序一

地面测试发射系统是导弹和运载火箭测试发射不可缺少的重要系统。它与火箭的关系可以比喻为弓与箭的关系。它的研制涉及火箭的使用，性能的发挥。它服务于火箭。40年来，地面测试发射系统随着火箭技术的进展得到了很大的发展和进步。

地面测试发射系统与发射场的关系也很密切，地面测试发射系统的瞄准、发射、供配气、供配电、加注、动力测试、运输、调温、起重、吊装停放等大部分设备将配属于基地。它也是发射场的重要组成部分。

40年来，十五所广大科技工作者发扬了自力更生、艰苦奋斗、大力协同、刻苦钻研的精神，对地面测试发射技术的发展作出了贡献。地面测试发射设备圆满完成了历次试验和发射任务。

王瑞铨同志历任DF5、CZ3、CZ3A、CZ4A地面设备主任设计师，现任CZ3A、CZ3B副总设计师。

这文集反映了王瑞铨同志在地面测试发射系统研制各个时期所写的一些技术报告、技术总结、技术论文。系统地反映了作者在地面设备领域内理论与实践、继承与创新、设计与生产、系统与总体、研究与试验、质量与可靠性的追求。相信该文集会对从事地面测试发射技术的广大工程技术人员有一定参考价值。

序二

长征三号和长征三号甲火箭是我国自行研制的低温火箭。第三子级推进剂均采用液氢和液氧。它们的地面支持系统和设备因火箭采用液氢、液氧及低温氦气，使其规模与其他运载火箭相比要大很多，技术难度和技术风险也明显增加。地面支持系统和设备的安全性、可靠性及维修性方面要求也很高。

作者自2001年到2006年以来，为配合新一代运载火箭研制，在我院和航天系统多种学术交流会上发表了多篇论文，总结了低温系统和设备的研制心得体会。本书收集了其中公开发表的9篇与低温加注系统有关的论文，相信会对同行在研制新一代运载火箭地面支持系统和设备时有所启迪和参考。

新一代运载火箭芯级直径5米，采用无毒无污染的液氢液氧作为推进剂，助推级采用液氧煤油作为推进剂。因此，地面支持系统和设备的规模将更加庞大。由于火箭低温推进剂装填量比长征三号甲增大好几倍，加注速度也比长征三号甲增大好几倍，因此低温系统迎来规模大、设备多、技术新的大变化。这种变化传达一个信息，传统的系统设计理念将受到挑战，如何使系统更可靠、更安全，值得我们在总结以往经验的同时，去进一步创新和提高。

序三

众所周知，氢是一种化学元素，在元素周期表中位居。氢是一种能量密度很高的清洁能源，在航天领域有着广泛的应用，特别是载人航天，作为火箭燃料成了不可或缺的选择。但是氢在常温常压下难以保存，泄漏后易燃、易爆，突破贮存和运输技术便成了关键。

王瑞铨同志是千万个航天人中的一位工程技术人员。他用毕生的精力、经验、智慧和执着，默默地为氢在应用中续写着航天精神。本书不仅是一本技术参考资料，也是一份精神食粮。

2016年6月20日前言

60年来，我国的运载火箭技术与火箭配套的专用地面测试发射系统和发射设备从无到有、从小到大、从弱到强、从有毒推进剂到无毒推进剂、从液体到固体，不断成长。地面设备的数量从十几种、几十件台套发展到今天几百种、几千件台套，技术难度越来越大，高新技术也越来越多。为适应火箭发展的需要，作者及同仁做了不少开拓性的工作，不断创新研发了较多填补我国空白的设备，创造了不少国内，满足了型号测试发射的需要。

火箭专用地面设备涉及运输、起竖、发射、瞄准、加注、供配电、供配气、自动控制运载等多种专业和光、机、电、液、气等多种学科的知识，因此一个型号的研制成功，尤其超低温设备的研制成功，带动了我国相关设计水平的提高和生产工艺技术的发展。

世界各国非常重视发射支持系统和地面设备的发展。高可靠、高性能、高效率、低成本、自动化、简化测试程序，缩短发射场停留时间，发射场测试网络化、信息化管理的先进地面发射系统成为大家追求的目标。我国经过几十年的努力，现已有四个现代化的发射基地。不同的火箭可以采用不同的发射模式：分级水平测试、分级水平转运、分级起竖对接模式（三分级）；整体垂直组装、整体垂直测试、整体垂直运输（三垂）；整体水平组装、整体水平测试、整体水平运输模式（三水平）。今后，我们要遵循国家的战略目标，做好重型运载火箭的研制以及发射场的建设论证和各种准备工作。

