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中国首款运力20吨级单芯级大箭!

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北京时间2026年6月1日16:40,在酒泉卫星发射中心东风商业航天创新试验区,“长征十二号乙”遥一运载火箭点火发射,随后将千帆极轨08组卫星等载荷送入预定的近极地轨道。千帆极轨08组卫星包含2颗卫星,由格思航天研制。

中国首款运力20吨级的商业大箭

“长征十二号乙”(CZ-12B)是中国航天科技集团商业火箭有限公司(简称中国商火)抓总研制、航天科技八院深度参与研制的大型可复用低温液体运载火箭,一二级主发动机、一级冷气姿控系统发动机和二级辅助动力系统发动机全部由航天科技六院研制。



“长征十二号乙”采用单芯级两级串联构型,一级采用一体化尾段设计,整合了后过渡段、尾段、发动机、线缆及设备,配备九台YF-102R液氧煤油发动机。二级配备1台YF-102RV发动机,为YF-102R的真空型号。



“长征十二号乙”高度72米,一二级直径4.37米,配备直径5.2米、长度近19米整流罩,起飞质量650吨至700吨,起飞推力830吨,一次性使用状态,近地轨道(LEO)运载能力23吨,高度500千米太阳同步轨道(SSO)运载能力15吨。

在中国已经成功首飞的运载火箭当中,“长征十二号乙”是首款运力达到20吨级的单芯级运载火箭和首款运力20吨级的大型商业运载火箭。至此,中国低轨星座组网迎来了可批量获取的20吨级发射服务。面向千帆星座组网,“长征十二号乙”可执行1箭36星发射。

一级采用回收复用设计

“长征十二号乙”一级是为回收复用而设计的,本发火箭拥有部分回收复用的相关配置。


长征十二号乙一级YF-102R九机并联


可复用发动机。一级主动力配备了9台YF-102R可重复使用发动机,采用燃气发生器循环,单台海平面推力约92吨(900千牛),海平面比冲282秒。YF-102R(单次任务)具备不小于2次的起动能力,支持50%~105%深度变推力,支持双向摇摆±8度。YF-102R瞄准开式循环发动机世界最高水平设计研制,采用大流量针栓喷注器、轻质高转速涡轮泵新技术,推重比达到180,可重复使用次数不小于10次。

冷气姿控系统。火箭一级配备一套冷气姿控系统,采用航天科技六院801所研制的首款千牛级冷气推力器产品,推力为此前最大量级产品的近30倍。该系统负责一级滚转、俯仰、偏航姿态控制。



栅格舵和着陆腿。一级配备了4个可展收栅格舵、4条着陆腿,其中栅格舵可通过舵面的偏转精准控制一级的落点;着陆腿则可以验证返回阶段的气动外形。

飞控计算机。一级配备了作为控制系统核心的飞控计算机。在火箭发射阶段,一级飞控计算机可作为备份计算机与二级飞控计算机形成“一主一备”的双冗余配置,一二级分离后,一级飞控计算机则作为制导导航与控制系统(GNC)一体化运算平台,负责指挥控制一级的再入返回。

“长征十二号乙”采用了“分步验证、持续迭代”的发展思路,首飞未进行回收试验,但对姿态控制等回收技术进行了验证。首飞全程采集的飞行数据将为后续重复使用关键技术攻关和状态优化提供实战依据。通过飞行验证与技术迭代深度融合,型号将加速迈向重复使用。

用商业模式打造运载火箭

“长征十二号乙”是中国商火面向商业航天发射服务市场特别是大型和巨型低轨星座组网,快速打造的一款大型可重复使用商业运载火箭。该箭的核心系统采用了商业航天国家队的产品,兼顾可靠性和经济性。



主发动机选自货架产品。“长征十二号乙”一二级主动力采用了基于成熟技术快速研制的YF-102系列液氧煤油发动机,后者作为商业航天国家队的货架产品实现了多型号火箭共用,具有可靠性高、成本适度的优点。作为运载火箭的核心单机,动力系统主发动机在火箭研制和生产成本中的占比较高,使用经济可靠的商业型号可以大幅降低火箭研制和生产成本。

引进工业级器件。“长征十二号乙”控制系统采用了航天科技八院803所研制的商业版小型化十表光纤惯组以及10千瓦级商业版电动伺服系统。两型产品采用轻量化与集成化设计,在保证可靠性的前提下,引进了工业级器件,有效验证了工业级器件在商业火箭上的适用性,降低了火箭的研制成本。

动力系统和控制系统是运载火箭成本占比最高的两个分系统,通过采用商业供应链的货架产品,能够大幅压缩整个型号的研制、生产成本,并大幅压缩研发周期。自立项研制到成功首飞,“长征十二号乙”只花了21个月时间,体现了商业航天的速度。

创新应用:采用国产芯片和国产操作系统

在市场竞争逐渐加剧的背景下,持续创新能够保持运载火箭型号的竞争力。通过创新技术、设备、方案的应用,能够不断提升火箭性能、降低制造成本。为此,“长征十二号乙”在分系统和总体层面进行了创新应用。



测控通信系统。信息传输系统是测控通信系统的子系统,该系统在总线方面创新搭载了时间敏感网络(Time-sensitive Networking,TSN)技术验证产品,涵盖 TSN 交换机、端模块等核心设备。相较于以往总线采用的迂回信息传输路线,TSN高速总线技术采用了更简短的传输路线,实现了安控指令、传感器数据、设备状态监测等多类信息的微秒级确定性传输,显著提升了全箭电气系统的通信带宽,并首次工程化实现了控制网、测量网、测发网的“三网融合”。TSN有效降低了复杂飞行环境下的通信抖动与传输延迟,为火箭飞行控制、故障诊断及安全自愈提供了更为稳定、实时的数据通道。总之,TSN的应用提升了火箭系统信息传输效率,提高了飞行可靠性。



控制系统。箭载计算机基于国产龙芯芯片研制,并采用国产操作系统。针对国产芯片架构与操作系统生态重构的复杂环境和总线芯片协议栈,研制团队构建核心交互和调度代码与测试验证环境,实现了软件适配。此举推动了运载火箭飞控计算机软硬件层面的自主可控。

结构系统。“长征十二号乙”火箭二级采用单层共底贮箱,可以减轻箭体质量、控制箭体高度。整流罩采用玻璃钢夹蜂窝的夹心结构,减轻了整流罩的质量。火箭结构减重可以提升火箭的运载效率,降低单位发射成本。

总体电气系统。“长征十二号乙”电缆网采用了轻量化的导线,并采用柔缆、柔板等,电缆网的重量降低了30%到40%。电气系统减重意味着火箭干质量的降低,同样会提升火箭的运载效率。

结语

“长征十二号乙”的成功首飞标志着中国商业航天迎来了第一款运力20吨级的大型运载火箭,这是填补巨型星座组网大运力缺口的第一步。接下去,“长征十二号乙”需要实现连续稳定发射,建立规模运力,这将有赖于火箭的产能和发射场的发射支持能力。同时,“长征十二号乙”将闯关最具挑战性的一级回收,并实现复用,进而实现连续稳定回收复用。最终,通过缩短回收复用周期达成高频次发射目标,实现低成本发射,为巨型星座组网提供航班化运力。

作者:木兰星舟

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