[科普中国]-钻石系列运载火箭

概述

法国卫星运载火箭研制是从钻石系列开始的。1960~1967年，法国气动及弹道研究局（LRBA）受法国国家航天研究中心（CNES）的委托开始研制“钻石系列”火箭，包括“钻石 A”、“钻石 B”和“钻石 BP4”三种型号。

为节约研制经费，“钻石系列”火箭尽量利用以往研制成功的“宝石系列” 的部件。在“钻石”之前研制成功的“宝石系列”火箭都是探空火箭，包括“玛瑙”（法语：Agate）、“红宝石”（法语：Rubis）、“黄玉”（法语：Topaze）、“金刚石”（法语：Emeraude）、“兰宝石”（法语：Saphir）等火箭。1

“钻石系列”运载火箭各型号的主要特性如表所示。

|| ||

钻石系列“钻石 A”“钻石 A”运载火箭是1960年开始研制的。1962年12月，法国气动及弹道研究局确定了设计方案。“钻石 A”是“宝石系列”火箭的最后一种型号。它是三级运载火箭，一子级采用“金刚石”液体火箭，二子级用“黄玉”固体火箭，三子级则取自“红宝石”两级火箭的上面级。“钻石 A”于1965年投入使用。1

“钻石 A”由一、二、三子级、相应的级间段、仪器舱及卫星整流罩组成。

一子级总长近10m，直径1.4m，结构质量1950kg，其中推进剂质量12770kg，引擎为一台VEXIN液体火箭发动机，推进剂为白烟硝酸和松节油，地面总推力274kN，地面比冲2030N·s/kg，工作时间为93s。

二子级总长近4.7m，直径0.8m，结构质量464kg（不包括仪器舱），其中推进剂质量2260kg，引擎为一台含有4个喷管的固体火箭发动机，推进剂为聚氨基甲酸酯Isolane 28-7，真空推力150kN，真空比冲2590N·s/kg，工作时间为43s。

三子级总长近2.06m，直径0.66m，结构质量67.9kg，其中推进剂质量641kg，引擎为一台固体火箭发动机，推进剂为固体推进剂Isolane 28-7，真空推力52kN，真空比冲2730N·s/kg，工作时间为45s。

整流罩长度2.145m，结构质量45.3kg。

“钻石 A”为钻石号系列火箭的第一种机型，在1965年至1967年发射A - 1 Astria（技术卫星）及其他三枚小型卫星，地点为阿尔及利亚的哈马基尔发射场，引人注目的是此新研发的系统四次发射只有部分失败。1

“钻石 B”“钻石 B”火箭为“钻石 A”的直接改型。它是法国气动及弹道导弹研制局受国家航天研究中心委托于1967~1970年间制成的。

“钻石 B”是一枚三级火箭，由发动机的基础级和两个固体推进剂的上面级组成。该火箭的运载能力为160kg（300km 圆轨道），与美国“侦察兵”火箭的运载能力相当。“钻石 B”自1970年起作为卫星运载火箭使用。

“钻石 B”火箭全长24.25m，最大直径1.40m，起飞质量24.44t，起飞推力348kN，推重比1.45，运载能力在600km圆轨道上为100kg。

其中一子级总长近13.26m，直径1.40m，结构质量2300kg，其中推进剂质量18400kg，引擎为一台LRBA制造的Valois液体火箭发动机，推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮，地面总推力348kN，地面比冲2167.2N·s/kg，工作时间为112s。

二子级总长近5.52m，直径0.81m，结构质量469kg，其中推进剂质量2261kg，引擎为一台固体火箭发动机，推进剂为Isolane 28/7，真空推力130.4kN，真空比冲2539.9N·s/kg，工作时间为43s。

三子级总长近1.72m，直径0.81m，结构质量95kg，其中推进剂质量680kg，引擎为一台固体火箭发动机，推进剂为Isolane 29/9，真空推力30.4~51.97kN，真空比冲2726.06N·s/kg，工作时间为46.5s。

整流罩长度2.8m，直径0.85m，结构质量75kg，有效容积0.7m³，有效载荷50~160kg。1

“钻石 BP4”1970年底，法国为发射较重的第二代卫星开始研制“钻石 BC”（未来的“钻石 C”）运载火箭。它主要采用当时的固体导弹技术，如P4，P10等。原计划1977年投入使用，但由于种种原因，研制计划并没有进行下去。

1972年，法国开始第六个经济建设计划，要求重新研制一种较大型运载火箭。政府决定由国家航天研究中心（CNES）研制“钻石 BP4”运载火箭，并于1975年投入运营。1

