長征七號

長征七號

長征七號(代號:CZ-7/LM-7),是中國運載火箭技術研究院(簡稱:航天一院)為總體研製單位負責研製的新型液體燃料運載火箭。

長征七號是中國載人航天工程為滿足中國空間站工程發射貨運飛船而研製的新一代中型運載火箭,其前身是長征二號F運載火箭。長征七號火箭全長53米,採用“二級半”構型,芯一級、芯二級直徑3.35米,4個助推器直徑2.25米,採用液氧、煤油等無毒無污染燃料作為推進劑,火箭起飛質量約597噸,起飛推力727噸。近地軌道(LEO)運載能力為14噸,700千米太陽同步軌道運載能力約5.5噸。

長征七號將逐步替代長征二號、長征三號、長征四號系列火箭,承擔中國80%左右的航天發射任務,可發射中國研製的天舟系列貨運飛船,未來技術成熟時,將取代長征二號F火箭,用於發射載人飛船。

2016年6月25日,長征七號運載火箭從中國文昌航天發射場首次成功發射,也是文昌航天發射場的首次發射任務。

2024年1月17日22時27分,搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭,在我國文昌航天發射場點火發射。天舟七號貨運飛船與火箭成功分離並進入預定軌道,之後飛船太陽能帆板順利展開,發射取得圓滿成功。

基本介紹

  • 中文名:長征七號
  • 外文名:Long March 7 
  • 所屬國家:中國 
  • 研製單位:中國運載火箭技術研究院
  • 首飛時間:2016年6月25日
  • 發射地點:文昌航天發射場201工位
  • LEO運載能力:14噸 
  • SSO運載能力:5.5噸
  • 火箭代號:CZ-7/LM-7  
  • 火箭類型:二級四助推液體火箭 
  • 總設計師:范瑞祥、程堂明  
  • 前型/級長征六號
  • 次型/級長征八號
  • 火箭狀態:在役
研製歷程,歷史背景,研製進程,首飛任務,系統組成,總體設計,箭體結構,推進系統,制導控制,發射系統,設計參數,飛行程式,發射動態,發射記錄,發射任務,系列型號,長征七號A,發展型,優先發展型,技術創新,總體評價,

研製歷程

歷史背景

從20世紀60年代以來經過50餘年的發展,中國長征系列運載火箭經歷了從常溫推進到低溫推進、從串聯到捆綁、從一箭單星到一箭多星、從發射衛星到發射載人飛船的技術歷程,逐步發展成為由多種型號組成的大家族,具備進入低、中、高等多種軌道的能力,入軌精度達到了國際先進水平。然而,中國已有長征系列運載火箭面臨運載能力不滿足更長遠發展需求的問題:有毒推進劑全產業鏈環境危害大,從推進劑的生產、運輸、儲存、使用、試驗、銷毀到殘骸內剩餘推進劑的處理等均需付出很大代價,不符合綠色環保的國際潮流;已有發射場均處於內陸,落區選擇越來越困難,而且不利於對外開放和國際交流合作。為了滿足中國未來航天發展的需求,中國決策開展新一代運載火箭的研製,以滿足載人航天工程、月球探測等重大專項工作的需要並實現中國運載火箭的更新換代。
21世紀初期,中國需要發射大量各種軌道的太空飛行器,對運載火箭尤其是中型運載火箭的需求比較旺盛,中國已經立項研製了CZ-5、CZ-6、CZ-7運載火箭。其中的長征七號火箭最早原型是長征二號F/H型(簡稱:長二F換型),即利用長征二號F型的成熟技術,在大體不變的情況下換裝新研製的液氧煤油發動機,即換髮型(H型)。在同一時間上,研製的長征五號系列運載火箭也分為大、中、小三型,其中3.35米直徑的中型與長征二號H型有一定的技術和用途重疊性。
最後研製方決定,研製一種新型中型火箭,其綜合長征二號F的成熟技術又同時運用長征五號的新技術,並賦予新的編號“長征七號”。
長征七號
長征系列運載火箭

