摘要：运载火箭的测试模式在火箭和发射场的总体调度中起着重要作用，目前各国常用的测试和发射方式主要是一平和两垂、三垂三平配置。研究总结国内外运载火箭探测和发射方式及其特点，从任务适应性、环境适应性、可靠性和安全性、经济性四个指标的要素影响分析，在此基础上对比分析了三类探测和发射模式的要素的影响，为我国火箭基地的发展提供了重要的参考，为我国火箭基地的研制提供了重要的参考。

关键词：测发模式;测发流程;发射场;影响因素

火箭的测试模式（以下简称测试发射模式）是指火箭在发射场技术区域和发射场运输、装配和测试过程中的技术和物理状况，以及发射场的整体布局。在确定试验发射模式时，它决定了火箭在发射场的设施和设备测量和发射过程的总体时间表和基础规模。

2.国内外运载火箭测发模式现状

2.1一平两垂测发模式

该模式在发射场的技术区域建造工厂，并在发射场内建造固定发射台，地下设备室，服务塔和脐带塔等。在技术区完成水平准备装置的状态检查后，火箭的每个部分将通过公路运输车将所有级转移到发射场，并使用服务塔上的起重机将火箭提升到各个级别，合理/有效载荷或其组合垂直悬挂并停靠在发射台上，并在测试后进行燃料发射，如图1所示。

该模式的优点是技术区域的设施简单，发射范围内的测试过程一致，无需更改状态。对发射台的要求低，火箭的运输条件低，操作简单。

在发射场技术区的垂直装配试验工厂中，各级箭体的垂直组成和各级启动/支付负担组合垂直组装在主动发射台上，完成各项试验后，火箭通过主动发射台垂直转移到发射场，经过射程综合试验后进入发射准备阶段。

这种模式的优点是试验环境好，技术区和发射场的试验可以使用与试验位置在运输过程中连续打开的同一套前向试验设备，保证试验位置和技术区的试验结果有效，有效缩短火箭在发射场的工作时间，便于连续发射。

该模式完成技术区水平准备厂中支付负担的箭体和水平对接的位置组成，在完成各种测试后，通过向发射场移动水平火箭并竖立总火箭，在发射场连接，加油和发射。

这种模式的优点是可以防止在技术领域建造高垂直装配试验厂，发射场内的地面设施相对简单，运输道路要求较低，运输中使用的卡车比三垂模式更有效率。

3.测发模式影响因素分析

测发展模式必须以中国的实际情况显示，并且应具有较强的项目适应性和环境适应性，高可靠性和安全性以及更好的经济性，可以从这4个指标中提炼出13个影响因素，如图2所示。

项目适应性可以通过五个因素来检测：速度发射能力、连续发射能力、一般发射能力、逆流处置能力和有效载荷适应性。

通过优化试验和发射过程，缩短火箭发射准备时间和每次发射后的回收时间，具有快速发射能力和连续发射能力，满足不同的任务要求;尽可能使用相同的发射站，以适应不同的火箭发射能力;火箭一旦出现重大故障，应具备良好的逆向处置能力;支付负担可以适应水平和垂直装配测试状态。

环境调整体现在火箭在发射场、试验和运输的组成三种状态上，对应三种不同的环境，即装配环境、试验环境和适应性环境。

1）集聚的环境适应表征了火箭在发射场最终组装过程中的环境适应，一般受自然环境和机械环境的影响，其中火箭组装可分为室内和室外;

2）试验环境的适应性反映了火箭在各种天气条件下试射保障的难度;

3）适应环境的适应性反映了环境的自然适应性和火箭在过渡过程中的机械适应性。

火箭应具有较强的对自然环境的适应性和发射场运输环境的适应性。

可靠性和安全性主要体现在火箭跟踪和发射状况的变化程度以及技术基础上。

1）试验和发射条件的变化程度反映了在试验和发射过程中火箭的状况将发生多大的变化;

2）技术基础反映了模式在场地总装、测试和发射中的发展和可靠性。

火箭和支付负担试验情况与射击情况基本相同，减少了技术转型;技术区和射击场尽量前期使用同一套设备，箭体连接试验结束后状态不变;采用技术基础良好、成熟度高的技术可靠性和安全性。

发射场火箭的主要设施和设备有火箭地面跟踪和监视设备、发射台和发射场设施等，上述设施和设备可以反映建设范围，体现经济性。

1）火箭跟踪和监视设备主要体现在配套设备的数量和箭矢装配设备的程度上;

2）发射台通常涉及固定发射台或主动发射台;

3）发射场的设施主要包括技术区试验设施、中转轨道和射击场内的服务塔。

在演示试验和发射模式时，应尽可能缩小火箭跟踪和监视设备、发射台和射击场的建造范围，以降低成本，提高使用性能和维护。

4.中国运载火箭测发模式发展

结合上述试验和发射方式的定量分析结果，结合国内外火箭的发展情况以及我国目前发射场的环境地质条件和建设条件，应根据火箭的需要选择不同类型的试验和发射方式，未来我国火箭试验和发射方式的发展思路如下：

