長征七号運載火箭

長征七号運載火箭

新型液體燃料運載火箭
長征七号運載火箭(英文:Long March 7,縮寫:CZ-7),是中國運載火箭技術研究院(航天一院)為總體研制單位研制的新型液體燃料運載火箭。其前身是長征二号F換型運載火箭(縮寫:CZ-2F/H)。長征七号運載火箭于2016年6月25日從中國文昌航天發射場首次成功發射,這也是文昌航天發射場的首次發射任務。預計到2021年火箭各項技術趨于成熟穩定時,将逐步替代現有的長征二号、三号、四号系列,承擔中國80%左右的發射任務。截至2019年4月24日,長征七号運載火箭正在進行正(試)樣産品組批生産[1]。
    中文名:長征七号運載火箭(CZ-7) 外文名: 别名: 英文名:LM-7或Long March 7 制造商:中國運載火箭技術研究院 制造國家:中華人民共和國 高度:53.1米 質量:594噸 級數:兩級半 現況:首飛成功 發射場:中國海南航天發射場 首次發射:2016年6月25日20時 LEO運載能力:13.5噸 GTO運載能力:7000千克 起飛推力約:720噸 助推器:4*120噸推力單擺YF-100發動機 第一級:2*120噸推力雙擺YF-100發動機 第二級:4*18噸推力雙機雙擺YF-115發動機

研制原因

2020年前我國将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、CZ-7運載火箭,其中的CZ-7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。

長征七号火箭的最早原型是長征二号H型,即利用長征二号F型的成熟技術,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,研制的長征五号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号H型有一定的技術和用途重疊性。最後決定研制一種新型中型火箭,其綜合長征二号的成熟技術又同時運用長征五号的新技術,并賦予新的編号"長征七号"。

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%,其中近地軌道和太陽同步軌道的衛星主要是4噸以内的遙感衛星,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,不過随着早期東方紅三号衛星平台的淡出,GEO軌道衛星将更多的以大質量的東方紅四号和五号為主。從發射需求預測看,長征七号火箭将是用途最廣泛使用最頻繁的火箭。

發展原則

基本型

以滿足載人航天工程後續任務要求的CZ-7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:後續型号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。

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:CZ-7繼承了CZ-7F型的成熟技術,液氧煤油發動機采用與CZ-5使用同型号的YF-100發動機和CZ-6使用的同型号的YF-115發動機。

适應性

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。長征七号的運力區間從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,CZ-7的推進劑為無毒煤油,價格僅為前者的三十分之一。

型号方案

CZ-7基本型

CZ-7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。CZ-7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,安裝兩台推力為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,分别安裝單台YF-100液氧煤油發動機,發動機單擺;芯二級采用4台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。

CZ-7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CZ-7XYZ,代号中的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。對有上面級狀态增加(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CZ-722S(HO)。按照上述命名規則,基本型CZ-7的代号為CZ-724,簡稱為CZ-7。

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。

發射設備

發射場

文昌衛星發射場于2009年9月14日開工建設,在這之前文昌市政府聯合相關單位專門成立了“文昌航天發射場”辦公室,征用了16000畝土地用于發射場的建設,市區距離發射場隻有30來公裡。

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;三是沿海與内陸相結合;四是高低緯度相結合;五是各種射向範圍相結合。

發射工位

文昌衛射場建有兩個發射工位,一個是發射長征五号的101工位,還有一個是發射長征七号的102工位。

發射平台

長征七号發射平台由中國航天科技集團公司一院15所和519廠安裝調試,“長七”發射平台主體結構長26米,寬23米,高8.7米。

研制團隊

設計團隊

總設計師:範瑞祥

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:王小軍

副總指揮:張濤

動力系統前端指揮:魏一

動力系統後端指揮:鄧新宇

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