長征四號

1969年8月14日，國務院總理周恩來指示：上海不僅可以搞導彈，也可以搞火箭和衞星，還可以搞洲際導彈。根據周總理的指示精神，同年10月31日，中共中央、國務院、中央軍委向上海下達了“701工程”任務，任務中主要包括由上海抓總研製火箭和衞星。火箭命名為風暴一號 ^[1]  。

1969年8月，風暴一號開始研製，曾研製過三種狀態的火箭，1982年停止使用 ^[4]  。

1975年3月31日，中國將發展衞星通信工程正式列入國家計劃，並命名為“331工程”。

“331工程”以長征三號火箭為主，並由當時的上海航天局研製一型常温推進劑三級運載火箭作為備份方案，命名為“新長征三號”。隨後更名為長征四號。研製過程中，上級明確要求長征四號還應承擔氣象衞星、技術試驗衞星、“資源”衞星等發射任務 ^[2]  。

1979年，上海航天技術研究院在風暴一號的基礎上開始預先研製用於發射地球同步軌道衞星的三級常規液體運載火箭長征四號，作為發射地球同步轉移軌道通信衞星的備用方案 ^{[4]  [5]}  。後因故停止預研計劃。

1982年，重新開始長征四號的可行性研究。

1983年，長征四號開始工程研製。最初，長征四號運載火箭是發射中國通信衞星的長征三號運載火箭的備份火箭。

1984年4月8日，長征三號成功發射東方紅二號通信衞星 ^[6]  。隨後，長征四號調整研製規劃和發射目標，轉而用於發射太陽同步軌道衞星 ^[7]  。

1988年9月7日，長征四號火箭成功地將中國第一顆試驗氣象衞星——風雲一號氣象衞星送入太陽同步軌道 ^[8-9]  。

1990年9月3日，長征四號火箭第二次發射，把中國第二顆風雲一號氣象衞星和搭載的兩顆用於探測高空大氣物理參數的大氣一號地球衞星送入預定的太陽同步軌道 ^{[10]  [9]  [11]}  。

長征四號運載火箭是在改進長征三號火箭一、二級的基礎上、新研製第三級而發展起來的，火箭各級全部使用四氧化二氮和偏二甲阱常温推進劑，技術上成熟，且具有較好的繼承性。該火箭二級火箭與長征三號火箭的二級完全相同，而一級火箭的推進劑貯箱比長征三號加長了4米，增加了40噸推進劑，第一級四台發動機的地面總推力由2746千牛增大到2942千牛 ^{[10]  [12]}  。

在繼承長征三號成熟技術的基礎上，長征四號運載火箭在新研製的第三級上採用了不少先進的技術措施。

採用數字式姿態控制系統。數字式控制系統是以數字式網絡、數字式調零方案和雙向伺服機構等新技術組成的。數字式網絡的精度高，抗干擾能力強，應變性能好。數字式調零方案，與機電式調零裝置比較，調零精度提高了一倍，增加了火箭起飛的可靠性。雙向搖擺伺服機構，用一個液壓能源帶動兩個作動器，使重量功率比達到了先進水平 ^{[10]  [12]}  。

長征四號火箭的三級發動機由兩台獨立工作的單機並聯組成，可雙向搖擺是中國首次研製的高性能常温推進劑上面級發動機，單台推力49千牛，比衝2971米/秒，每台允許沿相互垂直的兩個方向擺動，最大擺角為4.5度，可以在真空中兩次啓動。三級發動機採用輻射冷卻的鈮合金噴管延伸段，比沖和推力重量比居於中國常温推進劑發動機的榜首，達到了國際先進水平。

三級推進系統採用了全程定壓力值氦氣增壓和主、副增壓管路方案。整個系統的質量輕，可靠性高。三級火箭貯箱採用高強度鋁單層薄壁共底結構，前箱為燃料箱，後箱為氧化劑箱，共底凸面朝向燃料箱。姿控發動機系統採用表面張力貯箱，使用無水肼為推進劑，用於發動機關機後的人軌速度修正和滑行時的姿態控制。其特點是與各種推進劑相容性好，可以長期、重複使用。繼承已有的技術成果，採用經地面反覆驗證的先進技術，保證了長征四號運載火箭的優良性能。這已在長征四號運載火箭兩次成功發射氣象衞星、衞星精確入軌中得到了驗證 ^{[10]  [12]}  。

長征四號甲（CZ-4A），是中國發射第一顆氣象衞星的運載火箭，是在風暴一號基礎上增加第三級發動機而成。

火箭全長41.901米，芯級最大直徑3.35米，起飛質量248.9噸，起飛推力約300噸。運載能力為太陽同步軌道時1500千克。

1988年9月7日首次發射，成功地將中國第一顆氣象衞星風雲一號送入太陽同步軌道。隨後又將第二顆風雲一號氣象衞星發射進入軌道。總共進行兩次發射，全部成功 ^{[8]  [16]}  。

長征四號乙（CZ-4B），是中國在長征四號甲基礎上研製的一種運載能力更大的三級液體運載火箭。

火箭全長45.576米，芯級最大直徑3.35米，運載能力在太陽同步軌道為1900千克。長征四號乙主要用於發射太陽同步軌道的對地觀察應用衞星，1999年5月10日，長征四號乙火箭首次發射，成功地將“風雲一號C”和“實踐五號”衞星準確送入軌道；截止2013年，長征四號乙火箭共發射2次，將28顆國內外衞星送入預定軌道。其中中國和巴西合作的地球資源衞星均由該火箭發射 ^{[8]  [16-17]}  。

