長征四號丙

20世紀70年代，長征四號系列火箭的發展與中國通信衞星和氣象衞星的發展聯繫在一起。

1975年3月31日，中國將衞星通信工程正式列入國家計劃，命名為“331工程”，明確由長征三號運載火箭發射東方紅二號通信衞星。為保證該工程按時完成，當時的七機部決定由上海研製一型常温推進劑三級運載火箭，作為“331工程”的備用方案。最初該火箭被命名為"新長征三號"運載火箭，1982年後更名為長征四號火箭。後來為了承擔氣象衞星、技術試驗衞星、資源衞星等發射任務，上海航天技術研究院又對長征四號火箭做了適應性改型，改型火箭正式定名為長征四號甲運載火箭。隨後，在長征四號甲基礎上改進提高的長征四號乙火箭也投入運行 ^[4]  。

20世紀90年代末期，隨着氣象衞星等載荷的不斷增大（由風雲一號900千克增至風雲三號2250千克級 ^[5-7]  ），中國面臨着提高運載火箭能力的迫切需求，長征四號乙（SSO軌道運載能力1900千克已顯不足）的改進升級提上日程 ^{[4]  [8]}  。

1999年3月，上海航天技術研究院啓動了長征四號乙改進型火箭的研製工作，三級採用兩次起動工作方式，實現火箭運載能力大幅增長，700千米太陽同步軌道運載能力可達2800千克；同時提高了火箭一箭多星發射能力，可滿足更多種類衞星的發射需求 ^[4]  。

長征四號丙運載火箭整個研製週期為7年（1999～2006年），研製分方案、初樣和試樣三個階段進行。火箭的研製主要是以發射遙感衞星一號狀態進行的，該狀態基本覆蓋了長征四號丙運載火箭的所有新技術。

根據衞星對長征四號乙火箭的技術要求，論證火箭發射總體方案，確定火箭主要技術狀態，提出火箭需適應性改進的項目及相應的關鍵技術。火箭總體和各分系統進行了方案設計，完成了工程大系統間的初步協調，形成了相關的接口文件 ^[2]  。

根據方案階段確定的技術狀態，對火箭總體、分系統及設備進行詳細設計，並進行相應的生產和試驗工作。初樣階段所開展的主要研製試驗工作如下：

完成三項常規測力、測壓風洞試驗和脈動壓力試驗，為火箭設計提供了試驗依據；

完成氣動彈性試驗，確認火箭不會因為抖振激勵而導致箭體氣動彈性發散；

完成小過載模擬飛行試驗和落塔試驗，驗證貯箱防晃措施的有效性；

完成Φ3800衞星整流罩三次地面分離試驗，表明在飛行狀態整流罩可以滿足衞星的包絡、工作環境等要求，分離全過程安全、可靠；

完成二、三級飛行狀態火箭全尺寸地面振動試驗，為穩定系統設計和速率陀螺位置確定提供試驗依據；

完成三級底部防熱試驗，驗證各設備防熱措施的有效性；

完成典型結構艙段的靜力試驗，試驗表明各結構承載能力和強度均滿足使用要求；

完成姿控發動機全系統振動試驗和系統熱試車，試驗中系統工作正常，驗證了系統設計的正確性；

完成五次三級發動機二次起動可靠性熱試車，表明發動機二次起動工作可靠；

完成單機交付、系統綜合試驗、全箭總裝和全箭集成綜合試驗，考核全箭各系統設計正確性和系統間的協調性；

完成星、箭、發射場合練，充分考核火箭與大系統間的接口協調關係，為試樣工作更好地開展奠定了基礎 ^[2]  。

火箭完成了所有試樣飛行產品的生產、各系統綜合試驗、全箭總裝、全箭集成綜合試驗；同時火箭總體和各系統進行了全面的質量複查和複核復算 ^[2]  。

2006年3月，發射遙感衞星一號的長征四號丙遙一火箭按技術流程規定完成了出廠前全部研製工作 ^[9-10]  。

2006年4月27日，採用三級兩次起動的長征四號乙火箭在太原衞星發射中心首飛成功，將遙感衞星一號準確送入預定軌道 ^[11-12]  。

2007年4月，中國航天科技集團公司批覆，將採用三級兩次起動技術狀態的改進型火箭正式命名為長征四號丙運載火箭 ^{[4]  [11]}  。

2018年5月21日，長征四號丙在西昌衞星發射中心成功將嫦娥四號任務“鵲橋”號中繼星和哈工大兩顆超長波天文觀測微衞星發射升空。這是長征四號丙運載火箭在西昌衞星發射中心首次執行任務 ^[13]  。

長征四號丙遙十五火箭發射(5張)

