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長征七號運載火箭

長征七號以滿足中國載人空間站工程需要,用于發射貨運飛船的需求而研制的新一代高可靠、高安全的中型液體運載火箭。火箭以“設計數字化、模裝數字化、試驗預試化、生產自動化、管理信息化”為準則,全面推行數字化設計,構建了數字化工程體系,能自主檢測設備故障,也能夠有效縮短火箭測試發射流程。

長征七號運載火箭,其前身是長征二號F換型運載火箭(縮寫:CZ-2F/H)。火箭由中國運載火箭技術研究院(航天一院)為總體研制單位。長征七號運載火箭于2016年6月25日在中國海南文昌航天發射中心實現首飛。

火箭名稱長征七號運載火箭火箭代號CZ-7
研制國家中華人民共和國研制單位中國運載火箭技術研究院
LEO運載能力13.5噸GTO運載能力7噸
發射場海南文昌衛星發射中心火箭級數兩級半
火箭長度53米起飛重量597噸
起飛推力729噸首飛時間2016年6月25日

研制背景

2020年前我國將發射大量各種軌道的航天器,對運載火箭尤其是中型運載火箭的需求比較旺盛,我國已經立項研制了CZ-5、CZ-6、長征七號運載火箭,其中的長征七號運載火箭是為滿足載人航天工程發射貨運飛船的迫切需求而優先發展的中型運載火箭。

長征七號火箭的最早原型是長征二號H型,即利用長征二號F運載火箭的成熟技術,在大體不變的情況下換成新研制的液氧煤油發動機,即換發型(H型)。在同一時間上,研制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。最后決定研制一種新型中型火箭,其綜合長征二號的成熟技術又同時運用長征五號的新技術,并賦予新的編號“長征七號”。

據估計,我國2020年前需要發射的衛星中1噸以下的衛星占45%,1—4噸的衛星占30%,5噸以上的占25%,其中近地軌道太陽同步軌道的衛星主要是4噸以內的遙感衛星,更重的航天器就是神舟載人飛船和天舟貨運飛船,而地球靜止軌道的衛星1—4噸和5噸以上的基本相當,不過隨著早期東方紅三號衛星平臺的淡出,GEO軌道衛星將更多的以大質量的東方紅四號和五號為主。從發射需求預測看,長征七號火箭將是用途最廣泛使用最頻繁的火箭。

設計原則

基本型

以滿足載人航天工程后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。

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:后續型號從二級半發展成三級半,從全煤發動機發展成上面級為氫氧級(長征七號20(HO)型)等等。

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制成果;所有構型使用的液體發動機均基于我國已有或正在研制的液氧煤油和液氫液氧發動機;固體助推器基于正在研制的120噸推力的固體發動機。如:長征七號繼承了長征七號F型的成熟技術,液氧煤油發動機采用與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。

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。

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。

火箭子型號

長征七號基本型

長征七號運載火箭是我國新一代中型運載火箭,主要用于載人空間站工程,并發射貨運飛船。 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。芯一級采用3.35米直徑,安裝兩臺推力為1200KN的YF-100發動機,發動機雙擺;捆綁4個2.25米直徑的助推器,分別安裝單臺YF-100液氧煤油發動機,發動機單擺;芯二級采用4臺YF-115單機推力為180KN液氧煤油發動機并聯,采用兩機固定、兩機雙擺實現控制。繼承改進型CZ-2F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。火箭總長53.1米,起飛質量約594噸,起飛推力7200KN。運載能力按軌道高度200/400千米、軌道傾角42。計算運力達13.5噸。

長征七號發展型

為了描述問題的方便,在此對中型火箭構型的命名進行約定:名稱為長征七號XYZ,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;對芯二級采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、芯二級采用氫氧發動機的兩級構型命名為長征七號22S(HO)。按照上述命名規則,基本型長征七號的代號為長征七號24,簡稱為長征七號。