長征四號丙（CZ-4C），是中國航天科技集團公司第八研究院抓總研製的常温液體推進劑三級運載火箭，是在長征四號乙（CZ-4B）基礎上，增加了三子級二次啓動能力，主要用於發射太陽同步軌道衞星。

火箭全長48米，一、二級直徑為3.35米，三級直徑為2.9米，起飛質量250噸，太陽同步轉移軌道運載能力2.8噸（800千米） ^{[8]  [18]}  。

首發改進型運載火箭於2006年4月27日在太原衞星發射中心成功發射，將中國首顆遙感衞星準確送入預定軌道，並實現了首發火箭發射場測試零故障 ^[19]  。

長征四號運載火箭有着較廣泛的用途，適用於發射太陽同步軌道和極地軌道的有效載荷，也可以承擔地球同步轉移軌道有效載荷的發射任務，在中國各個發射中心均可發射。

該火箭低地軌道（近地點高度為200千米，遠地點高度為400千米）運載能力達4520千克，901千米高的太陽同步軌道運載能力達1650千克，地球同步轉移軌道運載能力達1250千克。長征四號運載火箭是中國長征系列運載火箭中用於發射太陽同步軌道和極地軌道各種應用衞星的主要運載工具。

為擴大適用範圍，長征四號運載火箭具有兩種不同直徑的衞星整流罩，可適應不同質量和尺寸的有效載荷。

長征四號運載火箭還具有發射一箭多星的技術裝置，用一枚運載火箭發射多顆衞星，關鍵是星箭分離技術的穩妥可靠 ^{[10]  [13]}  。

長征四號運載火箭在現有基礎上經過改進，可在很大範圍適應有效載荷的變化。該火箭一、二子級可組成二級火箭。這種二級火箭發射20千米高，軌道傾角70度的低地軌道有效載荷，其運載能力可達3100千克。利用成熟的固體助推器，捆綁在長征四號運載火箭的一子級上，又可組成新的捆綁火箭。在長征四號運載火箭上捆綁6個平均推力為559千牛的固體助推器，用於發射近地點高度為20千米，遠地點高度為400千米的極地軌道有效載荷，其運載能力可達到5700千克。如捆綁8個固體助推器，其的運載能力則可提高到6300千克 ^[10]  。

長征四號運載火箭兩次發射氣象衞星均獲得成功。該火箭的高可靠性，主要通過火箭設計方案的一系列可靠性保障措施實現的。在火箭總體設計方案和分系統設計方案的選擇上，可靠性是一項重要取捨條件。長征四號運載火箭及其分系統都規定有明確的可靠性指標，火箭各級全都採用常温推進劑，就是充分考慮了這類運載火箭技術上成熟，容易達到較高可靠性的優點。在火箭的分系統中，根據可靠性要求，其控制系統採用了先進的數字控制技術，應用了工作安全可靠的雙向伺服機構；動力系統研製了比衝高、質量輕，具有較高可靠性的上面級發動機，應用了發動機在失重條件下可靠點火、多次啓動技術；遙測系統採用脈衝編碼幅度調製；外測系統研製了小型化的箭上連續波應答機等。分系統方案按可靠性要求作正確選擇以及一些相關技術的突破，保證了長征四號運載火箭具有較高的系統可靠性。長征四號運載火箭的大直徑衞星整流罩，儘管採用技術成熟的彈射筒分離方案，但為了保證可靠性，在地面曾進行了多次分離試驗 ^{[10]  [14]}  。

長征四號運載火箭研製成本低，發射費用少。因而對國內外商業服務的費用是比較低。為充分體現長征四號的經濟性，火箭總體方案堅持了五條原則：一是儘可能選用已經過飛行試驗證明是成熟的技術；二是在保證火箭總體性能和系統可靠性的前提下，不追求單項技術的先進；三是必須採用的新技術，需經充分的地面試驗驗證是可靠的才能應用；四是優化試驗項目，儘量採用簡單易行的試驗方法；五是利用全國各地的技術成果，不搞重複研製。總體方案確定以後，在火箭的研製、試驗和生產中；通過嚴格的經濟核算，減少不必要的支出，減少浪費損失等一系列措施來控制成本，從而保證了長征四號運載火箭的研製費用能夠得到較好控制。費用少。長征四號運載火箭採用常温推進劑，地面設施簡單，發射場區的勤務簡單，方便實用。中國的太原、西昌、酒泉衞星發射中心的設施都能適應長征四號運載火箭的發射 ^[10]  。

2009年，長征四號系列（長征四號甲、長征四號乙、長征四號丙）運載火箭被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號 ^[39]  。

截至2023年，長征四號運載火箭曾兩次獲得國家科技進步特等獎 ^[48]  。

2023年3月10日，上海航天發佈信息，首次公開了長征四號火箭的型號特色標識，充滿設計感的阿拉伯數字“4”，彰顯着該枚金牌火箭的獨特印記。其中，一橫是上海的標誌性建築，代表着火箭的誕生地；一縱勾勒出了長四火箭的身形輪廓；二者通過長四火箭一條優美的三段式彈道軌跡相連，代表型號三級火箭的特點；兩顆星則代表着長四型號曾兩次獲得國家科技進步特等獎的殊榮 ^[48]  。

長征四號運載火箭性能優良、用途廣泛、可靠性高、積極性好，由於運載能力大，特別適合於一箭多星發射業務，在國際衞星發射服務市場上具有競爭力 ^[10]  。

長征四號研製成功，使長征系列運載火箭的工作範圍擴大到了能覆蓋包括太陽同步軌道的全部地球軌道 ^[10]  ，使中國成為世界上第三個能夠獨立發射太陽同步軌道衞星的國家 ^[36]  。（新浪網、《中國航天》 評）