1）小型火箭在每个发射场保持三点模式，发射区采用塔式模式，无需服务，以改善火箭的使用和维护。

2）中程运载火箭是我國未来的主要火箭，为了满足高密度发射和快速试射的需要，在掌握三级试验开发技术的基础上，文昌发射场地选择了三平模式，同时根据卫星适配，也可以采用两平和一垂模式。酒泉、西昌、太原等国内其他发射场可采用一平、两垂直、三平模式，可根据发射场当前情况选择，提高工作中心的利用率。因此，未来中型运载火箭在设计时应同时具备一平、三垂三平发射方式的能力，核心是要兼具垂直装配试验和水平装配试验能力，并根据需要在不同发射站采用适当的试验设置，大大提高火箭发射任务的适应性。

3）文昌发射场的大型和重型运载火箭要优化三垂模式，可以利用现有的发射场设施，但需要进行三垂模式优化工作，重点优化是简化射程，利用简单的塔台服务或寻求实现塔台服务取消，实现运输后快速发射，减少发射场的建设， 缩短准备时间。

鉴于三平模式火箭的优势，建议中国对中型捆绑火箭三平模式的关键技术进行研究，尽快实现该模式的应用。未来，小型运载火箭应地选择三平模式，中程运载火箭应具备一平、两垂、三平三垂模式的能力，以满足不同任务的需要，大型和重型运输火箭应采用三垂模式和简单的服务塔或无服务塔方案，以提高火箭的性能。

[1]张素明，白斌. 空射运载火箭快速测试发射技术研究[J]. 火箭与航天运载技术，2020（06）：68-73.

[3]张素明，岳梦云. 基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究[J]. 计算机测量与控制，2021，29（05）：8-14.

[4]李东，王珏，陈士强. 长征五号运载火箭动力系统总体技术分析[J]. 推进技术，2021，42（07）：.

同时，应对突发自然灾害等应急型任务的需求也催生了快速响应航天技术的发展。应急卫星需要实现快速集成总装和快速在轨测试，从而实现快速响应发射。“长十一”的研制目的之一就是为了满足快速响应航天任务的需要，实现24小时快速发射。

长征十一号小型固体运载火箭的诞生，是小卫星蓬勃发展、快速响应航天概念的提出、固体动力技术进步共同牵引的结果。

2010年10月，中国航天科技集团公司将长十一火箭作为内部型号立项。

全国政协委员、中国航天科技集团中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹向新华社记者透露，我国火箭家族中的新一代小型运载火箭长征十一号运载火箭2015年内将首飞。长征十一号运载火箭已完成研制阶段的各项工作，进入首飞前最后准备阶段。梁小虹表示，未来该院在长征十一号运载火箭的基础上，将进一步规划发展系列化固体运载火箭，与其研制的液体运载火箭互为补充，不断完善我国航天运输体系。

中国长征系列运载火箭已经成功发射几近200次，固体火箭发射还是首次。液体火箭的优势在于运载能力大，可达5吨―10吨，但是缺点在于加注时间长，从测试到发射整个流程需要20―50天。固体火箭虽然运载能力不如液体运载火箭，但是它最大的优势在于接到发射命令之后，从测试到发射能在一天内完成，“固体火箭的快速反应能力能够很好地应对突发灾害后的通讯和观察任务，便于针对性地采取措施。”

副总设计师：王健儒，动机部分负责人。

副总设计师：管洪仁，控制部分负现人。

伺服系统主任设计师：陈安平

总体主任设计师：严宝峰

总体副主任设计师：吴强

长征十一号采用国际通用星箭接口，可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求。 火箭系统由固体运载火箭、发射支持系统组成，一级采用中国最大规模和推力的固体火箭发动机，可牵引大型固体发动机和运载火箭固体助推器技术的发展。

火箭具有可整体贮存、操作简单、发射成本低、发射周期短的特性，它最大的优势是“快速、便捷、灵活”，可实现卫星快速组网和补网，能很好地满足自然灾害、突发事件等应急发射需求。

该系统由固体运载火箭、发射支持系统组成，一级采用中国最大规模和推力的固体火箭发动机。具有可整体贮存、操作简单、发射成本低、发射周期以小时计算，最大的优势是“快速、便捷、灵活”，可实现卫星快速组网和补网，能很好地满足自然灾害、突发事件等应急发射需求。

四级发动机总体设计师：赵东民

设计师：张卓勋、贺向东、魏坤龙

长征十一号火箭突破了多项关键技术，运载能力和适应能力强，火箭规模和起飞推力大，测试发射快速，操作使用简便，一体化、集成化、智能化程度高，综合性能指标达到国际先进水平，可与国际主流固体运载火箭相媲美，对于完善中国航天运输系统体系，提升快速进入空间能力具有重要意义。

