長征八號

長征八號(7張)

21世紀以來，中國航天事業快速發展，不僅各項航天重大工程任務接連取得進展，衞星應用產業也發展快速。與此同時，隨着中國積極引導商業航天發展，產業發展帶動需求上漲，由於許多資源衞星、科學試驗衞星甚至是低軌衞星互聯網系統組網都要在太陽同步軌道上運行，帶來了大量的太陽同步軌道發射任務和服務需求。然而，中國已經研製成功的新一代運載火箭由於各自的定位和使命不同，有的型號運載能力稍顯不足，有的又運載能力過大，成本過高。對於市場佔比達到70%以上的商業衞星而言，中國還沒有適合的火箭。因此，為快速研製出新一代中型運載火箭，填補太陽同步軌道衞星發射能力空白，滿足未來各類發射需求，長征八號運載火箭研製工作啓動 ^[13]  。

21世紀10年代中期，中國運載火箭技術研究院在分析預測中國航天發展的需求時提出，對於SSO軌道（太陽同步軌道）有效載荷3-4.5噸的航天器佔總任務的18%左右，較前十幾年有明顯增長；GTO軌道（地球同步轉移軌道）5.5-7噸的大型通信衞星所佔比例逐步增大，佔26%。因而，新一代中型火箭發射需求旺盛，需要加快研製700千米SSO運載能力3～4.5噸、GTO運載能力6.5-7噸的運載火箭。而長征八號正是針對中低軌道的發射需求立項研製 ^[3]  。

2015年年初，中國運載火箭技術研究院總體設計部展開了關於長征八號運載火箭的論證工作 ^{[6]  [13]}  。

2016年，第十八屆中國科協年會軍民融合科技創新展覽會上，處於論證階段的長征八號運載火箭模型展出 ^[7]  。

2017年5月，經過兩年多的反覆論證，長征八號運載火箭在正式立項。隨後研製團隊用了一年時間，就完成了火箭方案設計。

2018年4月，長征八號正式轉入工程研製階段 ^{[7]  [13]}  。

2019年11月，長征八號進入產品生產總裝測試階段 ^[5]  。12月，長征八號運載火箭芯二級氫氧發動機成功完成高空模擬試驗，此次試驗是為長征八號運載火箭提供交付發動機的校準試驗，主要目的是校驗發動機大噴管並獲取“上天”發動機的性能數據，驗證是否達到交付要求 ^[35]  。

2020年10月，長征八號完成出廠評審，滿足首飛要求 ^[13]  。長征八號火箭綽號“快八”，一是研製快，從立項研製到發射僅用了3年時間；二是履約快，從簽署合同到火箭出廠，履約週期約為12個月；三是發射快，到後期預計發射週期為10天 ^[18]  。12月16日，長征八號遙一運載火箭在中國文昌航天發射場完成技術區相關工作後，駛出發射場垂直測試廠房，轉運至發射區。長征八號火箭加註推進劑，準備實施發射 ^{[1]  [4]  [8]}  。

2022年1月21日，長征八號遙二運載火箭已完成出廠前所有研製工作，經過七天的海上運輸，安全運抵文昌航天發射場 ^[19]  。

2024年3月20日，搭載鵲橋二號中繼星的長征八號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場發射升空。 ^[36]  成功將鵲橋二號中繼星送入地月轉移軌道。此次任務是長征八號火箭首次執行探月軌道發射任務、 ^[41] 

2024年3月20日，火箭院抓總研製的長征八號改進型火箭成功完成長13米、直徑5.2米的整流罩分離試驗及新型星箭聯合操作試驗。 ^[38]  整流罩分離試驗成功，標誌着長征八號改進型火箭研製階段又一大型地面試驗完成，全面轉入首次飛行試驗階段。 ^[39] 

2024年4月25日，航天科技集團在武漢發佈了長征八號系列運載火箭新構型，新構型命名為長征八號甲運載火箭。 ^[40] 

長征八號火箭由箭體結構、動力系統、控制系統、測量系統、總控網系統和地面發射支持系統組成 ^[14]  。

長征八號運載火箭採用芯級捆綁2枚助推器構型，全長約50.3米，起飛質量約356噸，起飛推力約480噸，700千米太陽同步軌道運載能力不小於4.5噸，同時可兼顧近地軌道和地球同步轉移軌道發射需求。

