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长征七号运载火箭

长征七号以满足中国载人空间站工程需要,用于发射货运飞船的需求而研制的新一代高可靠、高安全的中型液体运载火箭。火箭以“设计数字化、模装数字化、试验预试化、生产自动化、管理信息化”为准则,全面推行数字化设计,构建了数字化工程体系,能自主检测设备故障,也能够有效缩短火箭测试发射流程。

长征七号运载火箭,其前身是长征二号F换型运载火箭(缩写:CZ-2F/H)。火箭由中国运载火箭技术研究院(航天一院)为总体研制单位。长征七号运载火箭于2016年6月25日在中国海南文昌航天发射中心实现首飞。

火箭名称长征七号运载火箭火箭代号CZ-7
研制国家中华人民共和国研制单位中国运载火箭技术研究院
LEO运载能力13.5吨GTO运载能力7吨
发射场海南文昌卫星发射中心火箭级数两级半
火箭长度53米起飞重量597吨
起飞推力729吨首飞时间2016年6月25日

研制背景

2020年前我国将发射大量各种轨道的航天器,对运载火箭尤其是中型运载火箭的需求比较旺盛,我国已经立项研制了CZ-5、CZ-6、长征七号运载火箭,其中的长征七号运载火箭是为满足载人航天工程发射货运飞船的迫切需求而优先发展的中型运载火箭。

长征七号火箭的最早原型是长征二号H型,即利用长征二号F运载火箭的成熟技术,在大体不变的情况下换成新研制的液氧煤油发动机,即换发型(H型)。在同一时间上,研制的长征五号系列运载火箭也分为大、中、小三型,其中3.35米直径的中型与长征二号H型有一定的技术和用途重叠性。最后决定研制一种新型中型火箭,其综合长征二号的成熟技术又同时运用长征五号的新技术,并赋予新的编号“长征七号”。

据估计,我国2020年前需要发射的卫星中1吨以下的卫星占45%,1—4吨的卫星占30%,5吨以上的占25%,其中近地轨道太阳同步轨道的卫星主要是4吨以内的遥感卫星,更重的航天器就是神舟载人飞船和天舟货运飞船,而地球静止轨道的卫星1—4吨和5吨以上的基本相当,不过随着早期东方红三号卫星平台的淡出,GEO轨道卫星将更多的以大质量的东方红四号和五号为主。从发射需求预测看,长征七号火箭将是用途最广泛使用最频繁的火箭。

设计原则

基本型

以满足载人航天工程后续任务要求的长征七号为基本型,论证中型火箭其他构型的方案。

系列化

以基本型为基础,通过调整助推器个数或种类和增加上面级三子级实现中型火箭的系列化。如:后续型号从二级半发展成三级半,从全煤发动机发展成上面级为氢氧级(长征七号20(HO)型)等等。

继承性

充分继承新一代大型运载火箭和在役运载火箭的已有研制成果;所有构型使用的液体发动机均基于我国已有或正在研制的液氧煤油和液氢液氧发动机;固体助推器基于正在研制的120吨推力的固体发动机。如:长征七号继承了长征七号F型的成熟技术,液氧煤油发动机采用与CZ-5使用同型号的YF-100发动机和CZ-6使用的同型号的YF-115发动机。

适应性

优先发展的构型之间运载能力梯度合理,基本满足未来中型有效载荷的不同任务的发射需求。长征七号的运力区间从1吨到15吨,轨道覆盖从LEO、SSO、GTO、GEO等不同轨道。

经济性

为满足大量的中等运力发射需求,所发展的构型应满足经济性要求,努力降低发射成本。如:CZ-2的推进剂为有毒肼类燃料,长征七号的推进剂为无毒煤油,价格仅为前者的三十分之一。

火箭子型号

长征七号基本型

长征七号运载火箭是我国新一代中型运载火箭,主要用于载人空间站工程,并发射货运飞船。 长征七号运载火箭为全液氧煤油火箭,使用新型YF-100、YF-115液氧煤油发动机。芯一级采用3.35米直径,安装两台推力为1200KN的YF-100发动机,发动机双摆;捆绑4个2.25米直径的助推器,分别安装单台YF-100液氧煤油发动机,发动机单摆;芯二级采用4台YF-115单机推力为180KN液氧煤油发动机并联,采用两机固定、两机双摆实现控制。继承改进型CZ-2F火箭的整流罩,整流罩直径4.2米,在发射场整流罩与有效载荷整体垂直运输、吊装。火箭总长53.1米,起飞质量约594吨,起飞推力7200KN。运载能力按轨道高度200/400千米、轨道倾角42。计算运力达13.5吨。