長征四號丙火箭是在原長征四號乙的基礎上經大量技術狀態改進設計而成，以全面提高火箭的任務適應性和測試發射可靠性為目標進行研製。長征四號丙可以滿足多種衞星在發射軌道、重量和包絡空間等方面更高的要求，同時採取新的測發控模式，可以顯著提高火箭測試和發射的可靠性，縮短髮射場工作週期。長征四號丙運載火箭充分繼承了長征四號乙的成熟技術，由結構系統、動力系統、控制系統、遙測系統、外測安全系統和地面測發控系統組成。

火箭研製首次採用常規三級推進系統二次起動技術和一體化測試發射控制技術。常規推進劑多次起動上面級主發動機，是發動機技術的一項重大突破，填補了國內空白；相應採取的推進劑管理技術解決了推進劑淺箱管理難題，創造了常規上面級二次起動首次飛行即獲成功的業績；運載火箭一體化測試發射控制技術在國內首次實現了系統的高度集成，解決了以往測試透明度低、週期長、操作多、可靠性差等瓶頸，在系統信息共享度、實時自動判讀能力、抗干擾性能和測試可靠性等方面有突破性提高 ^[2]  。

1-有效載荷整流罩

2-衞星

3-儀器艙

4-三級共底貯箱

5-三級發動機

6-二三級級間段

7-二級氧化劑箱

8-二級箱間段

9-二級燃料箱

10-二級遊動發動機

11-二級主發動機

12-一二級級間殼系

13-一二級級間杆系

14-一級氧化劑箱

15-一級箱間段

16-一級燃料箱

17-後過渡段

18-穩定尾翼

19-一級發動機 ^[2] 

為了提高運載火箭的運載能力可採用末級火箭兩次工作的方法，即在火箭末級飛行過程中增加一個無動力滑行段，依靠地球引力實現速度方向的改變，然後再點火飛行，將衞星送入預定軌道，從而節省用於改變速度方向所消耗的推進劑，提高火箭運載能力。

末級發動機採用高空二次點火技術能大幅度提高火箭性能，世界上先進的末級或上面級火箭發動機大都具備這種能力。火箭發動機高空多次點火是一項具有當代先進水平的技術，在工程上有相當難度。中國只有使用液氧/液氫低温推進劑的發動機具備高空二次起動工作能力，而採用常規推進劑的主發動機並沒有高空二次起動能力。長征四號丙火箭二次起動YF-40A發動機的研製成功，是國內多次起動發動機技術方面的一項重大突破，填補了國內空白，達到了世界同類水平。

在二次起動YF-40A發動機的整個研製過程中，採用了理論分析和試驗驗證相結合的方法，解決了一系列組件、半系統和整機級的技術難題，如發動機熱泵起動、管路推進劑凍結等。尤其是渦輪泵半系統試車和整機試車中所暴露的問題，涉及高温、高壓，或者低温、真空等極端條件下的化學反應和傳熱、傳質過程。對液體温度範圍很窄的常温推進劑發動機來講，上述問題的解決，取得了常規液體主發動機二次起動的重大技術突破 ^[2]  。長征四號丙運載火箭的三級發動機為兩次啓動狀態，二次啓動前要滑行600多秒 ^[63]  。

三級發動機兩次工作狀態時，發動機第一次關機後至第二次點火期間，三級火箭將經歷無動力的滑行段，此時在微重力環境下，各種干擾因素使貯箱內推進劑不能保持沉底。液體火箭發動機能夠正常起動的一個重要條件就是進入發動機管路的推進劑不夾氣；此外，有效抑制滑行段推進劑晃動程度，可減小箭體的姿態干擾；同時為確保第二次發動機工作期間貯箱的正常增壓，還要防止推進劑飛濺進入貯箱內頂部的增壓溢出管。因此，為了確保發動機高空第二次正常點火工作，必須對火箭三級貯箱進行推進劑管理。

推進劑管理是實現末級發動機二次點火的必要前提，針對長征四號丙火箭三級共底貯箱淺箱、液少（二次工作時間只有30s，液麪高度不到0.6米）的特點，充分利用現有的國內試驗條件，克服了比原國內外推進劑管理難度更大的淺箱狀態，經過原理性試驗、貯箱內推進劑運動特性分析和多種推進劑管理方案的比較，最終建立了一套完善、穩妥的管理系統，在國內外各種運載火箭尚無淺箱推進劑管理的先例下，實現了發動機二次點火的供液可靠 ^[2]  。