長征八號火箭一子級直徑3.35米，與長征七號芯一級基本一致，二子級直徑3米，與長征三號甲三級基本一致，助推器直徑2.25米，整流罩直徑4.2米，是一款組合型的火箭 ^[13]  。

長征八號運載火箭是一型針對新型太陽同步軌道設計的運載火箭，主要面向具有國際競爭力的商業衞星發射任務 ^[13]  。

長征八號火箭為兩級半構型火箭。長征八號研製團隊在項目論證過程中，從中國現有的火箭模塊裏曾進行了幾百種搭配，不斷創新研製思路和方案，最終提出了實施構型，即長八火箭一子級狀態與長征七號火箭芯一級、二子級狀態與長三甲系列火箭三級基本一致。長征八號火箭的產品化率達到了95%，將成熟模塊進行匹配，用好各個產品，做到系統匹配、方案正確。將兩個成熟的模塊組合在一起，形成一款全新的產品，節省研發的時間成本和經濟成本 ^[16]  。

長征八號火箭一子級與長征七號芯一級基本一致，並捆綁了兩個助推器，繼承了長征七號運載火箭助推器的成熟產品技術；芯一級箭體包括後級間段、氧箱、箱間段、煤油箱、後過渡段、尾段等部段，直徑為3.35米 ^[30]  。

長征八號火箭二子級狀態與長征三號甲系列火箭芯三級基本一致，以液氫/液氧為推進劑。二子級長8.835米，上部是裝有液氫的燃燒劑箱，下部是裝有液氧的氧化劑箱。該子級採用的是氫氧發動機，具有二次啓動能力，由兩獨立的單管發動機並聯而成，每台推力8噸，可在伺服機構的帶動下雙向擺動，最大綜合擺角4度，控制二子級箭體飛行姿態 ^[31]  。

長征八號火箭一子級助推器同樣繼承了長征七號運載火箭助推器的成熟產品技術，助推器直徑2.25米 ^[10]  。

長征八號火箭的整流罩直徑4.2米 ^[10]  。

長征八號火箭一子級採用2台YF-100火箭發動機（120噸級液氧煤油火箭發動機） ^{[10]  [32]}  。

長征八號火箭一級芯級火箭捆綁了兩個助推器，每個助推採用1台120噸級推力的YF-100發動機。

長征八號火箭二子級發動機，以液氫/液氧為推進劑，芯級直徑3米，採用兩台8噸級推力的YF-75液氫液氧發動機（雙機）並具備二次啓動能力 ^[10]  。

長征八號700千米SSO運載能力約4.5噸，GTO運載能力約2.5噸，LEO運載能力約7.6噸。在長征八號火箭基礎上去掉助推器，SSO運載能力達到3.0噸 ^[3]  。

長征八號火箭的制導和控制系統由制導系統和姿態控制系統組成。

制導系統是控制火箭沿預定軌道飛行，當達到預定的運動參數，滿足有效載荷精確入軌的要求時，關閉發動機，使有效載荷按預定要求準確入軌 ^[34]  。

姿態控制系統是穩定火箭的飛行姿態，控制火箭繞質心的轉動。姿態控制一是消除火箭飛行中的姿態角偏差，使火箭在預定的軌道上穩定飛行；二是配合制導系統完成火箭飛行的程序控制；三是配合導引系統完成橫、法嚮導引控制 ^[34]  。

長征八號火箭突破了大靜不穩火箭主動減載控制技術，同時兼顧提升對故障的適應能力。因為長征八號火箭是組合型火箭，芯一級和助推器均採用長征七號一級狀態，結構非常強，而二子級採用長三甲三子級，結構相對比較輕薄，承載能力有限制。按照火箭的飛行軌道設計，火箭將在一、二級分離前通過南海上空稠密大氣層，西向的大風將對火箭飛行形成垂直作用力，可能對二子級不利。而採用大靜不穩火箭主動減載控制技術，長征八號火箭通過自適應減載控制，將發動機100%的推力降到77.5%，提升了輕質貯箱結構對不確定風場的適應性，通過“危險地帶”，保證發射準確入軌 ^[15]  。

2020年12月22日12時37分，長征八號首次飛行試驗，在中國文昌航天發射場實施，火箭飛行正常，試驗取得成功 ^[9]  。

2022年1月21日，長征八號遙二運載火箭運抵文昌航天發射場 ^{[20]  [24-25]}  。

2022年2月，從《中國航天科技活動藍皮書》（2021年）發佈會上了解到，中國新一代中型運載火箭——長征八號，在海南文昌發射場進行發射前的測試工作。該次發射的長征八號採用了全新的構型，將一次發射22顆衞星。 ^[21] 