研製進程

  • 研製原則
1、基本型:以滿足載人航天工程後續任務要求的長征七號為基本型,論證中型火箭其他構型的方案。
長征七號
長征七號數據
2、系列化:以基本型為基礎,通過調整助推器個數或種類和增加上面級三子級實現中型火箭的系列化。如:後續型號從二級半發展成三級半(CZ-734型),從全煤發動機發展成上面級為氫氧級(CZ-720-HO型)等等。
3、繼承性:充分繼承新一代大型運載火箭和在役運載火箭的已有研製成果;所有構型使用的液體發動機均基於中國已有或正在研製的液氧煤油和液氫液氧發動機;固體助推器基於正在研製的120噸推力的固體發動機。如:長征七號繼承了CZ-2F型的成熟技術,液氧煤油發動機採用與CZ-5使用同型號的YF-100發動機和CZ-6使用的同型號的YF-115發動機。
4、適應性:優先發展的構型之間運載能力梯度合理,基本滿足未來中型有效載荷的不同任務的發射需求。長征七號的運力區間從1噸到15噸,軌道覆蓋從LEO、SSO、GTO、GEO等不同軌道。
5、經濟性:為滿足大量的中等運力發射需求,所發展的構型應滿足經濟性要求,努力降低發射成本。如:CZ-2的推進劑為有毒肼類燃料,長征七號的推進劑為無毒煤油,價格僅為前者的三十分之一。
設計團隊
總設計師:范瑞祥
長征七號
長征七號
副總設計師:程堂明
副總設計師:劉站國(負責動力),范虹
總體主任設計師:馬忠輝
發射平台主管設計師:黎定仕
設計人員:扈曉斌、李彩霞
總指揮:王小軍
副總指揮:張濤
火箭動力系統總指揮:鄧新宇
研製進程
時間
進程
參研單位
備註
2010年
3月,名為“長征二號F/H”型火箭的新一代中型火箭正在研製的信息披露。
6月,長征二號F/H型火箭被更名為“長征七號”,並正式立項研製。
航天一院(中國運載火箭技術研究院)
2011年
11月,長征七號正式全面進入初樣研製階段
航天一院
2012年
2月,長征七號火箭發動機抽真空系統通過試車試驗;
7月29日,120噸級液氧煤油發動機工藝驗收試車功;
10月,長征七號首個貯箱下架創造三項“第一”。
航天一院15所、航天六院、航天一院211廠
2013年
3月,長征七號火箭助推氧化劑箱體完成並下架;
10月,長征七號火箭首個助推器完成總裝;
11月,長征七號助推器動力系統試車。
12月17日,長七火箭助推器第二次動力系統試驗成功。
航天一院703所、211廠、航天六院101所
2014年
3月,長征七號全箭模態試驗開始,“長七”火箭攜貨運飛船開展聯合試驗,以獲取可靠的試驗數據。
9月,長征七號完成助推器總裝並成功進行了兩次助推器動力系統試車。
航天一院211廠
2015年
6月,長征七號通過聯合評審由初樣研製轉入試樣研製階段。
7月,長征七號火箭芯級模態試驗完成。
10月26日,長征七號芯一級200秒試車、雙機搖擺200秒試車成功。
航天一院
2016年
5月14日,長征七號運載火箭由遠望21號火箭運輸船運抵海南文昌清瀾港。15日上午開始,裝載火箭部件的貨櫃分批卸載,並通過公路運輸至航天發射場火箭水平轉載準備廠房。進入發射前的總裝測試階段。
航天一院