“钻石 BP4”火箭全长21.638m，最大直径1.5m，起飞质量26.895t，起飞推力348kN，推重比1.32，运载能力在500km赤道圆轨道上为280kg，在1000km圆轨道上为200~220kg，在185~1000km椭圆轨道上为240kg。

其中一子级总长近13.26m，直径0.81m，结构质量2300kg，其中推进剂质量18400kg，引擎为一台LRBA制造的Valois液体火箭发动机，推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮，地面总推力348kN，地面比冲2167.2N·s/kg，工作时间为118s。

二子级总长近4.912m，直径1.51m，结构质量1000kg，其中推进剂质量4000kg，引擎为一台固体火箭发动机，推进剂为Isolane 36/9，真空推力180kN，真空比冲2621.5N·s/kg，工作时间为65s。

三子级总长近1.71m，直径0.81m，结构质量95kg，其中推进剂质量680kg，引擎为一台固体火箭发动机，推进剂为Isolane 29/9，真空推力50kN，真空比冲2690.1N·s/kg，工作时间为46s。

整流罩长度3.466m，直径1.378m，结构质量135kg，有效容积1.5m³。1

分离系统一、二子级的分离是通过点燃火工品，使一子级前裙对接框上的12个分离作动器点火，连接一、二子级的止动杆解锁而实现的。

在二子级工作结束后约120s（即t≈260s），通过点燃火工品作动器使整流罩解锁分离为两个半罩并抛弃。

二子级前端级间锥壳的两个半锥壳由连接锁固定在一起。二子级的4个滚动喷管工作，使二子级旋转稳定。喷管工作结束后约14s，火药筒工作，连接锁解锁，二子级分离。级间锥壳的两个半锥壳在旋转离心力的作用下张开并分离。为了保证二、三子级的分离安全，位于仪器舱外壳上的两个反推小火箭在0.2s后点火工作，二子级迅速脱离三子级。反推小火箭处在与火箭纵轴成10°的方向上，工作时间2.5s，在0.4s的时间内总冲量可达2800N·s。1

制导和控制系统制导和控制系统除电源设备安装在二子级底部发动机后封头上外，其它所有制导和控制设备均安装在仪器舱内，主要有飞行姿态中心仪、陀螺仪、控制装置、姿态程序器、摇摆电机组、静变换器及电源、程序装置及火工品。前两级程序指令分配是根据安装在仪器舱内的以下设备进行的：程序器（传送火箭应进行的各种动作的控制信号）、加速度计（探测二子级推力终止）、继电器及火工品系统。1

遥测系统遥测设备位于仪器舱，牌号为AJAXFM-FM。它用于传递来自第一级、第二级后裙和仪器舱本身的信息。1

自毁遥控系统遥控设备位于仪器舱内，其作用是

如果需要修正正常程序，可提前发出第三级点火指令；

如果火箭飞行偏离安全通道，发生无法挽回的故障时，可以从地面发出火箭自毁指令。1

发射纪录“钻石系列”运载火箭共有12次发射纪录，其中有三次失败发射。2

“钻石 A”飞行记录：

1965年11月26日，搭载A-1 Astria（技术卫星）发射成功；

1966年02月17日，搭载D-1A Diapason（和谐试验及同步卫星）发射成功；

1967年02月08日，搭载D-1C Diadème1（王冠1，同步卫星），部分失败，未达轨道；

1967年02月15日，搭载D-1C Diadème2（王冠2，同步卫星）发射成功。1

“钻石 B”在1970~1973年内发射了五次，2次失败，下为“钻石 B”飞行记录：

1970年03月10日，搭载DIAL（德国技术卫星）于库鲁发射场发射成功；3

1970年12月12日，搭载Pèole（同步卫星）于库鲁发射场发射成功；

1971年04月15日，搭载D2A Tournesol（太阳研究卫星）于库鲁发射场发射成功；

1971年12月05日，搭载D2A Polaire（太阳研究卫星）发射失败，第二级火箭故障；3

1973年05月20日，搭载D5A Pollux和D5B Castor（法国首次双星发射）发射失败，第三级火箭故障。1

“钻石 BP4”在1975年一年内连续发射了三次，在库鲁发射场均发射成功，下为“钻石 B”飞行记录：

1975年01月06日，搭载Star/ette发射；

1975年05月17日，搭载D-5A/D-5B发射；

1975年09月27日，搭载D-2B/Aura发射。4