中国长细比最小的大中型火箭，天龙二号为何成了“矮挫胖子”？

北京时间2023年4月2日16:48，搭载“爱太空科学号”遥感卫星的“天龙二号”遥一运载火箭，从酒泉发射场发射升空，顺利将卫星送入高度500千米的太阳同步轨道（SSO）。至此，“天龙二号”成为了中国商业航天企业第一型成功发射的液体运载火箭。

“天龙二号”运载火箭是北京天兵科技有限公司研制的中型三级液体运载火箭，一二级采用液氧/煤基航天煤油推进剂，三级采用四氧化二氮/一甲肼（NTO/MMH）推进剂。该箭长32.8米，芯一级、芯二级、整流罩直径均为3.35米，起飞质量153吨，起飞推力193吨，其近地轨道（LEO）运力为2吨，高度500千米太阳同步轨道（SSO）运力为1.5吨。

“天龙二号”首飞箭芯一级配备了来自航天科技集团六院的3台YF-102发动机，单台海平面推力620千牛（约63.3吨），海平面比冲不小于275.5秒，此后会换装7台天兵科技自研的“天火-11”发动机，单台海平面推力257千牛（约26.2吨），海平面比冲292秒，比冲更高将推动“天龙二号”LEO运力由2吨提升至4吨。

通过外观可以明显看出，“天龙二号”外形比较粗短，像一个“矮挫胖子”。“天龙二号”长细比（箭长/芯级最大直径）只有9.79，甚至比“胖五”“长征五号B”更小，后者长约53.66米，芯级直径5米，长细比10.73，“天龙二号”是我国现役长细比最小的大中型运载火箭。“长征六号”是我国现役长细比最小的运载火箭，其长29.287米，一级直径3.35米，长细比约8.74，但是该箭二三级直径仅有2.25米，芯级直径比（级段之间的直径比）较大。

天火-11发动机示意图

火箭长细比偏小会产生一些弊端，会造成贮箱柱段较短，使得球底在整个贮箱中的比重增加，通常贮箱箱底壁厚要大于柱段壁厚，因此长细比过小也会造成结构质量的增加，而且在小长细比的情况下，壳段的质量也会增加，进一步降低结构效率。对于“天龙二号”而言，受一级发动机“天火-11”体积、推力的约束，即发动机面推力的约束，如果大幅拉长箭体、增加推进剂储量，起飞推力就会不够，选择较小的长细比是权衡的结果。与此同时，由于“天龙二号”的长细比偏小，将来换装长版整流罩的影响就会有限，具备更强的任务适应性。

“天龙二号”对于我国商业航天企业的意义是重大的，标志着商业航天队伍实现了从固体向液体运载火箭的跨越。在我国现役运载火箭当中，“天龙二号”外形有点像“长二丙”和“长二丁”，但后二者一二级更长，长细比明显更大。其实，“天龙二号”的外形最像“东风五”洲际导弹，后者全长32.6米，弹径3.35米，长细比9.73，起飞质量183吨。不过，不像的是“天龙二号”使用的主要是液氧煤油低温推进剂，“东风五”使用的是四氧化二氮/偏二甲肼常温推进剂，常温液体推进剂保存使用更方便，更适合需要快速反应的洲际导弹。

作者：大白高国