運載火箭控制系統、遙測系統、外測安全系統等箭上電氣系統的測試技術要求基本相同，其地面測發控設備的配置也基本相同，但中國運載火箭箭上電氣系統實行各自配備地面測發控設備、實行各自獨立測試的模式，採用的技術和方案差異較大，對產品質量和可靠性的保證能力和程度不一致，經常發生各種故障。原地面測發控設備自動化程度低，手動操作多，操作風險高；測試信息不能共享，系統指揮無法瞭解全箭測試過程中的所有信息，不能及時發現和處理測試過程的異常現象；測試數據不能實時判讀，測試周期長，制約靶場測試效率的提高。為提高火箭地面測試發射的可靠性、全箭測試過程的透明度，型號隊伍決定打破常規，研製新的一體化測試發射控制系統。

新研製的一體化測試發射控制系統為分佈式綜合系統，採取火箭控制系統、遙測系統、外測安全系統、動力電磁閥（即三級姿控發動機、三級發動機、增壓輸送系統的電磁閥）一體化供配電、控制、測試的方案，實現對火箭一體化、遠距離測試發射；同時彙集測試過程中有線、無線遙測數據，進行實時全程自動判讀、比對和顯示。該系統以自動化測試、發射為主，同時具備緊急情況下可應急控制的能力。一體化測試發射控制系統的研製成功創造了全新的靶場火箭測試發射指揮模式，實現了運載火箭測試發射控制的實時化、數字化、網絡化、信息化。

此外，一體化測發控系統研製成果的成功應用，使中國的運載火箭測試發射水平取得了新的進步和提高，達到與美國、法國、俄羅斯等航天技術強國同等的技術水平，標誌着中國運載火箭測試發射技術的飛躍。該項目軟、硬件全部由國內自行開發，擁有自主知識產權，為中國新一代運載火箭提出的地面一體化測發控技術的實現打下了技術基礎 ^[2]  。

除以上幾方面外，長征四號丙火箭還研製了Φ3800衞星整流罩（為中國國內非捆綁火箭最大）、386箭機，增加了GPS測量設備等，進一步提高了火箭任務適應性 ^[2]  。

長征四號丙火箭相對長征四號乙火箭運載能力大幅提高，尤其是高軌運載能力更是成倍增長，使原來部分需要低温上面級火箭來發射的衞星，可用該火箭發射，大大降低了衞星的發射成本。該火箭已明確的發射任務至少10發，由此將節省大量的任務費用 ^[2]  。

長征四號丙火箭研製的一體化測試發射技術和大型整流罩技術都可與長征四號乙火箭通用，因此可根據具體衞星的技術要求，通過三級發動機工作方式、衞星整流罩和搭載艙等的搭配選擇，確定不同的發射狀態，來滿足不同衞星的需求，降低火箭研製成本，進一步提高火箭性價比。

長征四號丙進一步拓展了火箭應用空間，除提高了較高軌道的衞星發射能力，還提高了一箭多星發射能力，尤其為同軌多顆衞星進行演示提供了有利基礎，為星座發展提供了良好的運載工具 ^[2]  。

YF-40A發動機填補了中國常規液體推進劑主發動機二次起動的空白，其中為實現二次起動工作所採取的推進劑排放、副系統吹除、定壓排空等技術，可供其它同類發動機借鑑。推進劑管理技術成功解決了淺箱管理的難題。該技術同樣可用在使用其他種類推進劑、需要進行高空二次點火前推進劑管理的末級火箭上。

一體化測發控系統和衞星整流罩可與長征四號乙火箭通用。此外測發控系統所代表的一體化測試發射方案可在其他國內火箭型號中推廣，系統中的多項VXI設備、地面電源、智能等效器、軟件以及相關子系統等，更可直接或在適應性修改後應用於其它運載火箭的地面測發設備 ^[2]  。

（注：以下所列發射任務，均為北京時間）

2019年10月5日2時51分，中國在太原衞星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將高分十號衞星發射升空，衞星進入預定軌道，任務獲得成功。該次任務是長征系列運載火箭的第314次航天飛行 ^[14]  。

2021年9月7日11時01分，中國在太原衞星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將高光譜觀測衞星（高分五號02星）發射升空 ^[39]  。

2021年12月26日11時11分，中國在太原衞星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將資源一號02E衞星發射升空。衞星進入預定軌道，發射任務獲得成功，該次任務是長征系列運載火箭的第403次飛行 ^[41]  。

2022年1月26日7時44分，中國在酒泉衞星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將L-SAR 01組A星發射升空。衞星進入預定軌道，發射任務獲得成功。該衞星主要用於對地質環境、山體滑坡、地震災害等進行有效監測，該次任務是長征系列運載火箭的第407次飛行 ^[42]  。

2022年3月17日15時09分，長征四號丙遙四十七火箭在酒泉衞星發射中心點火升空，將遙感三十四號衞星02星準確送入預定軌道，主要用於國土普查等領域 ^[45]  。

