• 正在加载中...
  • 长征七号运载火箭

    长征七号运载火箭(英文:Long March 7,缩写:CZ-7),是中国运载火箭技术研究院(航天一院)为总体研制单位研制的新型液体燃料运载火箭。其前身是长征二号F换型运载火箭(缩写:CZ-2F/H)。长征七号是中国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的新一代中型运载火箭。长征七号采用“两级半”构型,箭体总长53.1米,芯级直径3.35米,捆绑4个直径2.25米的助推器。近地轨道运载能力不低于14吨,700公里太阳同步轨道运载能力达5.5吨。长征七号运载火箭于2016年6月25日中国文昌航天发射场首次成功发射,这也是文昌航天发射场的首次发射任务。预计到2021年火箭各项技术趋于成熟稳定时,将逐步替代现有的长征二号、三号、四号系列,承担中国80%左右的发射任务。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 长征七号运载火箭(CZ-7) 制造国家: 中华人民共和国
    高度: 53.1米 质量: 594吨
    级数: 两级半 发射场: 中国海南航天发射场
    首次发射: 2016年6月25日20时 LEO运载能力: 13.5吨
    GTO运载能力: 7000千克 起飞推力约: 720吨
    现况: 首飞成功 英文名: LM-7或Long March 7
    制造商: 中国运载火箭技术研究院
    助推器: 4*120吨推力单摆YF-100发动机 第一级: 2*120吨推力双摆YF-100发动机
    第二级: 4*18吨推力双机双摆YF-115发动机
    本词条内容尚未完善,欢迎各位编辑词条,贡献自己的专业知识!

    目录

    研制背景/长征七号运载火箭 编辑

    长征七号运载火箭长征七号运载火箭

    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、CZ-7运载火箭,其中的CZ-7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型的成熟技术,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%,其中近地轨道和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。

    发展原则/长征七号运载火箭 编辑

    基本型
    以满足载人航天工程后续任务要求的CZ-7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(CZ-734型),从全煤发动机发展成上面级为氢氧级(CZ-720(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:CZ-7继承了CZ-7F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,CZ-7的推进剂为无毒煤油,价格仅为前者的三十分之一。