相对于常规运载火箭采用金属框和金属桁条结构的整流罩，由航天材料及工艺研究所研制的长征十一号火箭的整流罩采用全碳纤维增强复合材料制成。这种黑色的全新整流罩不仅刚度和强度大，重量也很轻。

最初长十一火箭的整流罩也和其它火箭的结构一样，但由于它的直径太小，金属结构不可避免地会产生变形，装配时，千斤顶都无法修正。后来全碳纤维增强复合材料整流罩技术的突破，不仅解决了装配难题，还增强了性能、提高了载荷。

长十一遥三火箭的整流罩只分成两个半罩生产，是锥柱一体的结构，能承受各种复杂外力作用的能力更强，性能更高。相比于液体火箭部段组合的方式，生产精度要比原来提高一倍。

以往液体火箭的整流罩都是在“钢筋铁骨”外面贴一层软木贴片，再在外面涂上防护漆，就足以应对飞行过程中的种种冲击。但长十一火箭的热环境更严酷，综合环境适应性要求更高，传统软木型防热材料耐烧蚀性差，不具备复杂环境使用条件，且大厚度施工周期长、效率低。

为此，长十一火箭采用兼顾热、力、介质、施工等环境适应性的防热涂层，实现了整流罩涂层的大面积变厚度连续自动化喷涂和均匀性控制，涂层减重20%，在保证热防护效能的基础上进一步降低了结构重量，使运载能力提高了20%。

除了24小时内完成发射准备外，还必须具备全天候、无依托发射的能力。所谓无依托发射，就是不需要专门的火箭发射场，不需要勤务塔、不需要脐带塔、不需要导流槽，连发射台都不需要，只要有一片平地就可以了。

长征十一号在设计上与战略导弹有几点不同，首先是对成本的控制要求更高；比如在火箭壳体结构上就比较省钱，没有采用复合材料结构，而是采用金属铸造工艺。还有就是，比如第四级的控制舱，结构是沿用原来长征系列火箭的老式设计。

长征十一号火箭同时承担新型技术验证平台的角色，比如它的第一级火箭，是中国推力、燃烧室装药量、柔性喷管尺寸等方面最大的型号，刷新了中国固体火箭发动机研制历史的多项纪录。这方面的性能和成本，就比现役的东风-31甚至是东风-41都要高。

航天科技集团一院计划用万吨级的普通货船改造成为海上发射平台，火箭则使用对发射设施依赖较少、目前技术较成熟的长征十一号固体运载火箭。

按计划，长征十一号将于2017年进行海上发射的关键技术试验，预计2018年就可以面向国际商业用户提供这种发射方式。届时，长征十一号可将500千克的卫星送到轨道倾角为0到10度，高度为500公里的轨道。

长征十一号火箭可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求，有力地促进了中国小卫星的规模化发展与应用。

长征十一号箭突破了大型固体发动机（120号大推力固体发动机）、快速测试发射（准备到发射的时间在24小时以内）、卫星环境综合保障等关键技术，首次实现了运载火箭的全箭整体储存、星箭快速对接、环境自主保障、高效快速发射，具备全天候数小时内完成发射的能力。

作为我国长征系列火箭家族第一型固体运载火箭，也是我国新一代运载火箭中唯一一型固体型号，长十一火箭具有“快速、可靠、便捷、低廉”的优势，主要用于满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求。

此次发射任务的成功，标志着我国具备了微小卫星快速组网能力，对提升我国快速进入空间能力具有里程碑意义，有力促进了我国小卫星的规模化发展和应用。

2.“长十一”能够为小卫星提供最优化、最灵活的发射服务，使小卫星也拥有主载荷享有的优先权，获得个性化订制服务。再加上“长十一”独有的灵活选择发射地点的能力，可以把卫星送入一些受制于现有发射场的测控、落区范围而难以到达的目标轨道。“长十一”的出现可以大大拓展我国小型航天器的应用范围。

3.“长十一”使用标准的星箭接口。接口的标准化使火箭能够适应不同卫星的任务需求，减少星箭接口匹配的工作量。标准接口具有的互换性也为“长十一”在各种快速应急任务中灵活地匹配不同类型的有效载荷提供了便利。

4.“长十一”具备24小时发射准备时间和机动发射带来的快速响应能力。因此，其不仅能担负常规的小卫星发射任务，也能在自然灾害等应急条件下迅速提供航天发射支援。

5.“长十一”的发射场地简单、测发操作便捷优势，也使其能够应对复杂恶劣的条件。

该型火箭预计将于2018年首飞。

火箭起飞质量115吨，整流罩有2.4/2.7/2.9米三种直径尺寸可供选择，火箭700公里SSO运载能力提高到1.5吨，火箭采用简易台架热发射的发射方式。

该型火箭预计将于2019年首飞。