首飛任務

2016年6月25日20時00分00秒,中國新一代運載火箭長征七號在海南文昌航天發射場點火,20時00分07秒413毫秒,火箭起飛升空。火箭升空約603秒後,載荷組合體與火箭成功分離,進入近地點200千米、遠地點394千米的橢圓軌道,長征七號運載火箭首次發射成功。這是長征系列運載火箭的第230次飛行。
長征七號運載火箭載荷組合體由遠征1A上面級、多用途飛船縮比返回艙、遨龍一號空間碎片主動清理飛行器、2個天鴿飛行器、在軌加注實驗裝置和翱翔之星等6類7項載荷組成。這些載荷均為首次發射,將由遠征1A作為演示平台,開展19項科學驗證。
長征七號
長征七號搭載載荷
遠征1A上面級:是一種太空飛行器,具有獨立自主飛行、多次啟動、長時間在軌等特點,由長征七號運載火箭發射進入地球軌道後,能將其他有效載荷從某一軌道送入其他軌道或空間位置。遠征1A的主要任務是:驗證多次啟動、長時間在軌飛行等技術,並作為其它載荷的搭載平台,按程式將遨龍一號、翱翔之星、天鴿飛行器分別“擺渡”到不同的預定軌道,開展相關在軌試驗。
多用途飛船縮比返回艙(以下簡稱返回艙):多用途飛船縮比返回艙高約2.3米,最大外徑2.6米,總質量約2600千克,採用返回艙加過渡段的兩艙構型,外形為全新的倒錐形,由長征七號搭載升空後在軌飛行時間約20小時。試驗的主要任務是:獲取返回艙飛行氣動力和氣動熱數據,驗證可拆卸防熱結構設計、新型輕量化金屬材料製造等關鍵技術,並開展黑障通信技術試驗,為後續新型載人飛船的論證設計和關鍵技術攻關奠定基礎。2016年6月26日15時41分,多用途飛船縮比返回艙,在東風著陸場西南戈壁區安全著陸。
長征七號
長征七號首飛任務軌道圖
遨龍一號——空間碎片主動清理飛行器:將在前期技術研究和地面試驗的基礎上,以模擬的空間碎片為目標,驗證碎片清除關鍵技術,任務結束後進行鈍化處理。
天鴿飛行器:此次搭載2個天鴿飛行器,將開展在軌信息中繼技術試驗,也可以作為信息中轉站,進行天地信息傳輸。
天源一號在軌加注實驗裝置:其作用類似於“空中加油機”,用於在空間軌道上為衛星、空間站等太空飛行器進行氣、液補給,延長太空飛行器的工作壽命。在軌加注實驗裝置與遠征1A上面級不分離,試驗任務結束後再入大氣層燒毀。“天源一號”衛星在軌加注實驗載荷,成功完成微重力條件下流體管理與加注、高精度推進劑測量等9項在軌試驗。北京航天飛行控制中心收到的遙測與數傳數據表明,在軌加注試驗取得成功。
翱翔之星立方星:採用標準立方星理念設計,是由西北工業大學研究生及青年教師參與研製的世界首顆12U立方星,質量33千克,在軌工作壽命1年,將開展地球重力場測量、空間抗輻射實驗以及自然偏振光導航技術驗證等一系列創新實驗。
2016年6月26日15時04分許,長征七號搭載的上面級返回艙組合體在飛行第13圈後,遠征1A上面級開始第三次點火返回制動,返回艙與上面級進入預定的返回軌道。隨後,上面級調整姿態使返回艙呈現與水平面約50多度的返回姿態。15時17分許,在距地面約170千米的太空中返回艙與上面級與分離。級返分離後,上面級按預設程式開始第四次點火軌道制動,抬升至安全運行軌道。隨後,著陸場系統的測控設備開始對返回艙實施測控跟蹤,在經歷再入大氣層、通過黑障等階段後,在距地面20多千米高空,返回艙打開穩定傘並穩定姿態。緊接著,返回艙脫掉穩定傘,彈出傘艙蓋,打開了減速傘,主降落傘在減速傘的拖拉下成功打開。15點41分,返回艙成功著陸在內蒙古巴丹吉林沙漠腹地的東風著陸場西南戈壁區。
長征七號
長征七號首飛成功
2021年8月16日,執行天舟三號飛行任務的長征七號遙四運載火箭已完成出廠前所有研製工作,安全運抵文昌航天發射場。長征七號遙四運載火箭將與先期已運抵的天舟三號貨運飛船一起按計畫開展發射場區總裝和測試工作。
2022年1月22日訊息,2022年,三型火箭實施6次載人航天發射,長征七號已經完成總裝。

系統組成

總體設計

長征七號火箭為帶助推器的2級火箭,各級均採用新研發的液氧/煤油發動機以及為適應發動機而研製的低溫增壓輸送系統。長征七號的芯一級箭體包括後級間段、氧箱、箱間段、煤油箱、後過渡段、尾段等部段;芯二級
長征七號火箭總長53.1米,起飛質量約594噸,起飛推力7200千牛。按軌道高度200/400千米、軌道傾角42度。

箭體結構

長征七號火箭芯一級直徑為3.35米,芯二級配置4台液氧煤油發動機,其中兩機固定,兩機雙向搖擺。
長征七號火箭助推器長20餘米,單個助推器模組高約27米,是中國2.25米直徑助推器中最長的,採用了先進的助推器與芯級捆綁技術,由一台中國自主研發的120噸推力液氧煤油發動機作為動力源。其助推氧箱是在役火箭型號中長度最長的,在研製過程中採用了多種先進工藝技術,包括箱底電磁脈衝凸孔成形技術、叉型環整體鍛環技術、攪拌摩擦焊技術等。
長征七號繼承改進型長征二號F火箭的整流罩,整流罩直徑4.2米,在發射場整流罩與有效載荷整體垂直運輸、吊裝。