本书62篇文章较为完整地记录了作者和航天一院15所技术人员从火箭和地面发射技术初创到各型号自主研制的发展历程中，自力更生、艰苦奋斗、攻坚克难取得的成果；体现了学习和创新、理论与实践相结合以及科研工作应有的态度和方法方面的经验。 

本书提供了大量的国内外火箭发射技术和地面发射设备方面的信息，对正在从事该专业的科技人员在后续型号，特别是重型运载火箭地面发射系统和设备的研制有一定的参考价值，同时对从事低温技术工程的同志有一定的参考作用。

本书的出版可以让热爱、关心航天事业的同志对航天系统有一个更完整、全面的了解，使相关高校学习本专业的同学了解更多的专业知识。通过与火箭型号相互匹配的发射支持系统设计、研制的发展史实，本书对航天发射中心的管理、技术人员更好地掌控和熟悉业务也有一定的帮助。

今年是中国运载火箭技术研究院成立60周年。60一甲子，航天事业取得了举世公认的辉煌成就。本书献给所有从事发射技术工作和研究发展的同志。

本书是在以前几本书的基础上，加上最近撰写的文章，重新结集出版的。几位老前辈、老专家、老领导分别为以前几本文集题词做序，本书一并附上，并对各位老专家、老领导表示感谢和敬意。

王瑞铨2017年11月5日目录火箭地面设备研制与设计运载火箭发射支持系统和地面设备发射技术与地面设备研制回顾及发展方向汽车列车转向运动学研究运载火箭公路运输车机动性论证报告车辆动荷系数计算方法公路运输车全轮同步随动转向系统火箭贮箱及推进剂地面贮存罐的置换公式氦气回收论证报告改装法国车SR42000的论证报告CZ3三子级地面设备分系统研制报告忆867工程亚星地面设备的研制我国航天地面设备发展设想航天地面设备的历史回顾与发展展望921运载火箭地面设备和逃逸救生系统地面设备技术经济可行性论证关于立即开展牵制释放发射技术研究的请示报告航天飞机、大运载和地面设备我国低温加注技术的发展及2000年前后发展蓝图CZ3A地面设备分系统方案设想CZ3A 地面设备的研制试论地面测试发射系统总体技术大型运载火箭地面发射支持系统发展展望浅谈牵制释放发射技术新一代运载火箭脐带连接器研讨俄罗斯铁路液氢贮运罐低温加注技术的发展与对策研讨液氢加注系统设计规范低温推进剂加注管路系统设计几个问题的探讨运载火箭低温加注系统研讨大型运载火箭与地面发射技术新一代大型运载火箭与低温加注系统再谈牵制释放发射技术采用球罐和卧罐问题比较意见三谈牵制发射技术——避免有故障的火箭飞上天空感悟火箭低温加注系统长征系列火箭地面发射技术的成就与未来国外运载火箭低温加注系统第二篇火箭地面设备研制设计工作总结CZ3 遥三三子级地面设备技术小结CZ3 遥四三子级地面设备工作小结8671任务卫星密封容器与运输车技术工作小结CZ4A地面设备遥一工作总结亚星合练工作总结运载火箭和逃逸火箭救生系统地面设备技术经济可行性论证研制工作总结CZ3B地面发射支持系统研制总结100 m3液氢铁路加注运输车研制工作总结四分队CZ3 Y6工作总结第三篇质量与安全地面设备总体研究室在型号研制中的质量控制CZ3三子级地面设备质量工作总结CZ3A和CZ3B地面发射支持系统设计质量工作总结2000年三颗卫星地面发射测试设备质量情况汇报发射场地面设备质量控制的重要性及其措施发射支持系统研制质量工作回顾和今后的工作展望航天试验中地面设备的质量管理实践与总结液氢加注系统的安全性设计做好地面支持系统安全性工作 地面设备标准化的现状和发展设想第四篇发射场试论航天靶场建设要加强发射方式预研究地面特种设备考察团技术报告俄罗斯运载火箭和飞船地面设备技术航天发射场研讨运载火箭发射模式祝贺与回忆——难忘CZ3A 难忘西昌

续表第一篇火箭地面设备研制与设计运载火箭发射支持系统和地面设备（200541）摘要：本文从航天工程系统的观点，明确了航天发射技术的定义和组成、火箭发射系统和地面设备的专业内容。

关键词：航天;发射支持系统;地面设备

本文介绍了发射支持系统、航天发射技术、专业技术以及目标思路方法4个问题。

1运载火箭发射支持系统

我国航天工程系统通常由多个系统组成。卫星发射工程包含运载火箭、测控通信、发射场、有效载荷、测量船五大系统。运载火箭发射支持系统是航天工程系统的重要组成部分，包括地面操作系统和地面支持系统。