长征七号发展型

为了描述问题的方便,在此对中型火箭构型的命名进行约定:名称为长征七号XYZ,代号中的X代表级数,Y代表助推器个数,Z代表助推器类型,对有固体助推器的构型用S表示,对液体助推器省略。对有上面级状态增加(SM)区分;对芯二级采用氢氧发动机的构形,增加(HO)加以区分。如捆绑2个2米直径的固体助推器、芯二级采用氢氧发动机的两级构型命名为长征七号22S(HO)。按照上述命名规则,基本型长征七号的代号为长征七号24,简称为长征七号。

动力系统

YF-100液氧煤油发动机

长征七号四个助推器,每个使用一台YF-100液氧煤油发动机(单摆);火箭芯一级使用两台YF-100液氧煤油发动机(双摆)。

性能参数:

YF-100采用分级燃烧循环,富氧预燃。

地面推力:1199.19千牛 (122.3吨)

地面比冲:2942.0米/秒(300秒)

真空推力:1339.48千牛 (136.7吨)

真空比冲:3286.2米/秒(335秒)

液氧流量:296.39千克/秒

煤油流量:113.31千克/秒

总流量:409.70千克/秒

混合比:2.6

喷口面积:1.406平方米

喷口直径:1.338米

喷管面积比:35

推力调节:65%~100%

长3米,重1.9吨

助推器试车(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)

芯一级试车(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液氧煤油发动机

长征七号火箭芯二级由四台YF-115液氧煤油发动机组成,其中两台不摆动,两台双摆。

性能参数:

分级燃烧循环,富氧预燃。

地面推力:15吨

真空推力:18吨

真空比冲:3349米/秒

燃烧室压力:12Mpa

混合比:2.5

喷管出口直径:946mm

高度:2325mm

喷管面积比:88

推力调节范围:80%至100%

混合比调节范围:±8%

循环方式:补燃循环

研制时间:2002年至2014年

芯二级试车:第一次(于2014年8月29日完成)

研制团队

设计团队

总设计师:范瑞祥

副总设计师:程堂明

总体主任设计师:陈风雨

设计人员:扈晓斌、李彩霞

管理团队

总指挥:吕级三

副总指挥:张涛

动力系统前端指挥:魏一

动力系统后端指挥:邓新宇

研制进度

2011年11月,长征七号正式全面进入初样研制阶段

2012年2月,长征七号运载火箭发动机抽真空系统顺利通过发动机试车试验

2012年5月,120吨级液氧煤油发动机工艺验收试车圆满成功

2012年10月,长征七号首个氧贮箱下架

2012年11月,火箭增压输送系统半数阀门完成总装

2012年12月29日,长征七号二级动力系统飞行状态首次四机并联发动机试车获得成功

2013年2月,长征七号由“初样”转入“试样”阶段

2013年3月,长征七号运载火箭首个芯级贮箱下线

2013年3月,长征七号火箭助推氧化剂箱体完成并下架

2013年10月,长征七号火箭首个助推器完成总装

2013年10月,长征七号火箭低温箱底通过强度考核

2013年11月13日,长征七号火箭助推器试车成功

2013年11月,长征七号首个一级试验箭体开始总装

2013年12月17日,长七火箭助推器第二次动力系统试验成功

2014年1月,长征七号火箭二级煤油箱底通过验证

2014年1月,长征七号运载火箭控制系统地面测发控设备交付

2014年2月,长征七号火箭首个芯一级箭体总装全面展开

2014年3月,航天科技集团研制长七火箭携飞船开展联合试验

2014年3月,中国新一代运载火箭联合指挥部成立

2014年4月,中国长征七号火箭首个芯二级动力试车箭开始总装

2014年4月19日,长征七号火箭芯一级动力系统第一次试车取得成功

2014年5月,长征七号运载火箭首个整流罩在一院211厂下架并顺利完成合罩

2014年6月16日,长征七号火箭芯一级动力系统第二次试车取得成功

2014年6月,18吨液氧煤油发动机单次1500秒长程热试车取得成功

2014年6月,长征七号活动发射平台在海南完成首次行走试验

2014年8月,长征七号运载火箭转阶段研制全面展开

2014年8月,长征七号火箭首次助推分离试验获成功

2014年8月29日,长征七号运载火箭芯二级动力系统试车圆满成功

2014年9月,长征七号运载火箭合练箭开始全面总装

2014年9月,长征七号运载火箭发射平台安装、调试完毕

2015年1月,长征七号在海南进行发射场联合演练

2015年9月,长征七号在天津进行模态试验

首飞时间

长征七号运载火箭于2016年6月25日在海南文昌航天发射中心发射。

长征七号运载火箭
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最新更新:2016-06-26 08:35
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