推進系統

長征七號運載火箭為全液氧煤油火箭,使用新型YF-100、YF-115液氧煤油發動機。火箭芯一級安裝兩台YF-100(推力為1200千牛),發動機雙擺;捆綁4個2.25米直徑的助推器,分別安裝單台YF-100液氧煤油發動機,發動機單擺;火箭芯二級採用4台YF-115單機推力為180kN液氧煤油發動機並聯,採用兩機固定、兩機雙擺實現控制。
性能參數
YF-100採用分級燃燒循環,富氧預燃。
地面推力:1199.19千牛(122.3噸)
地面比沖:2942.0米/秒(300秒)
真空推力:1339.48千牛(136.7噸)
真空比沖:3286.2米/秒(335秒)
液氧流量:296.39千克/秒
煤油流量:113.31千克/秒
總流量:409.70千克/秒
混合比:2.6
噴口面積:1.406平方米
噴口直徑:1.338米
噴管面積比:35
推力調節:65%~100%
長度:3米
乾重:1.9噸
性能參數:
分級燃燒循環,富氧預燃。
地面推力:150千牛(15.3噸)
真空推力:180千牛(18.37噸)
真空比沖:3349米/秒(342秒)
燃燒室壓力:12Mpa
混合比:2.5
噴管出口直徑:946毫米
高度:2325毫米
噴管面積比:88
推力調節範圍:80%至100%
混合比調節範圍:±8%
循環方式:補燃循環
研製時間:2002年至2014年

制導控制

長征七號火箭的控制系統,創新採用了143項智慧型控制軟體,是在役火箭軟體使用量的30倍以上,大大提高了控制精確度。

發射系統

中國海南文昌衛星發射場於2009年9月14日開工建設,徵用了16000畝土地用於發射場的建設。文昌新建航天發射場有“五大理由”:一是地理位置優越;二是大型運載火箭可以海上運輸;三是沿海與內陸相結合;四是高低緯度相結合;五是各種射向範圍相結合。文昌發射場建有兩個發射工位,長征五號使用的是101工位,長征七號使用的則是201工位。海南文昌航天發射場建成使用後,酒泉衛星發射中心將承擔返回式衛星、載人航天工程等發射任務;太原衛星發射中心主要承擔太陽同步軌道衛星發射任務;西昌衛星發射中心將主要承擔地球同步軌道衛星發射任務。
海南文昌發射場的地面風非常常見和多變,相比於酒泉衛星發射中心大戈壁上每秒9米左右的風速,文昌發射場的風速經常達到每秒20米,為了能夠保證火箭時刻都站得住站得穩,長征七號火箭設計了防風減載裝置,可以在8級大風的情況下進行垂直轉運,抗風能力為長征家族之最。

設計參數

長征七號火箭結構尺寸
火箭型號
長征七號(CZ-7)
長征七號A(CZ-7A)
參數
載貨方案
載人方案
-
高度(米)
53.075
59.4
60.1
整流罩直徑(米)
4.2
3.8
4.2(後續5.2)
起飛質量(噸)
約593
約597
570
起飛推重比
1.24
1.23
-
起飛推力/噸(千牛)
約735
-
727
芯級直徑(米)
3.35
-
3.35
助推器直徑(米)
2.25
-
2.25
級數
2.5
-
3
可靠性
0.98
-
-
參考資料
長征七號運載能力
目標軌道
軌道高度(千米)
軌道傾角(°)
運載能力(噸)
典型載荷
LEO
200×400
42
14
天舟一號
SSO
500×500
98
7.5
-
600×600
98
6.5
-
700×700
98
5.5
-
備註:⒈、長征七號發射場位於中國文昌航天發射場,緯度19°19′00.18″N。
⒉、軌道縮寫對照:LEO:近地軌道(Low Earth orbit);SSO:太陽同步軌道(Sun-synchronous orbit)
參考資料
長征七號火箭參數
參數
助推器×4
第一級
第二級
整流罩
長度(米)
26.903
25.085
15.445
-
直徑(米)
2.25
3.35
3.35
4.2
起飛質量(噸)
約77.5×4
約160
約100
-
推進劑
液氧/煤油
液氧/煤油
液氧/煤油
發動機
1台單擺YF-100×4
2台雙擺YF-100
2台雙擺YF-115
2台不擺動YF-115
海平面推力(千牛/噸)
1199.19(122.3)×4
2398.38(244.6)
600(61.2)
真空推力(千牛/噸)
1339.48(136.7)×4
2678.96(273.4)
720(73.47)
海平面比沖(米每秒-秒)
2942.0(300)
2942.0(300)
N/A
真空比沖(米每秒-秒)
3286.2(335)
3286.2(335)
3349(342)
參考資料

