長征七號運載火箭

長征七號發射前(17張)

2020年前中國將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，中國已經立項研製了CZ-5、CZ-6、CZ-7運載火箭，其中的長征七號（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。

長征七號火箭的最早原型是長征二號F/H型，即利用長征二號F型的成熟技術，在大體不變的情況下換成新研製的 ^[7]  液氧煤油發動機，即換髮型（H型）。在同一時間上，研製的長征五號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號H型有一定的技術和用途重疊性。最後決定研製一種新型中型火箭，其綜合長征二號的成熟技術又同時運用長征五號的新技術，並賦予新的編號“長征七號”。 ^{[6]  [8]} 

長征七號火箭為我國新一代中型運載火箭，由中國運載火箭技術研究院負責總研製。據其介紹，長征七號火箭是為了滿足我國載人空間站工程發射貨運飛船以及未來載人火箭更新換代需求而研製的。長征七號火箭的首飛成功，標誌着我國新一代運載火箭研製取得重大突破，將大幅提升我國進入空間的能力。

火箭採用“兩級半”構型，總長53.1米，芯級直徑3.35米，捆綁4個直徑2.25米的助推器，起飛重量597噸，運載能力近地軌道13.5噸、太陽同步軌道5.5噸，達國外同類火箭先進水平。

據長征七號火箭副總設計師程堂明介紹，長征七號火箭芯級直徑3.35米，雖然與現役火箭芯級尺寸相同，但長征七號火箭是一型全新的火箭。其中，火箭的發動機系統、增壓輸送系統、控制系統、測量系統、伺服系統、結構系統等都是全新的。如果把長征七號火箭比作人體，

那麼它有着全新的心臟、大腦、骨骼和中樞神經等。

據瞭解，長征七號火箭研製應用了96項新技術，其中重大關鍵技術12項，新技術比例超過70%。

長征七號火箭是我國第一型“數字火箭”，採用全數字化手段研製。在設計階段，火箭圖紙從紙質“連環畫”變成了“3D電影”；在火箭製造中，實現了“一鍵式”加工，大幅提高了加工質量和效率；在試驗、裝配階段，應用了“虛擬現實技術”，提前預見可能發生的問題，確保火箭試驗、裝配“一次成”。

同時，長征七號火箭代表了我國近60年運載火箭研製領域的最高水平，其首飛的成功標誌着我國新一代運載火箭在數字化設計能力上已躋身國際先進行列。

長征七號火箭使用的是液氧煤油推進劑，無毒、無污染，清潔環保。而且，相比使用常規推進劑的發動機，液氧煤油發動機比衝提高20%，推力提高60%，其推進劑平均成本僅為常規推進劑的1/10。

長征七號火箭的首飛成功，使我國中型運載火箭近地軌道的運載能力由8.6噸提高至13.5噸，達國外同類火箭先進水平。

從外形上看，長征七號火箭和我國現役火箭體型差別不大，但為了儲存更多的燃料，提供更強的動力，它的助推器加長到約27米，接近現役火箭助推器長度的2倍。

長征七號火箭在海南發射場合練，低温燃料加註後成功停放24小時，創下了低温燃料停放時間最長紀錄。新一代運載火箭有多種發射任務需求，停放24小時，可為成功發射爭取更多有利時間，提高火箭發射的可靠性。

低温燃料不僅温度極低，且易燃易爆易蒸發，停放中的火箭就像“炸彈”，不僅工作人員要在低温環境中作業，箭體上部分儀器設備也要面臨低温環境的考驗。且在加註後停放的24小時內，需補加3至5次。

現役火箭發射選擇窗口時都會避開雷雨天，而新一代運載火箭則能實現中雨發射，這是因為新一代運載火箭是做了“防水”設計的。海南文昌發射場氣候潮濕，降水量大，全年12小時內降水5毫米至15毫米的中雨較多。火箭不僅要防雨水，還有箭體表面、管路上的冷凝水也會影響到正常發射。因此，對火箭防水的設計滲透到了每一個細節。如在部段對接處、細小的孔徑和縫隙處都要加密封條、塗硅橡膠等。而平衡整流罩內外壓力的排氣孔也做了專門的防水措施。

中國新一代中型運載火箭總體方案及發展展望(4張)