動力系統

YF-100液氧煤油發動機

長征七號四個助推器,每個使用一臺YF-100液氧煤油發動機(單擺);火箭芯一級使用兩臺YF-100液氧煤油發動機(雙擺)。

性能參數:

YF-100采用分級燃燒循環,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3米,重1.9噸

助推器試車(167秒):第一次(于2013年11月13日完成),第二次(于2013年12月17日完成)

芯一級試車(188秒):第一次(于2014年4月19日完成),第二次(于2014年6月16日完成)

YF-115液氧煤油發動機

長征七號火箭芯二級由四臺YF-115液氧煤油發動機組成,其中兩臺不擺動,兩臺雙擺。

性能參數:

分級燃燒循環,富氧預燃。

地面推力:15噸

真空推力:18噸

真空比沖:3349米/秒

燃燒室壓力:12Mpa

混合比:2.5

噴管出口直徑:946mm

高度:2325mm

噴管面積比:88

推力調節范圍:80%至100%

混合比調節范圍:±8%

循環方式:補燃循環

研制時間:2002年至2014年

芯二級試車:第一次(于2014年8月29日完成)

研制團隊

設計團隊

總設計師:范瑞祥

副總設計師:程堂明

總體主任設計師:陳風雨

設計人員:扈曉斌、李彩霞

管理團隊

總指揮:呂級三

副總指揮:張濤

動力系統前端指揮:魏一

動力系統后端指揮:鄧新宇

研制進度

2011年11月,長征七號正式全面進入初樣研制階段

2012年2月,長征七號運載火箭發動機抽真空系統順利通過發動機試車試驗

2012年5月,120噸級液氧煤油發動機工藝驗收試車圓滿成功

2012年10月,長征七號首個氧貯箱下架

2012年11月,火箭增壓輸送系統半數閥門完成總裝

2012年12月29日,長征七號二級動力系統飛行狀態首次四機并聯發動機試車獲得成功

2013年2月,長征七號由“初樣”轉入“試樣”階段

2013年3月,長征七號運載火箭首個芯級貯箱下線

2013年3月,長征七號火箭助推氧化劑箱體完成并下架

2013年10月,長征七號火箭首個助推器完成總裝

2013年10月,長征七號火箭低溫箱底通過強度考核

2013年11月13日,長征七號火箭助推器試車成功

2013年11月,長征七號首個一級試驗箭體開始總裝

2013年12月17日,長七火箭助推器第二次動力系統試驗成功

2014年1月,長征七號火箭二級煤油箱底通過驗證

2014年1月,長征七號運載火箭控制系統地面測發控設備交付

2014年2月,長征七號火箭首個芯一級箭體總裝全面展開

2014年3月,航天科技集團研制長七火箭攜飛船開展聯合試驗

2014年3月,中國新一代運載火箭聯合指揮部成立

2014年4月,中國長征七號火箭首個芯二級動力試車箭開始總裝

2014年4月19日,長征七號火箭芯一級動力系統第一次試車取得成功

2014年5月,長征七號運載火箭首個整流罩在一院211廠下架并順利完成合罩

2014年6月16日,長征七號火箭芯一級動力系統第二次試車取得成功

2014年6月,18噸液氧煤油發動機單次1500秒長程熱試車取得成功

2014年6月,長征七號活動發射平臺在海南完成首次行走試驗

2014年8月,長征七號運載火箭轉階段研制全面展開

2014年8月,長征七號火箭首次助推分離試驗獲成功

2014年8月29日,長征七號運載火箭芯二級動力系統試車圓滿成功

2014年9月,長征七號運載火箭合練箭開始全面總裝

2014年9月,長征七號運載火箭發射平臺安裝、調試完畢

2015年1月,長征七號在海南進行發射場聯合演練

2015年9月,長征七號在天津進行模態試驗

首飛時間

長征七號運載火箭于2016年6月25日在海南文昌航天發射中心發射。

長征七號運載火箭
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最新更新:2016-06-26 08:35
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