飛行程式

長征七號飛行程式
時間(秒)
程式動作
備註
-7.3
點火
-
0
起飛
-
+15.0
程式轉彎
-
+174.0
助推器發動機關機,助推器分離
-
+188.0
芯一級發動機關機,一二級分離
一級停機,二級繼續發射任務
+191.0
芯二級發動機點火
-
+215.0
拋整流罩
-
+573.0
二級固定發動機關機
兩台不擺動YF-115發動機關機
+599.0
二級擺動發動機關機
兩台雙擺YF-115發動機關機
+603.0
船箭分離
級箭/星箭分離
參考資料

發射動態

發射記錄

長征七號發射記錄
序號
運載火箭
起飛時間
有效載荷
軌道
發射地點
備註
1
長征七號
CZ7-Y1
2016年6月25日
遠征一號甲上面級、
多用途飛船縮比返回艙、
遨龍一號空間碎片主動清理飛行器、2個天鴿飛行器、在軌加注實驗裝置、翱翔之星
LEO
文昌
201工位
成功
2
長征七號
CZ7-Y2
2017年4月20日
天舟一號貨運飛船、
“絲路一號”科學試驗衛星
LEO
文昌
201工位
成功
3
長征七號A
CZ7A-Y1
2020年3月16日
新技術驗證-6衛星
-
文昌
201工位
失敗
4
長征七號A
CZ7A-Y2
2021年3月12日
試驗-9衛星
-
文昌
201工位
成功
5
長征七號
CZ7-Y3
2021年5月29日
天舟二號貨運飛船
LEO
文昌
201工位
成功
6
長征七號
CZ-7-Y4
2021年9月20日
天舟三號貨運飛船
-
文昌
201工位
成功
7
長征七號A
CZ-7A Y3
2021年12月23日
試驗十二號衛星01星、02星
-
文昌
201工位
成功
8
長征七號
CZ-7 Y5
2022年5月10日
天舟四號貨運飛船
-
文昌
201工位
成功
9
長征七號A
CZ-7A Y5
2022年9月13日
“中星1E”衛星
-
文昌
201工位
成功
10
長征七號
CZ-7 Y6
2022年11月12日
天舟五號貨運飛船
-
文昌
成功
11
長征七號
2023年1月9日
實踐二十三號衛星、試驗二十二號A/B星
-
文昌
成功
12
長征七號
CZ-7 Y7
2023年5月10日
天舟六號貨運飛船
-
文昌
成功
13