2022年2月17日消息，長征八號第二發火箭正在發射場進行測試工作，第二發火箭為無助推器構型 ^[22]  。

2022年2月27日11時06分，中國在文昌航天發射場使用長征八號運載火箭，以“1箭22星”方式，成功將泰景三號01衞星、泰景四號01衞星、海南一號01/02星、文昌一號01/02星、吉林一號高分03D10-18星（9顆）、吉林一號MF02A01星、巢湖一號衞星、創星雷神號衞星、天啓星座19星、星時代-17衞星、啓明星一號衞星、西電一號衞星共22顆衞星發射升空。衞星進入預定軌道，發射任務獲得成功。該次發射是長征八號運載火箭不帶助推器的新構型首飛 ^{[26]  [29]}  。

2024年3月20日8時31分，中國探月工程四期鵲橋二號中繼星由長征八號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場成功發射升空。 ^[36-37] 

長征八號A型火箭（代號：CZ-8A），是不帶助推器的構型，該型又根據發射任務需要可採用“組合型”或“融合型”火箭。長征八號A“組合型”火箭主要發射附加值較高的衞星載荷；而長征八號A“融合型”火箭，則面向競爭更加激烈的商業發射市場，是低成本、高可靠、易使用的運載工具 ^[33]  。

長征八號A運載火箭（又稱：長征八號甲）運載的能力更大，運載效率更高，可以提供700千米太陽同步軌道，有些衞星用户需要7噸的載荷可採用長征八號A運載火箭，對低軌組網發射有利 ^[40]  。

長征八號R型火箭（代號：CZ-8R），是使用箭體垂直起降技術，其芯一級和助推器將分別使用2台和1台1200千牛液氧煤油發動機，可具備2次啓動以及65%變推力能力，大幅降低火箭生產和發射費用，提高發射效率 ^{[1]  [33]}  。

長征八號R型火箭，是基於長征八號已有的火箭動力系統配置，通過發動機推力適度調節和多次點火實現垂直着陸，為長征火箭的重複使用進行關鍵技術的演示驗證。長征八號R型火箭採用集束式回收方案，即助推器和芯一級不分離一併回收，其優點是：回收效率大幅提升，用一套回收裝置實現3個模塊的回收，這些模塊的成本佔火箭總成本的70%；集束式回收使得回收對象的自重大幅增加，降低了對發動機推力調節深度的需求；通過不同發動機的分時點火，降低了對單台發動機點火次數的需求 ^[17]  。

長征八號火箭研製採用模態綜合技術，是中國第一枚通過數學建模與仿真獲取全箭動特性參數的中大型液體火箭。一直以來，中國新研製的火箭都會進行全箭模態試驗，用實物試驗獲取飛行中火箭的動特性參數。長八火箭是中國首個研製中沒有進行全箭模態試驗的中大型火箭。研製方通過虛實結合仿真的模態綜合技術，解決了箭體特徵頻率、振型等數據獲取的難題。

為了確保產品可靠性，通過不同團隊獨立的計算和比對，讓模型愈發地精細和準確；與此同時，提供給控制系統設計所用的模型參數偏差卻進一步加嚴。模型更精準，偏差更加嚴，改善設計裕度和可靠性，將技術風險大幅降低 ^[28]  。

長征八號是中國第一枚應用自抗擾主動減載技術的火箭。長八火箭在結構特徵上呈現出“大腦袋、細脖子”的特點，整流罩較大，火箭二級箭體相對來説結構強度較弱。該火箭的“靜不穩定係數”是中國現役火箭的3倍以上，對系統干擾更敏感，如果不能及時消除這些干擾，將會對二級箭體結構造成破壞。

為此，研製隊伍採用了自抗擾主動減載技術，靜不穩定度越大，在風乾擾下箭體繞心運動的角速率越大。設計人員巧妙地利用了這一特徵，通過自抗擾技術辨識干擾力矩並進行補償。長八火箭發射成功，解決了中國薄壁結構的火箭在各種風況下飛行的適應性問題，為結構的輕質化設計和應用提供了保障，有助於進一步提高運載效率 ^[28]  。

