长征八号何时可以垂直回收？还需四年，重复使用三步走中的第一步

继长征五号遥五火箭成功发射嫦娥五号探测器之后，本月22日海南文昌发射场再次释出一枚新型火箭，12时37分长征八号遥一运载火箭于201工位点火升空。

此次发射是该型火箭首次飞行试验，在历经程序转弯、助推器分离、一二级分离、抛整流罩、星箭分离一系列既定时序动作后，五颗试验卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。

长征八号遥一火箭起飞

长征八号是一款二级半运载火箭，全长约50.3米，起飞质量约356吨，3.35米直径一子级配置两台YF-100液氧煤油发动机，二子级配置2台YF-75高空氢氧发动机，一子级捆绑两枚2.25米直径助推器，每个助推器配置一台YF-100液氧煤油发动机。

长征八号推重比高达1.39，是我国现役所有火箭中推重比最高的一款。YF-100额定推力124.7吨，整箭起飞推力约498吨，高推重比意味着在同等起飞重量前提下可以拥有更大运力。

YF-100高压补燃液氧煤油发动机

此次首飞的长征八号基本型700公里高度太阳同步轨道运力4.5至5吨，近地轨道运力8吨，地球同步转移轨道运力2.8吨。它还可以根据不同的任务需求，通过调节助推器数量实现运力调节。

可供选择的配型方案如下：不要助推器的光杆起飞型、配置4枚2.25米直径助推器、配置两枚3.35米直径通用芯级助推器形成CBC构型等等。

发射塔架中的长征八号

伫立在发射塔架中的长征八号给人一种非常另类的感觉，为什么从正面看两枚助推器的安装位置是歪的？

因为长征八号是一款融合型火箭产品，单就外形结构而言一子级与助推器继承了长征七号的起飞级，不仅结构继承就连发射场地也有继承，因此长征八号的两枚助推器也继承了长征七号的安装位置，被布置在移动发射平台的二四象限。

长征八号（左）与长征七号（右）

除此之外，长征八号3米级直径二子级也继承了长征三号甲火箭的三子级。

就运力而言，长征八号基本型并不是很抢眼，低轨运力、太阳同步轨道运力、地球同步转移轨道运力皆弱于长征五号、长征七号，从外观看又是两型火箭的组合产品，那么它存在的意义是什么？

毫不夸张地说长征八号在我国运载火箭发展史上有三大里程碑意义：

第一个里程碑：航天技术量的积累触发质变

每每提到火箭发射成功率，航天迷们对大洋彼岸成立于2006年的ULA联合发射联盟公司100%成功率总是无比羡慕，但如果我们只有浮于表面的羡慕，就会犯只见树木不见森林的错误。

德尔塔-4是联合发射联盟的最强运力火箭

火箭发射的高成功率犹如一名优秀的狙击手是用子弹喂出来，火箭成功率也是建立在失败与成功积累的教训与经验基础之上。

大洋彼岸从发射第一枚运载火箭算起，其总发射量需要以“千次”为单位计算，而前期与中期的发射失败率同样很高。

例如，距离现在并不遥远的上世纪八十年代中后期，大力神系列火箭是当时大洋彼岸运力最强的非载人火箭，该系列火箭34D型号在1986年4月18日的发射任务中刚起飞8.5秒就凌空放了烟花，此后大力神系列火箭又遭遇多次失败，就连极度追求高安全性的载人用航天飞机也先后损失两架，14名宇航员殒命蓝天。

大洋彼岸航天事业的部分至暗时刻

按照比例计算我国火箭发射失败比值远远小于大洋彼岸，用最小的代价获得了尽可能充分的经验与教训，这才有了今年新一代大推力无毒无污染火箭的亮眼表现。

长征五号遥三复飞成功后顺利结束试验阶段，天问一号、嫦娥五号连续成功发射，拓展型号长征五号B首飞既成功发射重达21.6吨的大型载荷新一代载人飞船试验船。

长征五号B遥一发射新一代载人飞船

今年长征系列新型火箭首飞失败的唯一案例是长征七号甲，因为它要验证的是助推器与芯一级集束式分离技术，这是一种全新的分离方案，此前人类从未尝试，交这笔学费是情理之中，首飞失败后现已查明原因，预计将于明年上半年复飞。

长征七号甲

长征八号为什么可以实现首飞即成功？其起飞级在长征七号项目中研制周期长达八年，3米直径高空二子级更是在长征三号甲系列火箭项目中历经百余次发射，正是充分吸收在役和新一代运载火箭研制成果，长征八号才有了完美首飞的基础。

