下降，衞星未進入地球同步轉移軌道 ^[1]  。

注②：長征三號Y9火箭在三級發動機第二次啓動後出現發控氣路泄露情況 ^[29]  。

注③：長征三號Y14火箭飛行時，三級發動機第二次工作261.806秒後推力大幅下降，比預計時間提前48.519秒關機，衞星未能進入預定軌道。故障過程和機理如下：三級發動機第二次啓動時，在燃氣發生器氫頭腔發生固氧爆燃，所產生的壓力衝擊峯使氫副腔活門的波紋管組件破壞，導致發控氣路大漏；發控氣路壓力下降至3.6MPa時，氫副控活門先於氧副控活門緩緩地關閉，使燃氣發生器混合比升高，燃氣温度上升，導致渦輪進氣管燒穿，發動機推力迅速下降 ^[31]  。

注④：長征三號（CZ-3Y13）火箭因為美國限制對中國的衞星出口而未發射，後存放在展覽館。長征三號火箭已經退役 ^[32]  。

2007年6月，長征三號甲運載火箭被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號 ^[33]  。

長征三號的發射費用在世界各國中是最低的，每發火箭的發射費約3500萬美元（1993～1994年價格）。長征三號的研製成功，表明中國火箭技術的提高，是中國火箭發展史上的一個重要里程碑。長征三號首次採用了液氫和液氧作為火箭推進劑，首次實現了火箭的多次啓動，首次將有效載荷送入地球同步轉移軌道 ^[2]  。（《中國航天》 評）

長征三號系列火箭作為一種有前途的商用運載火箭，還必須不斷完善可靠性設計，嚴格生產過程的質量控制，不斷提高火箭的可靠性和發射成功率。該系列火箭具有良好的發展潛力，對現有設計稍加優化與減重處理就可以提高運載能力250千克，使長征三號乙的標準GTO運載能力達到5.3噸。如果再將其芯一級加長1.5米，助推器相應加長0.7米，則可使其標準GTO運載能力提高到5.6噸；也可將現有的助推器增加兩個或將現有4個助推器加長一倍，其餘部分不作改變，則可以形成標準GTO運載能力達6.5～7.0噸的重型運載火箭；更長遠的設想可以加大箭體直徑到5.0米左右，全部更換成無毒無污染的液體推進劑，組成低軌道運載能力達24噸左右的一級半新型火箭，再加上現有長征三號甲的三子級（直徑從3.0米增大到5.0米），則可構成標準GTO運載能力約14噸的二級半新的重型運載火箭，國際競爭能力將顯著增強 ^[34]  。（《中國工程科學》評）

長征三號作為中國第三代運載火箭，在第二代基礎上持續開展可靠性增長和技術改進，採用系統級冗餘數字控制系統，增加了三子級，任務適應能力大大提高。為滿足載人航天任務需求增加故檢逃逸系統而研製載人火箭，大幅度提升任務可靠性，並且簡化發射場測發流程，提高使用維護性能 ^[35]  。（《宇航總體技術》 評）

2022年9月15日至21日，全國科普日北京主場活動將在北京科學中心舉行，在“光年深處”深空探索主題展上，一批珍貴的航天器實物將展出。其中，長征三號甲運載火箭殘骸將一同登場。 ^[36]