在國內主要的4個發射場中，除海南文昌發射場外，其他的發射場都在內陸，風速隨距地面高度的變化不大。但文昌發射場不同，距地面五六十米高的地方風速要遠高於地面風速。“地面感受到的是微風，火箭一級的地方可能就是‘大風’了。我們將這種隨距地面高度而變化的風稱為‘淺層風’。”研製人員説，這給“長征七號”垂直轉場增加了難度。

為提升抗風能力，火箭裝上了“防風減載裝置”，即使遇到8級大風的天氣，依舊可以轉場，其抗風能力超過現役火箭。 ^[9] 

此次是按照載人火箭的標準設計的，控制系統和增壓系統實現了冗餘，可靠性設計指標達0.98，達國際先進水平。其中，火箭控制系統創新採用了143項智能控制軟件，是現役火箭軟件使用量的30倍以上，大大提高了控制精確度。長征七號火箭成熟後將成為我國新一代載人火箭，用於發射新一代載人飛船。

長征七號運載火箭首飛，是載人航天工程空間實驗室飛行任務的開局之戰，實現了“成功首飛”的預定目標，為後續任務打下了堅實基礎。此次發射，旨在驗證長征七號運載火箭設計正確性和各項性能指標，考核海南文昌航天發射場系統執行任務能力，檢驗工程相關係統間的協調性和匹配性。 ^[10] 

長征七號運載火箭是中國新一代中型運載火箭，主要用於載人空間站工程，併發射貨運飛船。 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。芯一級採用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，分別安裝單台YF-100液氧煤油發動機，發動機單擺；芯二級採用4台YF-115單機推力為180KN液氧煤油發動機並聯，採用兩機固定、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。 ^[6] 

長征七號中型火箭構型的命名約定：名稱為CZ-7XYZ，代號中的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。對有上面級狀態增加（SM）區分；對芯二級採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、芯二級採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的代號為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 ^[6]  。

長征七號優先發展型號圖冊(4張)

在論證過程中，對兩級（半）狀態的LEO、SSO運載能力，兩級半與上面級組合的狀態的SSO運載能力，三級半狀態的GEO運載能力進行了分析。LEO，SSO和GEO軌道特徵如下：LEO軌道傾角42^。，近地點200千米，遠地點400千米（空間站軌道）；SSO：高度700千米； GEO：標準地球同步軌道。

①對於中型運載火箭，基本型CZ-7既可滿足載人航天工程發射貨運飛船的需要，也能參與主戰場LEO和SSO有效載荷的發射；研製成功後能為中型運載火箭其它構型的發展奠定良好的基礎。

②在中型運載火箭的可能構型中，利用CZ-7的一級和現有CZ-3A系列的三級組合的兩級無助推器構型CZ-720 （HO），以及在CZ-720 （HO）基礎上捆綁固體助推器的構型CZ-722S （HO），可滿足未來大部分SSO軌道衞星的發射需要;這兩型火箭能同時適應在酒泉太原海南衞星發射場發射，能兼顧LEO、SSO、GEO三種軌道的發射，具有適應性強繼承性好擴展性好的特點，應優先考慮該構型的發展。

③對於發射GEO有效載荷的火箭選擇，在CZ-7基礎上增加CZ-3A系列的三子級的構型CZ-734GEO運載能力可達7噸，基本能滿足GEO現有平台和未來新平台標準型的要求，應優先考慮該構型的發展；在CZ-734的基礎上去掉兩個助推器的CZ-732的CEO運載能力約4.5噸，結合未來GEO衞星的實際需求適時考慮該構型的發展。

綜上所述，中型運載火箭優先發展的4個構型包括：CZ-7、CZ-720 （HO）、CZ-722S （HO）以及CZ-734以上4個主要構型形成了一個運載能力覆蓋較為全面的中型運載火箭系列，中型運載火箭運載能力覆蓋情況，LEO軌道運載能力覆蓋5.5-7.5-13.5噸； SSO軌道運載能力覆蓋2.9-4.4-5.5噸； GTO軌道運載能力覆蓋1.5-2.4-4.5-7.0噸。 ^[6] 

長征七號四個助推器，每個使用一台YF-100液氧煤油發動機（單擺）；火箭芯一級使用兩台YF-100液氧煤油發動機（雙擺）。

性能參數：

YF-100(3張)