长征三号甲系列高空三子级

第二个里程碑：第一款面向商业市场的大中型火箭

长征八号是第一款由国家立项面向商业市场的大中型火箭，目标是在国内外商业发射市场中占有一席之地。

突出优势是研制周期短、研制进度快、履约周期短，自2017年5月立项算起，整个研制周期仅三年，创造了我国新型火箭研制用时的新纪录。

长征八号并不是拿来主义的组合品，而是应用了一系列原创新技术，是对既有产品的大换血。

长征八号高空二子级吊装

该型号实践了国际首创的智慧型火箭理念，就是说火箭如果遇到推力下降、发动机失效等故障，能够在线自主识别，并重构轨道将卫星送入一条接近预定轨道的轨道，可以最大限度挽救卫星。

此次首飞的长征八号就具备了滑行段飞行故障在线判断能力，能在特定高危工况下自主进行姿态控制。

基于电气一体化、快捷制造、快速测发理念，长征八号将原有90多台单机产品削减至47台单机，通过竞争性采购压低造价，进一步强化了成本优势。

长征八号垂直转运

以往新型火箭研制都需要制造大量试验件进行实际试验，同时还要建造与火箭配型的大型振动台，耗时耗力耗钱。长征八号摒弃了这种传统模式，而改为试验周期短、费用低基于虚拟技术的模态分析技术进行在线测试，模型更精准、偏差也更小。

这一模式的开创不仅服务长征八号的研发，也为我国以后更大型的火箭研制提供了全新手段，对921新一代重型载人火箭、长征九号等重型火箭大有裨益。

“快八”是长征八号的内部外号，主要体现在履约周期短与快捷制造。现在我们看到长征八号采用的是垂直总装、垂直转运、垂直测试的三垂测发模式，而接下来快八将拓展三平测发模式，即水平总装、水平测试、水平转运。

水平转运不占用发射工位（联盟-2.1a）

三垂模式对火箭工况更为友好，但缺点是在火箭整个测发周期内占用移动发射台，不利于火箭发射效率的提高。

三平模式虽然对火箭工况的要求更高，但也带来了测发工作的便利性，通过公路运输将火箭送往发射台起吊，尔后运输平台即可承接下一发任务，火箭在水平总装、水平测试期间不占用发射工位，占用发射工位时间最短，非常有利于高密度发射。

长征八号的整个测发周期仅为7至10天，对比现在大型液体火箭动辄二十多天的测发周期是跨越式提升。

快捷制造是“快八”的另一个核心优势，到后年（2022年）该型火箭将形成年产30枚的产能。

新一代航天劳模：长征八号

那么，需求真的有这么旺盛么？

长征八号以3至5吨运力的太阳同步轨道为主阵地，兼顾近地轨道、地球同步转移轨道，现如今气象、对地遥感、科学探测、国防等诸多业务都大量聚集在太阳同步轨道上，可谓是黄金轨道。

我国以往只能靠长征四号系列、长征二号系列四氧化二氮/偏二甲肼类燃料火箭发射太阳同步轨道卫星，运力不到3吨，大大限制了上述业务卫星的功能发挥，此后这两系列火箭将被长征八号取代。

长征四号丙太阳同步轨道运力2.95吨

除此之外，官方在长征八号首飞任务宣发中刻意强调了卫星互联网的建设，众所周知大洋彼岸SpaceX公司今年完成了十六批次星链天基互联网星座的组网发射业务。

猎鹰九号火箭一子级垂直回收

我国巨型天基互联网星座也已经向国际电联提交了频率使用申请，这意味着我们也即将迎来更高密度的发射任务，长征八号的诞生则是正当其时，它能以一箭数十星的规模发射组网。

前文提到长征八号推重比是我国航天有史以来的新高度，主要受益于自适应减载技术应用，在飞行过程中火箭可以根据实际飞行环境进行自主控制干预，这样一来很多不必要的单机、结构重量都可以省去，这才有了更轻的箭体。

以运力近似的长征二号E型火箭为例，其起飞重量达到了464吨，长征八号则是356吨，足足相差一百余吨。

长征八号拥有更轻质的箭体结构

那么，自适应减载技术又是通过哪款执行机构与技术实现的呢？这就涉及到长征八号的第三座里程碑：垂直回收复用火箭开局之作！

要想在国际商业航天市场占据一席之地，垂直回收复用是必须也是必然要攻克的技术关卡，这也是长征八号立项研制的初衷之一。在首飞任务中该火箭一子级两台YF-100液氧煤油发动机首次启用推力调节功能，它可以在75%至100%推力间无级调速。

长征八号二子级继承的是长征三号甲的三子级，作为一款高空末子级，其结构相对比较轻薄，在穿越高空稠密大气层时会遭遇西向大风对火箭形成的垂直作用力，虽然通过弹道优化、飞行剖面设计，可以缓解这一问题，但仍然是治标不治本。

想要根治就需要火箭减速运行，此时就需要推力调节实现，在首飞任务中长征八号就成功应用了这一技术能力，将一子级推力调节至77.5%推力。

长征八号首次应用变推力技术

发动机推力可调以及多次点火是运载火箭起飞级垂直回收复用的核心技术，比如火箭再入减速时就需要发动机收油门，如果收不住就不可能实现软着陆。那么，长征八号究竟何时才能实现起飞级垂直回收复用呢？