11地面操作系统（Ground Operation Equipment，GOE）

地面操作系统是指不随火箭和卫星飞行，但发射火箭和卫星时必需的地面设备，主要包括：发射台、电气设备、发控指挥设备、勤务塔、管线和脐带、电源设备、瞄准设备、推进剂加注系统、消噪和消防系统。

12地面支持系统（Ground Support Equipment，GSE）

地面支持系统是指发射中在火箭、卫星测试及平时日常维护、修理、指挥需要的，但不是发射时需要的地面设备。 主要包括：检测设备、起重设备、运输设备、指挥设备、修理设备、推进剂贮运设备、综合匹配试验设备和各种建筑设施。

美国在一些论著中将GOE和GSE统称为地面支持系统。 

一院15所是从事地面支持系统的一个研究所。目前主要的专业有总体、发射、瞄准、电源、特种车辆、供配气、加注、液压传动、测量与控制、吊装及停放等十多个专业。 

2航天发射技术

21发射技术定义 

发射技术是指将火箭（导弹）和有效载荷（卫星、飞船）发射进入预定轨道的一整套技术。包括火箭及有效载荷的运输、吊装转载、水平测试、转运、对接测试检查、加注、发射、分离、目标跟踪、测量、入轨和回收等一系列技术。从广义上讲，发射技术是指上述各种技术及其综合应用。 

航天一院15所目前负责将运载火箭从承制厂经由铁路和海上运到发射中心（基地），直至将运载火箭（导弹）发射上天的一整套设备及其技术的一部分。航天工程系统是一个巨系统，发射技术只是这个巨系统的一部分。本文介绍的只是围绕15所负责的发射技术及相关设备，因此可以说是狭小的，但它是一个重要的系统。

总体设计技术主要研究不同型号的运载火箭（导弹）地面测试发射技术的共同规律和方法，以确保型号战术技术性能得到一整套最佳的相互匹配和协调的系统和设备。

总体设计内容和任务是根据国家关于发展航天事业的方针、政策及中长期航天产品发展规划进行预先研究或者根据上级（国务院、中央军委、国防科工委、总装备部）下达的专项工程，进行顶层设计（技术经济可行性论证、发射方式论证、总体技术方案论证和关键课题的确定），根据总体部对地面发射支持系统设计要求提出地面设备各分系统设计任务书、配合各分系统方案设计和技术设计、接口协调、编写总体技术文件（总体技术方案论证报告、可靠性指标分配、技术配套表、文件配套表、合练大纲、合练细则、可靠性和安全性评估、分系统和设备的工艺土建要求）和编制有关图纸（各种接口协调图、阵地装备布局配置图、技术中心和发射中心地面设备系统气路原理图、电路原理图和液路原理图）。

（1）地面发射支持系统设计要求 

地面发射支持系统设计要求包括：战术技术指标和作战使用要求（射前射后生存能力、快速机动能力、连续发射能力、野战使用、阵地坚固性、阵地形式、作战样式和发射方式）；运载火箭（导弹）特征参数与特点（外形尺寸、结构质量、质心位置、转动惯量、火箭级数、接口、推进剂种类和性质）；火箭（导弹）对地面系统和设备的要求（安全性、可靠性、协调性和性能）。

（2）地面发射支持系统主要设计内容

地面发射支持系统主要设计内容包括：发射方式、发射流程、发射场总体方案论证及发射场建设要求、地面发射支持系统设计要求、合练、飞行试验和定型试验大纲。

22发射方式研究

发射方式按其发射动力分为热发射和冷发射。热发射是借助火箭（导弹）自身的动力，冷发射是借助外力发射使其离开发射筒（井）。当然也有其他分类方法，如按发射基点分，如陆基、水基、空基，也有按活动能力分固定式、机动式、半机动发射方式等。几十年来，航天一院成功研制了十几个型号：CZ1、CZ2、CZ2C、CZ3、CZ2D、CZ2E、CZ2F、CZ3A、CZ3B 9个运载型号和新一代运载火箭CZ7、CZ5、CZ11。15所研制了与这些型号相配套的地面设备，同时参与研制车载有依托预有准备、有限范围内的区域公路机动发射、 地下井热发射（如图1所示）、有依托预有准备的多阵地公路机动（如图2所示）和车载冷发射（如图3所示）。