2023年11月3日
通信技術試驗衛星十號

文昌
成功
14

2024年1月17日
天舟七號貨運飛船

文昌

備註:①級箭分離時軌道參數:200×394千米×42.8°
②船箭分離時軌道參數:200.033×383.375千米×42.808°

發射任務

2021年5月29日20時55分,長征七號遙三運載火箭在海南文昌航天發射場準時點火升空,將天舟二號貨運飛船送入預定軌道,發射取得成功。
長征七號
長征七號AY5待發
2021年9月20日15時10分,長征七號遙四運載火箭在中國海南文昌航天發射場騰空而起,成功將天舟三號貨運飛船送入預定軌道,中國空間站在軌建造階段第四次發射任務取得成功。
2022年4月11日,執行天舟四號貨運飛船發射任務的長征七號遙五運載火箭安全運抵文昌航天發射場。
2022年5月10日01時56分,長征七號遙五運載火箭(簡稱“長七火箭”)在海南文昌航天發射場點火起飛,成功將天舟四號貨運飛船送入預定軌道,發射任務取得成功。2022年中國空間站建造大幕正式拉開。
2022年9月11日,長征七號甲遙五運載火箭在文昌航天發射場技術區完成相關工作後,垂直轉運至發射區 (201 號工位) ,預計將於9月13日晚間擇機發射。
2022年9月13日21時18分,長征七號A運載火箭在中國文昌航天發射場點火起飛,托舉中星1E衛星直衝雲霄,隨後衛星進入預定軌道,發射任務取得成功。
2022年10月11日,據中國載人航天工程辦公室訊息,執行天舟五號飛行任務的長征七號遙六運載火箭已完成出廠前所有研製工作,於台北時間2022年10月11日,安全運抵文昌航天發射場。之後,長征七號遙六運載火箭將與先期已運抵的天舟五號貨運飛船一起按計畫開展發射場區總裝和測試工作。
2022年11月12日10時03分,長征七號運載火箭在中國文昌航天發射場點火起飛,隨後成功將天舟五號貨運飛船送入預定軌道,發射任務取得成功,將首次實施2小時快速交會對接。
2023年1月9日06時00分,中國在文昌航天發射場使用長征七號改運載火箭,成功將實踐二十三號衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得成功。這次任務是長征系列運載火箭的第459次飛行。
據中國載人航天工程辦公室訊息,台北時間2023年5月7日,天舟六號貨運飛船與長征七號遙七運載火箭組合體垂直轉運至發射區。
2023年5月10日21時22分,搭載天舟六號貨運飛船的長征七號遙七運載火箭,在中國文昌航天發射場點火發射升空,約10分鐘後,天舟六號貨運飛船與火箭成功分離並進入預定軌道,之後,飛船太陽能帆板順利展開工作,發射取得成功。
2023年11月3日,我國在文昌航天發射場使用長征七號改運載火箭,成功將通信技術試驗衛星十號發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該衛星主要用於開展多頻段、高速率衛星通信技術驗證。
2024年1月16日,天舟七號貨運飛船即將奔赴空間站。本次任務是長征七號運載火箭發射首次採用手動點火,誤差必須控制在1秒內。針對可能出現的問題,工作人員已制定300餘條處置措施。
2024年1月17日,搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭,在我國文昌航天發射場點火發射升空,發射任務取得圓滿成功。

系列型號

長征七號運載火箭是中國新一代中型運載火箭的基本型,以長征七號火箭為基礎,衍生出具備高軌發射能力的長征七號甲(長征七號A)運載火箭。隨著兩型火箭技術方案的完善和性能的穩定,長征七號系列運載火箭可逐步替代中國現役長征運載火箭有關型號,成為中國未來航天發射任務的“主力軍”,執行更多的重大發射任務。
長征七號
長征七號發展型號-表1

長征七號A

長征七號A運載火箭總設計師是范瑞祥,該火箭是在長征七號運載火箭(簡稱“長七火箭”)的基礎上,與長征三號甲系列運載火箭(簡稱“長三甲系列火箭”)的三子級組合形成的三級構型火箭。按照中國運載火箭型譜規劃,長征七號A火箭是新一代中型運載火箭的主力構型,可以滿足中大型高軌衛星高密度發射需求,同時有利於最佳化航天發射場的能力布局。
長征七號
長征七號A垂直轉運
長征七號A火箭,地球同步轉移軌道運載能力不低於7噸,同時具備零傾角軌道、奔月軌道等高軌發射能力。長征七號A火箭的成功研製,填補了中國運載火箭地球同步轉移軌道5.5噸至7噸運載能力的空白,實現了中國中型運載火箭的更新換代。在3.6萬千米的地球同步軌道上,具備7噸運載能力的長征七號A火箭將和具備5.5噸運載能力的長征三號甲系列運載火箭、具備14噸運載能力的長征五號運載火箭一起,形成更加最佳化、合理的能力布局,提升中國航天進出空間的能力,對推進高軌道衛星組網建設具有重大意義。
為適應未來衛星重量進一步增加的趨勢,後續長七A火箭團隊還將通過替換三子級的方式,研製出能夠適配5.2米直徑整流罩的改進型火箭,進一步提升長七A火箭的綜合性能。

發展型

長征七號中型火箭構型的命名約定:名稱為CZ-7XYZ,代號中的X代表級數,Y代表助推器個數,Z代表助推器類型,對有固體助推器的構型用S表示,對液體助推器省略。對有上面級狀態增加(SM)區分;對芯二級採用氫氧發動機的構形,增加(HO)加以區分。如捆綁2個2米直徑的固體助推器、芯二級採用氫氧發動機的兩級構型命名為CZ-722S(HO)。按照上述命名規則,基本型CZ-7的代號為CZ-724,簡稱為長征七號。
根據火箭級數不同助推器個數不同是否與上面級組合等,中型運載火箭可構建幾十餘種構型表1列出了可能組合中的幾類典型構型。