    技术特点/长征七号运载火箭 编辑

    应用新技术96项比例超70%
    长征七号火箭为我国新一代中型运载火箭,由中国运载火箭技术研究院负责总研制。据其介绍,长征七号火箭是为了满足我国载人空间站工程发射货运飞船以及未来载人火箭更新换代需求而研制的。长征七号火箭的首飞成功,标志着我国新一代运载火箭研制取得重大突破,将大幅提升我国进入空间的能力。
    火箭采用“两级半”构型,总长53.1米,芯级直径3.35米,捆绑4个直径2.25米的助推器,起飞重量597吨,运载能力近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨,达国外同类火箭先进水平。
    据长征七号火箭副总设计师程堂明介绍,长征七号火箭芯级直径3.35米,虽然与现役火箭芯级尺寸相同,但长征七号火箭是一型全新的火箭。其中,火箭的发动机系统、增压输送系统、控制系统、测量系统、伺服系统、结构系统等都是全新的。如果把长征七号火箭比作人体,那么它有着全新的心脏、大脑、骨骼和中枢神经等。
    据了解,长征七号火箭研制应用了96项新技术,其中重大关键技术12项,新技术比例超过70%。
    设计阶段采用数字化手段
    长征七号火箭是我国第一型“数字火箭”,采用全数字化手段研制。在设计阶段,火箭图纸从纸质“连环画”变成了“3D电影”;在火箭制造中,实现了“一键式”加工,大幅提高了加工质量和效率;在试验、装配阶段,应用了“虚拟现实技术”,提前预见可能发生的问题,确保火箭试验、装配“一次成”。
    同时,长征七号火箭代表了我国近60年运载火箭研制领域的最高水平,其首飞的成功标志着我国新一代运载火箭在数字化设计能力上已跻身国际先进行列。
    使用液氧煤油无毒无污染
    长征七号火箭使用的是液氧煤油推进剂,无毒、无污染,清洁环保。而且,相比使用常规推进剂的发动机,液氧煤油发动机比冲提高20%,推力提高60%,其推进剂平均成本仅为常规推进剂的1/10。
    长征七号火箭的首飞成功,使我国中型运载火箭近地轨道的运载能力由8.6吨提高至13.5吨,达国外同类火箭先进水平。
    从外形上看,长征七号火箭和我国现役火箭体型差别不大,但为了储存更多的燃料,提供更强的动力,它的助推器加长到约27米,接近现役火箭助推器长度的2倍。
    火箭燃料加注可停放24小时
    长征七号火箭在海南发射场合练,低温燃料加注后成功停放24小时,创下了低温燃料停放时间最长纪录。新一代运载火箭有多种发射任务需求,停放24小时,可为成功发射争取更多有利时间,提高火箭发射的可靠性。
    低温燃料不仅温度极低,且易燃易爆易蒸发,停放中的火箭就像“炸弹”,不仅工作人员要在低温环境中作业,箭体上部分仪器设备也要面临低温环境的考验。且在加注后停放的24小时内,需补加3至5次。
    “防水”设计渗透到每个细节
    现役火箭发射选择窗口时都会避开雷雨天,而新一代运载火箭则能实现中雨发射,这是因为新一代运载火箭是做了“防水”设计的。海南文昌发射场气候潮湿,降水量大,全年12小时内降水5毫米至15毫米的中雨较多。火箭不仅要防雨水,还有箭体表面、管路上的冷凝水也会影响到正常发射。因此,对火箭防水的设计渗透到了每一个细节。如在部段对接处、细小的孔径和缝隙处都要加密封条、涂硅橡胶等。而平衡整流罩内外压力的排气孔也做了专门的防水措施。
    防风减载装置可抗八级大风
    在国内主要的4个发射场中,除海南文昌发射场外,其他的发射场都在内陆,风速随距地面高度的变化不大。但文昌发射场不同,距地面五六十米高的地方风速要远高于地面风速。“地面感受到的是微风,火箭一级的地方可能就是‘大风’了。我们将这种随距地面高度而变化的风称为‘浅层风’。”研制人员说,这给“长征七号”垂直转场增加了难度。
    为提升抗风能力,火箭装上了“防风减载装置”,即使遇到8级大风的天气,依旧可以转场,其抗风能力超过现役火箭。
    将用于发射新一代载人飞船
    此次是按照载人火箭的标准设计的,控制系统和增压系统实现了冗余,可靠性设计指标达0.98,达国际先进水平。其中,火箭控制系统创新采用了143项智能控制软件,是现役火箭软件使用量的30倍以上,大大提高了控制精确度。长征七号火箭成熟后将成为我国新一代载人火箭,用于发射新一代载人飞船。
    长征七号运载火箭首飞,是载人航天工程空间实验室飞行任务的开局之战,实现了“成功首飞”的预定目标,为后续任务打下了坚实基础。此次发射,旨在验证长征七号运载火箭设计正确性和各项性能指标,考核海南文昌航天发射场系统执行任务能力,检验工程相关系统间的协调性和匹配性。

    型号系列/长征七号运载火箭 编辑

    基本型

    长征七号发展型号图表1长征七号发展型号图表1
    CZ-7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。 CZ-7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。

    发展型

    长征七号优先发展型号表2长征七号优先发展型号表2
    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CZ-7XYZ,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CZ-722S (HO)。按照上述命名规则,基本型CZ-7的代号为CZ-724,简称为CZ-7。

    根据火箭级数不同助推器个数不同是否与上面级组合等,中型运载火箭可构建几十余种构型表1列出了可能组合中的几类典型构型。

    优先发展型号

    长征七号优先发展型号图册长征七号优先发展型号图册
    在论证过程中,对两级(半)状态的LEO、SSO运载能力,两级半与上面级组合的状态的SSO运载能力,三级半状态的GEO运载能力进行了分析。LEO,SSO和GEO轨道特征如下:LEO轨道倾角42,近地点200千米,远地点400千米(空间站轨道);SSO:高度700千米; GEO:标准地球同步轨道。

    ①对于中型运载火箭,基本型CZ-7既可满足载人航天工程发射货运飞船的需要,也能参与主战场LEO和SSO有效载荷的发射;研制成功后能为中型运载火箭其它构型的发展奠定良好的基础。

    ②在中型运载火箭的可能构型中,利用CZ-7的一级和现有CZ-3A系列的三级组合的两级无助推器构型CZ-720 (HO),以及在CZ-720 (HO)基础上捆绑固体助推器的构型CZ-722S (HO),可满足未来大部分SSO轨道卫星的发射需要;这两型火箭能同时适应在酒泉太原海南卫星发射场发射,能兼顾LEO、SSO、GEO三种轨道的发射,具有适应性强继承性好扩展性好的特点,应优先考虑该构型的发展。

