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长征七号遥一运载火箭点火起飞
2016年6月25日20时,在中国文昌航天发射场2号工位,“长征七号”遥一运载火箭/“远征一号甲”上面级点火发射,此后将多用途飞船缩比返回舱等多个载荷送入近地轨道。本次任务是文昌发射场的首次发射任务,也是“长征七号”运载火箭的首飞,2026年6月25日“长征七号”迎来首飞10周年。
长征五号系列的早期成员
“长征七号”为中国新一代“长征”运载火箭最初规划的“长征五号”系列运载火箭的中型型号。该箭助推级、芯一级、芯二级分别采用了原“长征五号”系列的直径2.25米液氧煤油模块、直径3.35米液氧煤油模块、直径3.35米芯二级液氧煤油模块,对应的就是原“长征五号”系列下属的中型二级半运载火箭。
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由于规划调整,“长征七号”与“长征六号”一道从初始“长征五号”系列火箭划分出来,分别形成单列的中型型号和小型型号,走上了独立发展的道路。
曾经的载人火箭
“长征七号”立项时的设计定位是“长征二号F”煤油换发版(CZ-2F/H),各级段沿用“长征二号F”相同直径箭体,主发动机全部替换为液氧煤油发动机。该箭最初计划用于(“神舟”)载人飞船和(“天舟”)货运飞船发射任务,后改为专门承担货运飞船发射任务。
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长征七号遥十一
“长征七号”采用两级半构型,助推级采用4枚直径2.25米助推器,各配备1台单摆的YF-100液氧煤油发动机;芯一级直径3.35米,配备2台双摆的YF-100发动机;芯二级直径3.35米,配备4台YF-115发动机(2台双摆、2台不摆);整流罩采用与“长征二号F”T同款的直径4.2米整流罩。
“长征七号”全箭高53.075米,起飞质量约597吨,起飞推力727吨,其近地轨道(LEO)运力约14吨,运载系数约2.35%,700千米圆形太阳同步轨道(SSO)运力5.5吨。
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长征七号遥十一
“长征七号”基于载人火箭标准打造,可靠性指标达到0.98,也使得该箭采用了高冗余设计,飞控计算机等关键设备采用多重备份,这些显著增加了火箭自重。同时,为适应文昌发射场风力大、雨水多的气候条件,“长征七号”采用了针对性设计。全箭采用防水设计,具备中雨发射能力;强化抗风能力,该箭具备8级风转运和十年一遇风力环境发射能力。这些为适应天气环境而采取的附加设计也一定程度增大了箭体质量。
“长征七号”可靠性达到了0.9871,助力10年间11次发射任务全部稳稳成功。同时,高冗余设计和防风防水设计使得火箭自重偏大,进而导致运载系数偏低。在新一代“长征”运载火箭当中,“长征七号”2.35%的近地运载系数属于偏低的水平。
新一代长征火箭的基本型
“长征七号”是新一代“长征”运载火箭首款中型火箭和首飞捆绑型号,该箭采用了“模块化、组合化、系列化”设计思路研制,并根据任务需求衍生了不同的任务型号。
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长征七号甲遥二十
高轨火箭“长征七号甲”。基于“长征七号”加装直径3米氢氧末级(芯三级),并进行适应性改进,形成高轨火箭“长征七号甲”。该箭对应原“长征五号”系列采用三级半构型、配备氢氧末级的中型高轨运载火箭,主要用于地球中高轨发射任务,计划用于接替上一代高轨专列“长征三号乙”。
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长征八号遥九
低轨星座专列“长征八号”系列。基于“长征七号”起飞级,去掉对角位置上的一对助推器,加装直径3米氢氧末级,形成2助推两级半构型的“长征八号”基本型。“长八”基本型去掉双助推形成“长征八号”单芯级构型。在“长八”基本型基础上将末级替换为直径3.35米氢氧末级(芯二级),形成“长征八号甲”。“长征八号”系列主要用于低轨星座组网等发射任务。
在新一代“长征”火箭序列中,“长征七号”是“长征七号”系列和“长征八号”系列型谱发展的技术基础,支撑发展了两个系列的5个火箭型号,是名副其实的新一代长征火箭基本型。
长征十号甲将接替长征七号发射天舟飞船
目前,“长征七号”主要用于执行“天舟”货运飞船发射任务,是天宫空间站货运专列。随着天宫空间站进入常态化运营阶段,降本增效摆在了更加突出的位置,作为一次性运载火箭,“长征七号”虽然可靠性高、入轨精度高,但是成本不够低,想要降低货运发射成本还需另谋出路,改用可复用火箭是最佳选择之一。
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左起:长征十号甲货运版、载人版
“长征十号”系列包括两个载人航天型号四个构型,其中“长征十号甲”货运构型用于发射“天舟”货运飞船。“长征十号甲”货运构型采用两级串联构型,一级支持多次回收复用。该箭高度66.4米,箭体直径5米,起飞质量约750吨,一次性状态下近地轨道(LEO)运力20吨级,一级回收状态下,近地轨道运力不小于14.2吨。回收状态下,“长征十号甲”货运版可覆盖“天舟”飞船满载发射需求,且发射成本更低,将对“长征七号”形成替代关系。而“长征七号”则需另谋出路。
结语
“长征七号”始于载人发射,用于货运发射,又将被“长征十号甲”货运版替代,其角色在不断的转变。作为新一代“长征”火箭基本型,通过共用芯一级和助推器,并随着“长征七号甲”和“长征八号”系列发射频次的提升,“长征七号”火箭的发射成本将进一步降低。而当“长征七号”退出载人航天任务时,通过简化配置、箭体减重,还能大幅提升运载能力和运载效率,并降低单位质量发射成本,成为一型运力较大、成本较优、可靠性足够高的运载火箭。
面向低轨任务,“长征七号”能提供较大的太阳同步轨道运力和近地轨道运力,支持低轨星座批量组网、大型低轨遥感卫星发射,将能有效覆盖低轨范围军、民、商卫星发射需求。所以,即便未来数年出现角色转换,“长征七号”将依然是中国运载火箭的主力型号之一,能提供成本适度的优质发射服务。
作者:木兰星舟
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