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长征七号 6 月海南文昌首飞,盘点你不得不知道的细节

长征七号 6 月海南文昌首飞,盘点你不得不知道的细节

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,其中货运飞船的发射任务尤为重要,为此,中国研制了长征 7 号运载火箭,目前,该火箭已经研制成功,并于今天从天津港出发,前往海南文昌卫星发射场,并预计 6 月下旬实施发射。据了解,这次发射是载人航天工程空间实验室阶段 4 次飞行任务的开局之战。为此,你可能需要知道这些。

关于长征七号

  • 姓名 :长征七号运载火箭(英文:Long March 7,缩写:CZ-7),其前身是长征二号 F 换型运载火箭(缩写:CZ-2F/H)。
  • 用途 :长征七号以满足中国载人空间站工程,主要用于发射货运飞船。6 月份的首次发射它将搭载实验一个新型缩小比例的飞船返回舱,2017 年其将发射我国首款货运飞船天舟一号,并将逐步替代现有的长征二号、三号、四号系列,到 2021 年时承担我国 80%左右的发射任务。
  • 运载特点 :采用“两级半”构型,运载能力将达到近地轨道 13.5 吨,太阳同步轨道 5500 千克。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。芯一级直径 3.35 米,火箭总长 53.1 米,起飞质量约 594 吨,起飞推力 720 吨。

长征七号 6 月海南文昌首飞,盘点你不得不知道的细节

主要技术特点

  • 1、全新的动力系统

长征七号火箭将采用全新的大推力液氧煤油的发动机。液氧煤油发动机被誉为世界航天动力领域的珠穆朗玛峰。其采用最先进的高压补燃循环系统,其推力比现有“长征”系列运载火箭发动机提高 60%以上,运载能力是原来的 3 倍左右; 性能方面有大幅度提高。运载能力也提升到了 25 吨(现有的只有 9 吨);液氧和煤油都是环保燃料,没有污染;经济上,比常规发动机推进剂便宜 60%;更重要的是其可重复使用。

该发动机研制成功,填补了具有自主知识产权的多项技术空白,使中国成为世界上第二个掌握高压补燃技术的国家。

  • 2、全寿命周期数字化

所谓全寿命周期数字化,是指将数字化贯穿设计、试验、制造、管理的全过程,这对火箭研制方式来说,是一种从普通公路到高速公路式的跨越。

即使在欧美发达国家,产品全数字化设计制造也是一道难题,但数字化所创造的超高效益却是有目共睹的。在号称“玩转数字化”的航空领域,波音公司从 B737-X 到 B777 研制都实现了全过程的数字化定义、预装配、并行设计、协同流程管理,设计方法更改和返工减少了 50%,研制周期缩短了 50%。

而在火箭研制领域,实施产品全数字化设计制造也带来了意想不到的效果。火箭在建立了全箭三维数字样机后,以数字模装替代实物模装,完成全箭的装配及接口协调工作。技术人员只需在电脑前应用软件,就可对火箭的可靠性进行一次“摸底考试”。不仅提高了产品可靠性,更节省了大量的人力、物力、财力。

  • 3、全新的发射平台

长征七号火箭发射点火的刹那,温度会高达 2800℃,和过去主要起支撑作用的钢制发射平台不同,海南文昌发射场使用的新一代发射平台里面装载着仪器设备,而且也需要多次使用,所以专门采用喷水降温和涂特种防护涂层等方式,使它不怕被高温摧毁。另外,该平台可以垂直运输、垂直总装、垂直行走发射。并采取了新的技术,弯道技术,发射的准备时间比其他的火箭有比较大的缩短。

  • 4、全新的三点支撑结构

在运输火箭芯级周围捆绑助推器可以有效提高运载能力,助推器与芯级之间的捆绑连接方式是运输火箭设计中的一项关键技术。我国目前主要采用前部一个一个捆绑,尾部一个捆绑,从而将推进器与芯级连接起来。这样捆绑让助推器和芯级形成一个“静定”体系,称为静定捆绑。

想要增加火箭的运载能力,在推进器直径不变的情况下,加长推进器的长度是最好的方案,但这样也会带来另外一个问题,就是降低了结构的整体刚度,火箭姿态控制系统的风险将大大升高。为此,需要在原有两点支撑的捆绑方案的基础上在中间增加一套捆绑连接装置,形成三点支撑,学名叫超静定捆绑。

采取该结构之后,长征七号助推器的长度比原来长一倍,基本上达到了 27 米。

  • 5、抗风防雨设计

现役中国长征火箭发射,选择窗口时都会专门避开雷雨天,而长征七号专门进行了“防水”设计,可以实现中雨条件下的正常发射。另外,相比于酒泉卫星发射中心大戈壁上每秒 9 米左右的风速,文昌发射场的风速经常达到每秒 20 米,为了能够保证火箭时刻都站得住站得稳,设计人员专门为它设计了防风减载装置,可以在 8 级大风的情况下进行垂直转运,抗风能力为目前长征家族之最。

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关于文昌卫星发射场

文昌卫星发射场于 2009 年 9 月 14 日开工建设,是中国继酒泉卫星发射中心、西昌卫星发射中心、太原卫星发射中心后第四个卫星发射基地,是中国首个滨海发射基地,也是中国纬度最低的卫星发射基地。

文昌新建航天发射场的优势:

  • 一是地理位置优越,在海南建设发射场,可利用纬度低的优势,提高地球同步轨道卫星运载能力,延长卫星使用寿命,效费比高。酒泉卫星发射中心是中低轨道发射中心,卫星运行绕地球一周是 90-120 分钟,轨道高度 500-5000 公里;西昌卫星发射中心是地球同步轨道,高度 36000 公里;太原卫星发射中心是太阳同步轨道,适合发射气象卫星。然而文昌卫星发射中心却把国内这三个卫星发射中心的功能全都包括在内,也就是说,基本所有类型的卫星都能在文昌发射。
  • 二是沿海与内陆相结合,大型运载火箭可以海上运输;
  • 三是相对环保,火箭发射时运载的火箭如果脱落在城市或农村等人口集聚区,将带来无法估计的损失,而且脱落的火箭残害也很有可能会污染地下水,所以火箭脱落必须是在没有人烟的地方。在文昌,火箭升空后,第一节火箭会脱落在三沙海域,第二节火箭会脱落在南太平洋海域,这就意味不会给城市农村带来影响,脱落在大海的火箭带来的污染会被海水稀释,不会造成更为严重的损失。

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