    ③对于发射GEO有效载荷的火箭选择,在CZ-7基础上增加CZ-3A系列的三子级的构型CZ-734GEO运载能力可达7吨,基本能满足GEO现有平台和未来新平台标准型的要求,应优先考虑该构型的发展;在CZ-734的基础上去掉两个助推器的CZ-732的CEO运载能力约4.5吨,结合未来GEO卫星的实际需求适时考虑该构型的发展。

    综上所述,中型运载火箭优先发展的4个构型包括:CZ-7、CZ-720 (HO)、CZ-722S (HO)以及CZ-734以上4个主要构型形成了一个运载能力复盖较为全面的中型运载火箭系列,中型运载火箭运载能力复盖情况,LEO轨道运载能力复盖5.5-7.5-13.5吨; SSO轨道运载能力复盖2.9-4.4-5.5吨; GTO轨道运载能力复盖1.5-2.4-4.5-7.0吨。

    基本参数/长征七号运载火箭 编辑

    外型及规格
    高度/米53.075
    芯级直径/米3.35
    助推器直径/米2.25
    起飞质量/吨约597
    级数2.5
    起飞推力/吨约735
    起飞推重比1.23
    可靠性0.98
    运载能力
    目标轨道轨道高度/千米轨道倾角/°运载能力/吨典型载荷
    LEO200×4004214天舟一号
    SSO500×500987.5
    600×600986.5
    700×70098
    5.5
    备注:
    1. 长征七号发射场位于中国文昌卫星发射中心,纬度19°19′00.18″N。
    2. 轨道缩写对照:
      LEO:Low Earth orbit,近地轨道
      SSO:Sun-synchronous orbit,太阳同步轨道
    火箭参数

    助推器×4第一级第二级整流罩
    长度/米26.90325.08515.445N/A
    直径/米2.253.353.354.2
    起飞质量/吨约77.5×4约160约100N/A
    推进剂液氧/煤油液氧/煤油液氧/煤油无此结构
    发动机单台单摆YF-100×4两台双摆YF-100
    两台双摆YF-115
    两台不摆动YF-115
    海平面推力/千牛(吨)
    1199.19(122.3)×42398.38(244.6)600(61.2)
    真空推力/千牛(吨)
    1339.48(136.7)×42678.96(273.4)720(73.47)
    海平面比冲/米每秒(秒)
    2942.0(300)2942.0(300)N/A
    真空比冲/米每秒(秒)3286.2(335)3286.2(335)3349(342)
    发射时序
    时间参数名称备注
    -7.5s点火
    0起飞
    +15s程序转弯
    +174s助推器发动机关机,助推器分离
    +188s芯一级发动机关机,一二级分离一级完成任务,由二级继续完成发射任务 
    +191s芯二级发动机点火
    +215s抛整流罩
    +573s二级固定发动机关机两台不摆动YF-115发动机关机
    +599s二级摆动发动机关机两台双摆YF-115发动机关机
    +603s级箭分离或船箭分离/星箭分离

    动力系统/长征七号运载火箭 编辑

    YF-100

    YF-100YF-100
    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

    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:

    YF115YF115

    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)

    发射设备/长征七号运载火箭 编辑

    发射场

    发射场设施设备照片发射场设施设备照片

    文昌卫星发射场于2009年9月14日开工建设,在这之前文昌市政府联合相关单位专门成立了“文昌航天发射场”办公室,征用了16000亩土地用于发射场的建设,市区距离发射场只有30来公里。

