2.5　航天器发射入轨

运载火箭从地面起飞到达某一飞行高度和一定的飞行速度才能把航天器送入运行轨道，这段飞行轨迹称为发射轨道。航天器进入运行轨道称为入轨，进入运行轨道时的初始位置称为入轨点，入轨点也是运载火箭最后一级推力终止点。航天器入轨点的运动状态参数（如位置、速度等）决定航天器运行的轨道要素。航天发射的任务是运载火箭在入轨点满足给定的运动状态参数，把航天器送入预定的运行轨道。当航天器的实际运行轨道偏差在设计要求范围内时称为精确入轨。

航天器的发射轨道由若干个动力段和自由飞行段组成，由于入轨高度有一定的要求和出于节省能量的考虑，或为了满足特定的入轨位置要求，各级发动机不是连续工作的，只有在入轨高度较低而且没有入轨位置要求时才采用发动机连续工作的方式。设计运载火箭发射轨道需要满足运载火箭在入轨点的运动状态，从而把航天器送入预定的运行轨道。根据入轨情况不同，运载火箭的发射轨道可分为直接入轨、滑行入轨和过渡入轨三大类型。

（1）直接入轨

直接入轨是指运载火箭的各级发动机逐级连续工作，并按预定程序转弯，发动机工作结束后，运载火箭的角度和速度都已达到入轨要求，完成航天器入轨［图2-13（a）］，其特点是多级火箭连续工作，各级之间没有滑行阶段。这种发射轨道适用于发射低轨道的航天器。

　图2-13　航天器的三种入轨方式

（2）滑行入轨

滑行入轨是指发射轨道由主动段、自由飞行段和加速段组成，即有两个动力段和一个自由飞行段，如图2-13（b）所示。

滑行入轨飞行程序如下：首先是一个主动段，在此阶段火箭从地面起飞，并消耗了它飞行时所需要的大部分能量，然后关闭发动机；接下来进入自由飞行段，这时火箭依靠其所获得的动能在地球引力作用下进行自由飞行，一直到将要与所要达到的轨道相切的位置；最后再次进入一个加速段，这时发动机再一次点火，加速到使火箭达到入轨要求的速度，将航天器送入轨道。

这种发射轨道适用于发射中、高轨道的航天器。这种方式的运载火箭最后一级子级发动机需要有二次启动功能。

（3）过渡入轨

过渡入轨的运载火箭的运动轨迹可分为加速段（主动段）、停泊段、再加速段、过渡段和最后加速入轨段［图2-13（c）］。

从第一个加速段到停泊段，可以像直接入轨一样经过一个加速段进入围绕地球的停泊轨道（又称驻留轨道），也可以像滑行入轨那样经过两个加速段进入停泊轨道。航天器在停泊轨道上运行时，可以根据对入轨点的要求，选择发动机点火位置使航天器再加速从而脱离停泊轨道，进入一个椭圆轨道，这一椭圆轨道叫作过渡轨道。当达到椭圆轨道的远地点时，发动机再次点火加速，使其达到入轨所要求的速度，使航天器入轨进入运行轨道。

采用停泊轨道的优点在于可以较充分地对停泊轨道进行观测，并且可以任意选择转移轨道的起点，有利于对入轨点的测控。这种发射轨道适用于发射地球静止卫星等。