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揭秘中国新一代中型运载火箭——长征七号

3716人已浏览 时间 : 2016-06-26 08:52:54

导语:6月25日晚,我国在新建的海南文昌航天发射场用全新研制的长征七号运载火箭托举“升级版”太空摆渡车——远征一号甲上面级,将多用途飞船缩比返回舱等多种载荷成功送入预定轨道,拉开了我国载人航天工程空间实验室任务的序幕。

6月25日晚,我国在新建的海南文昌航天发射场用全新研制的长征七号运载火箭托举“升级版”太空摆渡车——远征一号甲上面级,将多用途飞船缩比返回舱等多种载荷成功送入预定轨道,拉开了我国载人航天工程空间实验室任务的序幕。

长征七号于海南文昌成功点火发射

“首秀”成功的长征七号运载火箭,是为我国载人空间站工程发射货运飞船而全新研制的新一代无毒无污染、高可靠、高安全的中型运载火箭,未来还将运输载人飞船“载人”进入太空,成为中国航天发射的主力型火箭,提升进入空间的能力。

长征七号新在哪里?

运载能力为以往火箭1.5倍

长征七号运载火箭长53.1米,芯级直径3.35米,捆绑4个直径2.25米的助推器,起飞质量597吨。

负责总研制火箭的中国航天科技集团一院的专家介绍,长征七号是我国目前运载能力最大的火箭,运载能力达到近地轨道13.5吨,是以往火箭的1.5倍,达到国外同类火箭先进水平。

长征七号是我国目前发射占位最短的火箭。为了适应海南多台风的特点,也为了未来的高密度发射准备,长征七号需要具备在发射区快速发射的能力,简单准备后就能够发射,形象说就是“即到即打”。

长征七号是我国首次在海洋环境发射火箭,海南发射场与内陆发射场最大的不同是湿热多雨、台风频繁的海洋气候,而火箭上的许多精密仪器对外界环境非常敏感,长征七号具备在海南复杂气象、气候环境下全天候的发射能力,形象地说就是“想打就打”。

火箭专家介绍说,长征七号是我国第一枚揭开神秘面纱的“全数字火箭”,火箭设计从纸质“连环画”变成了“3D电影”。长征七号采用全数字化手段完成研制,打通了从设计到制造的全三维流程。全研制流程没有一张纸质图纸,在生产加工阶段火箭实现了“一键式”加工,极大地提升了生产质量和效率。在试验、装配阶段,“数字火箭”应用了“虚拟现实技术”,对火箭进行虚拟装配、虚拟试验,真实模拟火箭实际装配和试验环境,提前预见可能发生的问题,确保了火箭试验、装配“一次成”。长征七号的首飞成功,代表了我国近60年运载火箭研制领域的最高水平,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。

长征七号25日晚成功点火发射

可在8级大风和中雨条件下发射

长征七号的优异性能,来自于多个创新。

新动力让火箭更“环保”。长征七号采用我国具有自主知识产权的两种新型液氧煤油发动机,推力提高了60%,起飞推力达到730吨,平均成本仅为常规推进剂的十分之一强,降低了成本提高了火箭性能。

在结构和布局方面,长征七号外形和现有火箭体型差别不大,更给人“又高又苗条”的美感。为了储存更多的燃料,提供更强的动力,它的助推器长约27米,接近现役火箭助推器长度的2倍,因此力学特性十分复杂、飞行控制难度极大。传统火箭固定助推器需要两个捆绑点,而长征七号又增加了一个捆绑点,相对现役火箭的捆绑方案,载荷、捆绑装置等设计难度大大增加,但可靠性大幅提升。

火箭复杂的结构,给火箭的“大脑”控制系统也带来了全新的挑战,为了更好地控制火箭的飞行过程,将航天器精确送入轨道。长征七号是按照载人航天标准设计的火箭,控制系统和增压系统实现了冗余,设计可靠性得到大幅提高。我国火箭控制系统已向全面数字化控制模式发展。

新环境提高火箭适应性。海南发射场气候潮湿,降水量大。长征七号具备在8级大风和中雨条件下发射的能力。为此,在火箭研制之初,设计团队就将“防水”工作列为重中之重。例如在部段对接处、细小的孔径和缝隙处都要做防水处理。长征七号也沿用了过去长征火箭家族3.35米直径的设计,既可以满足海南发射场发射要求,同时也可以通过陆路运输运往内陆发射场进行发射,发射适应性更强。

火箭在发射场进行的垂直总装、垂直测试、垂直转场,被称为“三垂模式”。现役火箭中采用的“三垂模式”,其箭地连接工作在技术区和发射区要进行两次,而长征七号采用的“新三垂模式”,仅一次对接就可以完成工作,状态的一致性更好,转至发射区以后出现故障的概率更低,有效提高了发射的可靠性。同时也缩短了发射工作时间,降低了火箭转场后遇到恶劣天气再返回技术区的情况发生。

在海南国际旅游岛发射的长征七号也是一枚绿色火箭,“绿色能源、绿色材料、绿色工艺”。其中,绿色能源是指火箭全部采用先进的无毒无污染液氧煤油推进剂。

可用于发射新一代载人飞船

长征七号火箭完成此次首飞任务之后,未来将承担我国首个空间货运飞船——天舟一号的发射,为我国长期有人照料的空间站搭建起“天地运输走廊”。未来成熟后将成为新一代载人火箭,用于发射新一代载人飞船。

火箭专家说,作为我国新一代中型运载火箭的基本构型,长征七号也将是我国未来航天发射任务的“主力军”,未来将成为在役主力火箭的“接班人”,肩负着长征火箭技术进步和更新换代的历史重任。

按照载人航天的标准研制,长征七号具有高性能、高可靠的显著优势,应用前景十分广阔,可以简单地概括为“近期载货,远期载人;多种改型、全面覆盖”。除了完成多次货运飞船发射任务外,长征七号通过飞行考核验证后,还将具备执行载人飞船发射的能力。通过简单的适应性改造,它在短期内就可实现发射高、中、低轨各种应用卫星的能力,以满足当前国内外主流卫星发射市场的迫切需求。

对于火箭迷们来说还有值得关注的是,俗称中国大火箭的长征五号运载火箭将于今年下半年实施首飞,这枚火箭是我国目前研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程。

长征五号火箭起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,与国际上主流运载火箭的运载能力相当,将承担发射嫦娥五号、空间站核心舱以及火星探测等具有里程碑意义的国家重大专项工程任务。未来,长征五号的首飞成功将大幅提高我国进入太空的能力。

在中国火箭家族谱系中,长征五号、长征七号、长征六号火箭将形成大、中、小系列化、梯度合理、型谱完善的我国新一代运载火箭体系。

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