2022年3月17日15時09分，中國在酒泉衞星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將遙感三十四號02星發射升空，衞星進入預定軌道 ^[44]  。

2022年4月7日7時47分，中國在酒泉衞星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將高分三號03星發射升空，衞星進入預定軌道 ^[46]  。

2022年6月27日23時46分，長征四號丙遙四十六運載火箭在酒泉衞星發射中心點火升空，成功將高分十二號03星送入預定軌道 ^[56]  。

2022年9月3日7時44分，中國在酒泉衞星發射中心使用長征四號丙運載火箭，成功將遙感三十三號02星發射升空。衞星進入預定軌道 ^[59-60]  。

2022年11月15日9時38分，中國在酒泉衞星發射中心使用長征四號丙運載火箭，成功將遙感三十四號03星發射升空，衞星進入預定軌道，發射任務獲得成功 ^[61-62]  。

2022年12月12日16時22分，中國在酒泉衞星發射中心使用長征四號丙運載火箭，成功將試驗二十號A/B星發射升空，衞星順利進入預定軌道，發射任務獲得成功 ^[64]  。

2023年3月10日6時41分，長征四號丙遙五十一運載火箭在太原衞星發射中心點火升空，以一箭雙星方式成功將天繪六號A/B星送入預定軌道，發射任務取得成功 ^[65]  。

2023年3月31日14時27分，中國在酒泉衞星發射中心使用長征四號丙運載火箭，將遙感三十四號04星發射升空，衞星進入預定軌道，發射任務獲得成功。該衞星主要用於國土普查、城市規劃、土地確權、路網設計、農作物估產和防災減災等領域 ^{[67]  [69]}  。

2023年8月3日11時47分，中國在酒泉衞星發射中心用長征四號丙遙四十四運載火箭，成功發射風雲三號06星，衞星順利進入預定軌道，任務取得成功。 ^[71] 

2023年8月21日1時45分，中國在酒泉衞星發射中心使用長征四號丙運載火箭，成功將高分十二號04星發射升空，衞星順利進入預定軌道，發射任務獲得成功 ^[73]  。

2023年9月7日02時14分，中國在酒泉衞星發射中心使用長征四號丙運載火箭，成功將遙感三十三號03星發射升空，衞星順利進入預定軌道，發射任務獲得成功。此次任務是長征系列運載火箭第486次飛行。 ^[74] 

2023年9月27日04時15分，中國在酒泉衞星發射中心使用長征四號丙運載火箭，成功將遙感三十三號04星發射升空，衞星順利進入預定軌道，發射任務獲得圓滿成功。 ^[76] 

長征四號丙運載火箭的運載能力與長征四號乙相比有大幅度的提高，尤其是較高軌道的運載能力更是數倍的增加。該兩型火箭在其它軌道的運載能力對比情況與SSO軌道類似 ^[2]  。

長征四號丙火箭具有較高的精度指標，其太陽同步軌道入軌精度見下表：

長征四號丙火箭可根據衞星要求進行入軌姿態調整，同時可確保較高的初始姿態精度和初始姿態穩定度，具體精度指標見下表：

長征四號丙火箭配套研製的外徑Ф3800衞星整流罩，與長征四號乙原有的外徑Ф2900和外徑Ф3350衞星整流罩相比，其內部包絡空間增加。衞星整流罩主要技術指標見下表：

2009年1月，長征四號乙/丙運載火箭被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號 ^[11]  。

截至2016年7月14日，長征四號丙運載火箭曾獲中國國防科技二等獎 ^[11]  。

長征四號運載火箭持續提高可靠性、安全性、適應性，實現了從最開始僅承擔極軌氣象衞星發射，而今可執行對地觀測、科學試驗和月球中繼通訊等多類型衞星發射；從一箭一星到一箭多星串、並聯；從特定時段到全天時、全天候均可發射；從太原到酒泉再走入西昌，實現所有內陸衞星發射中心全適應全覆蓋；從單一太陽同步軌道任務到可支持傾斜圓軌道、橢圓軌道、地月轉移軌道（LTO）、地球同步轉移軌道（GTO）等寬傾角範圍、多軌道類型發射，極大地適應各種衞星的發射需求 ^[72]  。

長征四號丙火箭具有可靠性高和適應強的特點，綜合性能達到國際同類常規三級火箭先進水平，為中國國防現代化建設和國民經濟發展做出了重要貢獻 ^[2]  。

長征四號丙火箭首次採用兩次啓動型YF-40C發動機；遙測系統帶寬增加，並增加了兩個攝像頭；首次搭載了末子級測量系統，可以在星箭分離後繼續監測末級的在軌情況 ^[11]  。（《中國航天》、上海航天技術研究院 評）