15所还进行过一些其他发射方式的研究，诸如铁路机动发射、气垫船发射、多功能发射车（图4）等。 

图1DF5地下井热发射图2DF3A公路机动图3DF31车载冷发射图4DF15A多功能发射车23运载火箭上架方式研究 

不同的火箭有不同的上架方式，我国长征系列火箭最早采用分级运输、分级对接的上架方式，如图5所示。

CZ2F和飞船、新一代运载火箭CZ7、CZ5采用的是整体垂直运输、垂直测试、垂直发射的“三垂方式”，如图6所示。 

CZ2F大型活动发射平台：长244 m，宽22 m，高84 m，质量750 t，承载800 t。最高运行速度28 m/min，回转范围±180°。 

CZ7发射台质量1 800多吨。CZ5发射台质量2 000多吨（如图7所示）。

国外大型运载火箭也有采用整体水平起竖的上架方式，有水平对接、水平整体运输、整体起竖（如图8所示），像俄罗斯联盟号运载火箭、天顶号运载火箭等。这种方式在我国其实早已采用，如DF4托架发射。这种方式的起竖运输车在发射前要提前撤走。 

图5CZ3火箭上架方式

图6三垂方式

图7CZ5发射台

图8水平整体运输、整体起竖方式

24测试发射工艺流程 

运载火箭（导弹）从承制厂运到发射中心（基地），一旦确定发射日期和发射窗口后，均有一整套严格的测试发射工艺流程。对于不同运载火箭、不同导弹、不同发射方式和上架方式，工艺流程及完成该工艺流程的区域（地域）是不同的。

卫星整流罩工艺流程简图如图9所示，航天飞机工艺流程图如图10所示。CA3、CA3A发射中心布局图如图11所示，DF3阵地布局图如图12所示。

图9卫星整流罩工艺流程简图〖PS01-10.EPS；S*2;Z10;Y10，BP〗图10航天飞机工艺流程图

图11CZ3、CZ3A发射中心布局图

图12DF3阵地布局图

1—发射台；2—导弹；3—起竖车；4—瞄准车；5—交流车；6—电源车；7—气瓶车；8—氧化剂泵车；9—氧化剂公路槽车；10—燃料泵车；11—燃料公路槽车；12—氧化剂备附件车；13—燃料备附件车；14—消防车；15—电缆车；16—发控车；17—避雷车；18—工作台；19—发射台运输车

以上研究内容是15所总体专业的一部分工作，其他有地面设备顶层设计、策划、总体方案论证、阵地工艺布局、阵地工艺设计、设备配套、系统可靠性计算和风险分析、研制文件等。任何一种发射方式、任何一种工艺流程都要有专业技术的支撑。最好的策划、顶层设计如果没有先进技术作为后盾，也是无法实现的。如 “832”方式如果没有二级导弹加注连接器自动脱落技术的攻破、液压地锚的研制成功以及弹体的水平对接试验成果，就不可能离开地下井。DF3导弹，以及后来的DF31导弹如果没有全轮转向技术的研制成果，就不可能在有限区域机动。美国早期导弹没有铁路机动发射方式，因为瞄准过不了关。所以先进的、成熟的专业技术是新型先进发射方式的基础。

3专业技术

31发射专业 

 发射分为热发射和冷发射。热发射主要研究的内容有地下发射井、发射台；冷发射主要研究的内容有发射筒、弹射动力装置、发射车和装填设备等。

311地下发射井

15所设计研制完成了 DF5试验井、DF4地下井、DF5热发射井和DF5A简化地下井。这些地下井已经定型并装备使用部队。

312发射台 

发射台是支撑火箭、赋予运载火箭射向、调整射击方位角、对箭（弹）进行垂直度调整的设备。在发射台上可连接固定各种附件（气浮接头、时统支架、电缆支架等）。发射台设计时应考虑燃气流的排导。

····几十年来，发射台从承重几吨的中小型发射台发展为承载600 t、800 t、2 000 t的大型发射台（图13）和CZ5机动发射平台。操纵方式也从手动变为计算机自动控制。发射台结构很复杂 ，图14是多种型号采用的四支柱发射台，它由回转部、台体、千斤顶、导流器、液压电气系统等组成 。

图13CZ2E大型捆绑运载火箭发射台图14四支柱发射台

发射台的垂直度调整和回转是基本功能，它的技术随着科学技术的发展而迅速发展，如发射台传动部件千斤顶从螺旋千斤顶发展到挤压锁紧油缸千斤顶，减速器由行星齿轮减速器发展到摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器，从而使传动效率大大提高，速比大，体积小，质量轻。随着计算机技术的发展，发射台的控制也已从手动控制变为可编程计算机程序自动控制。电子器件从分立元件发展到集成式电路。

32瞄准专业

瞄准系统任务是为运载火箭（导弹）射前标定射击方向，确保运载火箭（导弹）准确入轨。40多年来，我国的瞄准设备随着航天技术的发展而发展，大大缩短了与世界先进水平的差距，同时也推动了我国光电技术行业的发展。

技术方面取得的进步有：

1）瞄准原理从光学瞄准发展到今天的光电瞄准法（激光光电瞄准仪如图15所示）。

2）瞄准方式从单一转发射台手动瞄准到半自动瞄准（转平台直角棱镜）和全自动瞄准。