長征八號是中國第一枚應用發動機節流技術的火箭。所謂節流，就是給發動機掛上油門。以往發動機點火後，維持恆定的推力往上飛；而當火箭飛入大風區時，把油門收回來，將火箭的飛行速度降下來。之所以這麼做，是因為長八火箭一級飛行段的速度快，使得在大風區箭體結構承受的動壓大幅增大。長八火箭的動壓必須減少一半，才能滿足飛行剖面的要求。為此，長八火箭首次在一級飛行段採用發動機節流技術，為後續中國運載火箭的重複使用和牽制釋放奠定了基礎 ^[28]  。

長征八號採用模塊化組裝理念，太陽同步軌道運載能力增強到5噸級，地球同步轉移軌道運載能力達2.8噸級。作為一款中型的商用火箭，長征八號的搭載能力得到大幅提升，彌補中國現役運載火箭在太陽同步軌道和地球同步軌道發射能力上的不足 ^{[1]  [16]}  。長征八號火箭採用的“模塊化”“組合化”設計思路。早在研製伊始，設計人員就充分兼顧了火箭不帶助推器的狀態，並納入遙一火箭的考核包絡中。因此，遙二火箭無需進行大規模更改，只需針對載荷、飛行軌道進行適應性調整，就能高效地滿足任務要求。長征八號遙二火箭外形上最大的區別就是取消了兩個助推器，從兩級半構型變成了兩級串聯構型 ^[29]  。

長征八號採用兩級半構型，低軌運載能力7.6噸，太陽同步軌道運載能力為5噸左右，彌補中國現役運載火箭在太陽同步軌道和地球同步軌道發射能力上的“空檔”和中國新一代大型火箭和中型火箭之間的“空檔”。長征八號運用了中國已成熟的長征七號和長征五號運載火箭的動力，並採用長征十一號、長征三號甲火箭第三級的技術，降低研發成本，參與國際競爭 ^[42]  。

長征八號採用的火箭發動機使用液氫、液氧作為推進劑，燃燒後產生的是水，真正實現了無毒無污染零排放，而且燃料燃燒所產生的推力巨大，切實保證發射過程更加環保、高效 ^[1]  。

長征八號後續研製採用可回收式的設計。為實現火箭回收和重複利用技術要多方面技術突破，例如火箭發動機多次啓動技術、發動機推力的可調技術、火箭隔熱設計以及精細地控制火箭降落瞬間的速度、降落位置等 ^{[1]  [15]}  。

長征八號運載火箭的改進型後續還計劃實現芯一級與助推器整體垂直回收與重複使用，牽引中國運載火箭技術新發展，降低發射成本，提高市場競爭力 ^[35]  。

長征八號，一是研製快，從立項研製到發射僅用了3年時間；二是履約快，從簽署合同到火箭出廠，履約週期約為12個月；三是發射快，發射週期為10天。長征八號為中國對標國際水準、降本增效，打造出一款具有國際競爭力的火箭創造了條件 ^[11]  。（《光明日報》 評）

長征八號是一款性價比高、安全性能優良的運載火箭，瞄準了商業發射市場，成為中國商用火箭的主力軍之一，提供更具國際競爭力的商業衞星發射服務 ^[1]  。長征八號火箭將有力帶動和牽引中國中低軌道衞星的發展，滿足未來中低軌道高密度發射任務需求 ^[12]  。（新華網、光明網、《國防科技工業》 評）

長征八號的後續改進型計劃將實現芯一級、助推器的整體垂直回收與重複使用，將進一步降低發射成本、縮短髮射週期。長征八號火箭的問世不僅能夠幫助中國在商業航天發射市場佔據重要的陣地，其技術的探索更有助於在系列火箭和新型火箭上的應用。長征八號火箭的研製和發射還採用了新型商務模式，以火箭表面為基礎，推廣中國商業品牌，在大眾的熱情關注中為中國火箭品牌建設做出貢獻。長征八號是中國新一代火箭中不可或缺的一部分，它的創新升級與其他長征系列火箭有着密不可分的關係，未來它們將加快推動航天強國建設進程，助力中國在太空探索及航天商業發射領域更上一層樓 ^[1]  。（新華網 評）

長征八號火箭將繼承與融合的特點發揮到極致。一方面充分吸收和繼承了現役火箭和新一代火箭的成果和先進技術，另一方面又結合自身特點開展新技術的驗證與應用，形成了一種全新的火箭產品並最終呈現出實施成功發射的構型 ^[13]  。（《太空探索》 評）