YF-100採用分級燃燒循環，富氧預燃。

地面推力：1199.19千牛 （122.3噸）

地面比衝：2942.0米/秒（300秒）

真空推力：1339.48千牛 （136.7噸）

真空比衝：3286.2米/秒（335秒）

液氧流量：296.39千克/秒

煤油流量：113.31千克/秒

總流量：409.70千克/秒

混合比：2.6

噴口面積：1.406平方米

噴口直徑：1.338米

噴管面積比：35

推力調節：65%~100%

長度：3米

乾重：1.9噸

助推器試車（167秒）：第一次（於2013年11月13日完成），第二次（於2013年12月17日完成）

芯一級試車（188秒）：第一次（於2014年4月19日完成），第二次（於2014年6月16日完成） ^{[6]  [13-15]} 

長征七號火箭芯二級由四台YF-115 ^[7]  發動機組成，其中兩台不擺動，兩台雙擺。

YF115(3張)

分級燃燒循環，富氧預燃。

地面推力：150千牛（15.3噸）

真空推力：180千牛（18.37噸）

真空比衝：3349米/秒（342秒）

燃燒室壓力：12Mpa

混合比：2.5

噴管出口直徑：946mm

高度：2325mm

噴管面積比：88

推力調節範圍：80%至100%

混合比調節範圍：±8%

循環方式：補燃循環

研製時間：2002年至2014年

芯二級試車：第一次（於2014年8月29日完成） ^{[6]  [15]  [17]  [20-21]} 

發射場設施設備照片(20張)

文昌衞星發射場於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，徵用了16000畝土地用於發射場的建設，市區距離發射場只有30來公里。 ^[22] 

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；三是沿海與內陸相結合；四是高低緯度相結合；五是各種射向範圍相結合。 ^[23] 

文昌發射場建有兩個發射工位，長征五號使用的是101工位，長征七號使用的則是201工位。 ^[24] 

長征七號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。 ^[25-26] 

設計人員(4張)

總設計師：範瑞祥 ^[27] 

副總設計師：程堂明 ^[27] 

副總設計師：劉站國（負責動力）

總體主任設計師：陳風雨 ^[28] 

總體主任設計師：馬忠輝

發射平台主管設計師：黎定仕

設計人員：扈曉斌、李彩霞 ^[27] 

飛行軌道設計師：馬英

總指揮：王小軍

副總指揮：張濤

動力系統前端指揮：魏一 ^[28] 

動力系統後端指揮：鄧新宇 ^[28] 

①級箭分離時軌道參數：200 × 394km× 42.8° ^[63] 

②船箭分離時軌道參數：200.033 × 383.375km × 42.808° ^[64] 

長征七號首飛成功(14張)

2016年6月25日20時00分00秒，我國新一代運載火箭長征七號在海南文昌航天發射場點火，20時00分07秒413毫秒，火箭起飛昇空。火箭升空約603秒後，載荷組合體與火箭成功分離，進入近地點200千米、遠地點394千米的橢圓軌道，長征七號運載火箭首次發射圓滿成功。這是長征系列運載火箭的第230次飛行。 ^{[10]  [18]} 

20時38分，遨龍一號與組合體分離。21時42分，由西工大師生設計的小衞星“翱翔之星”成功與“擺渡車”分離，成功進入預定的350千米近地軌道。 ^[65] 

長征七號運載火箭首次飛行任務，是我國新一代中型運載火箭的首次研製性飛行試驗。為充分發揮長征七號運載火箭首飛的綜合效益，綜合統籌有關需求，長征七號搭載了遠征1A上面級、多用途飛船縮比返回艙、遨龍一號空間碎片主動清理飛行器、天鴿飛行器（2個）、在軌加註實驗裝置和翱翔之星立方星等6項7個載荷。

遠征1A上面級：本身也是一種航天器，具有獨立自主飛行、多次啓動、長時間在軌等特點，由長征七號運載火箭發射進入地球軌道後，能將其他有效載荷從某一軌道送入其他軌道或空間位置。遠征1A的主要任務是：驗證多次啓動、長時間在軌飛行等技術，並作為其它載荷的搭載平台，按程序將遨龍一號、翱翔之星、天鴿飛行器分別“擺渡”到不同的預定軌道，開展相關在軌試驗。