優先發展型

研製單位在論證過程中,對兩級(半)狀態的LEO、SSO運載能力,兩級半與上面級組合的狀態的SSO運載能力,三級半狀態的GEO運載能力進行分析。
LEO,SSO和GEO軌道特徵如下:
LEO:軌道傾角42,近地點200千米,遠地點400千米(空間站軌道);
SSO:高度700千米;
GEO:標準地球同步軌道,35786千米。
①對於中型運載火箭,基本型長征七號既可滿足載人航天工程發射貨運飛船的需要,也能參與主戰場LEO和SSO有效載荷的發射;研製成功後能為中型運載火箭其它構型的發展奠定良好的基礎。
②在中型運載火箭的可能構型中,利用長征七號的一級和現有CZ-3A系列的三級組合的兩級無助推器構型CZ-720(HO),以及在CZ-720(HO)基礎上捆綁固體助推器的構型CZ-722S(HO),可滿足未來大部分SSO軌道衛星的發射需要;這兩型火箭能同時適應在酒泉太原海南衛星發射場發射,能兼顧LEO、SSO、GEO三種軌道的發射,具有適應性強繼承性好擴展性好的特點,應優先考慮該構型的發展。
長征七號
長征七號優先發展型號-表2
③對於發射GEO有效載荷的火箭選擇,在長征七號基礎上增加CZ-3A系列的三子級的構型CZ-734GEO運載能力可達7噸,基本能滿足GEO現有平台和未來新平台標準型的要求,應優先考慮該構型的發展;在CZ-734的基礎上去掉兩個助推器的CZ-732的CEO運載能力約4.5噸,結合未來GEO衛星的實際需求適時考慮該構型的發展。
綜上所述,中型運載火箭優先發展的4個構型包括:CZ-7、CZ-720(HO)、CZ-722S(HO)以及CZ-734以上4個主要構型形成了一個運載能力覆蓋較為全面的中型運載火箭系列。中型運載火箭運載能力覆蓋情況,LEO軌道運載能力覆蓋5.5-7.5-14噸;SSO軌道運載能力覆蓋2.9-4.4-5.5噸;GTO軌道運載能力覆蓋1.5-2.4-4.5-7.0噸。