    文昌新建航天发射场有“五大理由”:一是地理位置优越;二是大型运载火箭可以海上运输;三是沿海与内陆相结合;四是高低纬度相结合;五是各种射向范围相结合。

    发射工位

    文昌卫射场建有两个发射工位,一个是发射长征五号的101工位,还有一个是发射长征七号的102工位。

    发射平台

    长征七号发射平台由中国航天科技集团公司一院15所和519厂安装调试,“长七”发射平台主体结构长26米,宽23米,高8.7米。

    研制团队/长征七号运载火箭 编辑

    设计团队

    范瑞祥总师范瑞祥总师

    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:王小军

    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/长征七号运载火箭 编辑

    时间 相关内容 相关单位
    2010年 新一代中型火箭长征七号立项 航天一院(中国运载火箭技术研究院)
    2011年11月 长征七号正式全面进入初样研制阶段 中国航天科技集团公司
    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 航天一院15所
    2012年5月 120吨级液氧煤油发动机工艺验收试车圆满成功 航天六院
    2012年10月 长征七号首个氧贮箱下架 航天一院211厂
    2012年11月 火箭增压输送系统半数阀门完成总装 航天一院
    2012年12月29日 CZ-7二级动力系统飞行状态首次四机并联发动机试车获得成功 航天六院
    2013年2月 长征七号由“初样”转入“试样”阶段 航天一院
    2013年3月 长征七号运载火箭首个芯级贮箱下线 航天一院211厂
    2013年3月 长征七号火箭助推氧化剂箱体完成并下架 航天一院703所
    2013年10月 长征七号火箭首个助推器完成总装 航天一院211厂
    2013年10月 长征七号火箭低温箱底通过强度考核 航天一院211厂
    2013年11月13日 长征七号火箭助推器试车成功 航天六院101所
    2013年11月 长征七号首个一级试验箭体开始总装 航天一院211厂
    2013年12月17日 长七火箭助推器第二次动力系统试验成功 航天六院101所
    2014年1月 长征七号火箭二级煤油箱底通过验证 航天一院211厂
    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 航天九院200厂
    2014年2月 长征七号火箭首个芯一级箭体总装全面展开 航天一院211厂
    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 航天一院211厂
    2014年3月 中国新一代运载火箭联合指挥部成立 航天科技集团公司
    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 航天一院211厂
    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
    航天六院101所
    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 航天一院211厂
    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
    航天六院101所
    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 航天六院101所
    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
    航天一院15所
    2014年8月 长征七号运载火箭转阶段研制全面展开 航天一院
    2014年8月 长征七号火箭首次助推分离试验获成功 航天一院211厂
    2014年8月 中国新一代运载火箭研制队伍誓师 首飞进入冲刺
    航天科技集团公司
    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
    航天六院101所
    2014年9月 长征七号运载火箭合练箭开始全面总装 航天一院211厂
    2014年9月
    长征七号运载火箭发射平台安装、调试完毕
    航天一院519厂
    2015年9月
    长征七号运载火箭完成二级喷水试验 航天一院15所
    ​2015年10月​长征七号芯一级双机200秒试车完成​航天六院
    ​2015年12月​长征七号遥一运载火箭最后一个助推贮箱完成焊接下架​航天211厂
    ​2016年10月​部组件产品已准备到位,正在进行总装工作​航天科技集团[1]

    发射任务/长征七号运载火箭 编辑

    发射列表

    序号运载火箭有效载荷起飞时间轨道发射地点结果
    2016年
    1长征七号 Y1
    远征一号甲上面级
    多用途飞船缩比返回舱
    遨龙一号空间碎片主动清理飞行器
    2个天鸽飞行器
    在轨加注实验装置
    翱翔之星 
    2016.06.25
    20:00:07.413
    LEO
    文昌
    201工位
    成功
    2017年
    2
    长征七号 Y2
    天舟一号货运飞船
    “丝路一号”科学试验卫星
    2017.04.20
    19:41:35.361
    LEO
    文昌
    201工位
    成功
    未来发射计划
    3长征七号 Y3天舟二号货运飞船
    LEO
    --

    首飞任务

    发射入轨
    2016年6月25日20时00分00秒,我国新一代运载火箭长征七号在海南文昌航天发射场点火,20时00分07秒413毫秒,火箭起飞升空。火箭升空约603秒后,载荷组合体与火箭成功分离,进入近地点200千米、远地点394千米的椭圆轨道,长征七号运载火箭首次发射圆满成功。这是长征系列运载火箭的第230次飞行。
    20时38分,遨龙一号与组合体分离。21时42分,由西工大师生设计的小卫星“翱翔之星”成功与“摆渡车”分离,成功进入预定的350千米近地轨道。
    全面实施
    2017年5月14日16时许,中国卫星海上测控部所属远望21号火箭运输船将长征七号运载火箭安全运抵海南文昌清澜港。随后,将由海南文昌航天发射场通过公路运输方式将火箭分段运送至发射场区,按计划进行发射前各项测试准备工作。这标志着长征七号运载火箭首次飞行任务已进入全面实施阶段。[2]

    添加视频 | 添加图册相关影像

    参考资料
    [1]^引用日期:2016-10-31
    [2]^引用日期:2017-05-15

    互动百科的词条(含所附图片)系由网友上传,如果涉嫌侵权,请与客服联系,我们将按照法律之相关规定及时进行处理。未经许可,禁止商业网站等复制、抓取本站内容;合理使用者,请注明来源于www.baike.com。

    登录后使用互动百科的服务,将会得到个性化的提示和帮助,还有机会和专业认证智愿者沟通。

    互动百科用户登录注册
    此词条还可添加  信息模块

    WIKI热度

    1. 编辑次数:38次 历史版本
    2. 参与编辑人数:15
    3. 最近更新时间:2017-05-20 06:32:05

    互动百科

    扫码下载APP