多用途飛船縮比返回艙（以下簡稱返回艙）：多用途飛船縮比返回艙高約2.3米，最大外徑2.6米，總質量約2600千克，採用返回艙加過渡段的兩艙構型，外形為全新的倒錐形，由長征七號搭載升空後在軌飛行時間約20小時。試驗的主要任務是：獲取返回艙飛行氣動力和氣動熱數據，驗證可拆卸防熱結構設計、新型輕量化金屬材料製造等關鍵技術，並開展黑障通信技術試驗，為後續新型載人飛船的論證設計和關鍵技術攻關奠定基礎。 ^[66-67] 

遨龍一號——空間碎片主動清理飛行器：將在前期技術研究和地面試驗的基礎上，以模擬的空間碎片為目標，驗證碎片清除關鍵技術，任務結束後進行鈍化處理。

天鴿飛行器：此次搭載2個天鴿飛行器，將開展在軌信息中繼技術試驗，也可以作為信息中轉站，進行天地信息傳輸。

在軌加註實驗裝置：其作用類似於“空中加油機”，用於在空間軌道上為衞星、空間站等航天器進行氣、液補給，延長航天器的工作壽命。在軌加註實驗裝置與遠征1A上面級不分離，試驗任務結束後再入大氣層燒燬。

翱翔之星立方星：採用標準立方星理念設計，是由西北工業大學研究生及青年教師參與研製的世界首顆12U立方星，質量33千克，在軌工作壽命1年，將開展地球重力場測量、空間抗輻射實驗以及自然偏振光導航技術驗證等一系列創新實驗。 ^[68-69] 

返回艙成功返回並回收(12張)

2016年6月26日15時04分許，長征七號搭載的上面級和返回艙組合體在飛行第13圈後，遠征1A上面級開始第三次點火返回制動，返回艙與上面級順利進入預定的返回軌道。隨後，上面級調整姿態使返回艙呈現與水平面約50多度的返回姿態。15時17分許，在距地面約170公里的太空中返回艙與上面級與分離。

級返分離後，上面級按預設程序開始第四次點火軌道制動，抬升至安全運行軌道。隨後，着陸場系統的測控設備開始對返回艙實施測控跟蹤，在經歷再入大氣層、通過黑障等階段後，在距地面20多公里高空，返回艙打開穩定傘並穩定姿態。緊接着，返回艙脱掉穩定傘，彈出傘艙蓋，打開了減速傘，主降落傘在減速傘的拖拉下成功打開。

15點41分，返回艙成功着陸在內蒙古巴丹吉林沙漠腹地的東風着陸場西南戈壁區，外觀良好，狀態正常。 ^[70] 

23時，返回艙檢查回收完畢，安全轉運至酒泉衞星發射中心。 ^[71] 

多用途飛船縮比返回艙的成功回收，為後續新型載人飛船的論證設計和關鍵技術攻關奠定了重要基礎，標誌着我國長征七號運載火箭首飛任務既定目標全部實現。 ^[66] 

美聯社北京6月26日報道，太空計劃當局説，這一飛船返回艙在廣闊的內蒙古草原上着陸，使得中國可以如期在今年（2016年）晚些時候把第二個空間站送入軌道。

新研發的長征七號火箭昨天成功發射，被視作在使用更安全和更環保的燃料方面取得了突破。

德國《法蘭克福匯報》網站6月26日報道，據中國官方媒體報道，長征七號火箭從位於海南省的文昌航天發射場點火升空。該運載火箭將繞地飛行13圈，其搭載的飛船返回艙定於週日在內蒙古的沙漠中着陸。

長征七號運載火箭將成為中國衞星計劃的主力運載火箭。其運載能力達13.5噸，是原有運載火箭的1.5倍。

埃菲社6月25日報道，中國25日成功發射了可用作該國未來空間站太空艙運輸工具的長征七號火箭。長征七號火箭總長53米，重達597噸，火箭燃料由液氧和煤油混合構成，比此前使用的燃料更清潔。中國科學家花費了8年時間研製該火箭，在其設計和製造過程中還使用了3D技術。 ^[72]