技術創新

新動力——火箭更“環保”。
長征七號
長征七號發動機特點
長征七號運載火箭是採用全液氧煤油的“綠色”火箭,液氧和煤油燃燒後生產二氧化碳和水,不會對環境造成污染。新的動力系統更加順應國際潮流,火箭安全性高,發射場保障容易。長征七號火箭研製套用了96項新技術,其中重大關鍵技術12項,新技術比例超過70%。
新布局——可靠性大幅提升。
長征七號採用中國具有自主智慧財產權的兩種新型液氧煤油發動機,較常規推進劑比沖提高20%,推力提高50%,平均成本僅為常規推進劑的十分之一。
長征七號
長征7號
長征七號運載火箭的外形和中國已有火箭體型差別不大,但為儲存更多燃料,提供更強動力,其助推器長約27米,接近現役火箭助推器的2倍,而這種改變需要對火箭助推器進行全新設計。傳統火箭固定助推器需要兩個捆綁點,而長征七號運載火箭又增加了一個捆綁點,相比現役火箭靜定的捆綁方案,長征七號運載火箭載荷、捆綁裝置等設計難度加大,可靠性大幅提升。
長征七號遙三火箭最佳化箭上貯箱增壓設計。結合前兩次飛行試驗結果分析,在不影響正常使用的情況下,助推器減少了一個貯箱增壓氣瓶,並將各模組貯箱增壓壓力控制帶進行了最佳化,提升了增壓氣體的利用率。
新環境——火箭適應性更強。
長征七號運載火箭是在海南文昌新發射場發射的第一枚火箭,通過一系列技術創新克服了新型動力系統,以及多發動機並聯導致的箭上和地面嚴酷的力、熱環境;克服了海南發射場高溫、高濕、鹽霧、淺層風及雷電等自然環境條件帶來的新挑戰。同時,在設計上始終堅持“短期載貨,長期載人;多種構型、全面覆蓋”的原則,不僅可在海南發射,未來也可在酒泉、西昌、太原等內陸發射場發射,運載能力覆蓋大多數主流衛星所需的運載能力,面向主流衛星市場,適應面更寬。型譜上,長征七號在火箭後續衍生構型更具多樣性和靈活性,適應面更廣。
新結構——第一枚全數字火箭。
長征七號運載火箭採用了三維設計/製造技術,打通了從設計到製造的全三維流程(全三維協同、全三維設計、全三維製造、數字仿真試驗、數位化發射服務),是中國首枚“數位化”火箭,標誌著中國運載火箭邁入了全生命周期數位化的大門。同時,火箭採用了整體鍛環機加成型叉形環、貯箱壁板格線平板機械銑及滾彎成型等新工藝,將進一步促進“中國製造2025”國家戰略落地實施。
長征七號遙三火箭將火箭助推和一級尾端、一級後過渡段由複合塗層改為普通塗層。改進後,簡化了施工工藝,縮短了生產周期。以一級後過渡段為例,改進後生產周期由原來的18天左右縮短到13天,為後續批量生產奠定基礎。
新體制——火箭更可靠。
長征七號運載火箭是按照載人航天標準設計的火箭,控制系統和增壓系統實現了冗餘,其中控制系統採用三條1553B匯流排控制,基於三匯流排網路實現全箭信息綜合、飛行控制;實現了遙、外測一體化設計,採用天基測控實現重要數據中繼傳輸,設計可靠性更高。未來成熟後將成為新一代載人火箭,用於發射新一代載人飛船。
新測發——火箭發射更簡便。
火箭在發射場進行的垂直總裝、垂直測試、垂直轉場,被稱為“三垂模式”。現役火箭中採用的“三垂模式”,其箭地連線工作在技術區和發射區要進行兩次,而長征七號運載火箭採用的“新三垂模式”,僅一次對接就可以完成工作,狀態的一致性更好,且前端地面測發控設備在技術區進行了充分測試,轉至發射區以後出現故障的機率更低,有效提高了發射可靠性,同時也避免了火箭轉場後遇到惡劣天氣再返回技術區的情況發生。
長征七號遙三火箭通過簡化、最佳化箭上測量系統設計。刪減了用於研究性的測量參數,箭上測點數量約減少三分之一,測量系統單機數量減少近一半,不僅節省了成本,也有助於提升部分關鍵參數的採樣精度。另外,長征七號遙三火箭採用了高碼率Ka頻段基測量系統,與長征七號遙二運載火箭採用的S頻段測量系統相比,傳輸碼速率提高了20餘倍,實現了火箭飛行遙測全程無盲區。

總體評價

長征七號運載火箭研製成功,是載人航天工程空間實驗室飛行任務的開局之戰,實現了“成功首飛”的預定目標,為後續任務打下了堅實基礎。首次發射旨在驗證長征七號運載火箭設計正確性和各項性能指標,考核海南文昌航天發射場系統執行任務能力,檢驗工程相關係統間的協調性和匹配性。
長征七號
長征七號
長征七號運載火箭近地軌道運載能力達到14噸,論“力氣”,比傳統燃料的運載火箭多出一半以上,因此它不僅可以實現大型有效載荷的發射任務,還可以搭配上面級或者二級採用多次啟動技術,實現太陽同步軌道大型有效載荷或多星組網發射。
2016年6月26日美聯社報導,中國太空計畫當局說,長征七號發射的飛船返回艙在廣闊的內蒙古草原上著陸,使得中國可以如期在2016年晚些時候把第二個空間站送入軌道。長征七號火箭的成功發射,顯示中國使用更安全和更環保的燃料方面取得了突破。
德國《法蘭克福匯報》報導,長征七號火箭從位於海南省的文昌航天發射場點火升空,繞地飛行13圈,其搭載的飛船返回艙在內蒙古的沙漠中著陸。長征七號運載火箭將成為中國衛星計畫的主力運載火箭。其運載能力達14噸,是原有運載火箭的1.5倍。
埃菲社報導,中國成功發射了可用於未來空間站太空艙運輸工具的長征七號火箭。長征七號火箭的液氧煤油比原使用的燃料更清潔。中國科學家花費了8年時間研製該火箭,在其設計和製造過程中還使用了3D技術。(環球網、中國運載火箭技術研究院 評
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長征七號轉運

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