航天科技一院长征二号丙火箭主任设计师牟宇此前早已披露，按照我们整个技术规划的目标来看，2025年之前完成整个箭体的重复使用和回收的演示验证，并逐步具备应用到工程上的能力和条件。

也就是说2024年将是长征八号具备起飞级垂直回收复用的关键节点，届时它将以长征8R的崭新姿态亮相。

长征8R

有些人又想不开了，什么？还要四年！那么，这个四年究竟是快还是慢呢？

以SpaceX公司猎鹰9号为例，该型火箭2010年6月首飞，直至2015年12月首次实现陆地回收，历时也是五年半时间，而采用相较于猎鹰9号更为复杂的助推器-一子级集束式垂直回收方案的长征8R则以四年为期，这不是慢，而是快得多。

长征8R将基于推力增强版的YF-100K泵后摆液氧煤油发动机进行回收复用型号研制，以海上着陆为例，其飞行时序分为五大阶段，分别是：使发动机喷口调向前进方向的“调姿段”、无动力自由飞行的“高空滑翔段”、再入大气前启动发动机进入“动力减速段”、展开栅格舵进入“气动减速段”、接近地表时再次启动发动机进入“着陆段”。

长征8R再入前调姿

近几年我国航天进一步加快了垂直回收复用火箭的研制步伐，早在长征八号首飞之前各项关键子系统的研发也是齐头并进。

首先YF-100液氧煤油发动机经过多年“打磨”推力调节能力业已具备，动力关攻克；

YF-100液氧煤油发动机变推力试车

2018年9月7日，长征二号丙搭载“归燕一号”分离体再入监测系统和翼伞归航系统，成功实现我国首次整流罩可控落点精确回收；

归燕一号拍摄画面

2019年7月26日，在遥感三十号05组卫星发射任务中长征二号丙火箭一子级验证基于栅格舵控制技术的残骸定点下落；

长征二号丙应用的栅格舵产品

2019年11月3日，在高分七号卫星发射任务中长征四号乙火箭一子级验证基于栅格舵控制技术的残骸定点下落；

长征四号乙栅格舵在太空展开

2020年9月27日～28日，航天一院12所使用孔雀飞行器完成了非程序制导控制技术飞行演示验证，攻克了基于分布式感知的力载荷与弹性模态辨识、在线轨迹规划、自适应控制等一系列关键技术。

用于着陆段的缓冲机构试验件

除此之外，用于起飞级回收的着陆缓冲机构、返回制导、自主控制等关键子系统目前都处于高密度试验阶段。

明年航天科技一院还将基于长征七号的二子级进行VTVL落回技术演示验证，该子级配置的YF-115液氧煤油发动机同样具备推力调节能力，且调节范围比YF-100更大，可在68%至105%推力区间自主调节。

明年VTVL落回技术演示验证

可以说我们正在大踏步迈入垂直回收俱乐部，仅国家队就有航天科技一院的长征8R与航天科技八院的长征-6X两条任务主线，待这两款火箭全面突破之后，其他各型长征火箭都会视需求大规模跟进。

民营航天也有星际荣耀公司双曲线二号、蓝箭航天公司朱雀二号、星河动力智神星一号三款主力回收复用火箭型号，这一尖端技术在我国的白菜化应用趋势已不可避免。

双曲线二号重复使用液氧/甲烷共底贮箱

我国航天目前已经确立天地往返运输载具重复使用三步走发展规划：

第一步：火箭动力部分重复使用工程应用。包括长征-8R为代表的火箭动力构型起飞级重复应用，以及升力式火箭动力重复使用运载器一级；

第二步：火箭动力完全重复使用工程应用。包括完全重复使用运载火箭、两级入轨重复使用运载器；

第三步：组合动力重复使用具备应用能力，包括两级入轨水平起降空天飞机与单级入轨水平起降空天飞机。

两级空天飞机风洞分离试验

从中不难看出类似猎鹰9号的起飞级垂直回收复用火箭只是三步走规划第一步中的一个局部，在推进长征-8R复用火箭研制的同时，航天科技一院还在研制天地往返可重复使用运载系统，该飞行器第一级可借助机翼滑翔返场着陆，一级背负二级起飞。

除此之外，火箭客机、组合动力飞行器也有多个型号同步推进。例如，今年9月航天科技六院11所就在世界范围内率先实现火箭基组合动力在超燃冲压条件下的多模态转换试飞，为组合动力空天飞机发展攻克了又一道难关，航天科工集团腾云空天飞机工程也已经实现腾飞一号模态转换飞行试验，中航成飞也有类似不同技术路径的空天飞行器项目在同步推进。