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長征七號,走你!

6月25日20時00分,中國載人航天工程為發射貨運飛船而全新研製的「長征七號」運載火箭在海南文昌航天發射場點火升空。


長征七號火箭採用「兩級半」構型,總長53.1米,芯級直徑3.35米,捆綁4個2.25米的助推器,起飛重量597噸,運載能力將達到近地軌道13.5噸、太陽同步軌道5.5噸,達到國外同類火箭先進水平。

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應勢而生的長征七號


隨著我國航天事業的發展,空間站的建設與大質量衛星的發射需求開始出現,而老一代運載火箭已無法滿足需求。為了運載這些大質量的艙段以及衛星,研製新型的大運力火箭是十分必要的。況且,老一代長征系列火箭大量使用劇毒的肼-四氧化二氮燃料,從保護自然環境以及工作環境的角度來看,研製新型的環保運載火箭也是十分必要的。


可以看到滾滾的四氧化二氮的紅煙,不僅劇毒,而且是臭氧層破壞物

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為了滿足新運載火箭的動力需求,新型的火箭發動機是必不可少的。於是,在2001年,120噸推力的YF-100液氧/煤油發動機與70噸推力的YF-77液氧/液氫發動機便獲得了立項。以這兩款發動機作主要動力來源的長征五號,也在2006年走入了公眾的視線。


兩年以後,為了滿足小衛星的發射需求,長征六號也在2008年上馬,它的芯一級使用單台YF-100發動機,二級使用單台18噸推力的YF-115液氧/煤油發動機。


長征五號最大的LEO(低地球軌道運載能力)有25噸,最小的LEO也有10噸,而長征六號的SSO(太陽同步軌道運載能力)為0.5噸,LEO大約為1噸。

為了填補長征五號和長征六號中間的空白,也為了給未來的貨運飛船提供運載工具,2010年,長征七號便被提出。實際上,長征七號幾乎就是長征二號的翻版——3.35米直徑芯級配合2.25米直徑助推級,繼承了長征二號的構型,但同時又結合了新式火箭發動機,實在是創新之舉。

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長征七號芯一級採用雙聯YF-100液氧煤油發動機,四個助推級採取單發YF-100液氧煤油發動機,第二級採取四台YF-115發動機。而去年長征六號的成功試射,已經宣告了這兩款發動機是非常成功的產品。所以這次長征七號的成功發射,可以說,是得到了充分保證的。

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長征七號的組裝車間,我們可以輕易辨認出每一段箭體的對應位置


在此次發射中,長征七號火箭與遠征-1A上面級共攜帶了5類6項不同需求的載荷,其中包括多用途飛船縮比返回艙。該返回艙的發射,開啟了我國新一代載人飛船研製工程的序幕。


先進的發動機

長征七號火箭,並非完全如此。與我國之前的主力火箭相比,長征七號火箭在自身重量增加20%的情況下,運力居然增加了70%!它是怎麼做到的呢?

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相比我國以往的火箭,重量從500噸增加到600噸,而其運力從8噸提升到14噸


前面說過,我國以前大都使用偏二甲肼和四氧化二氮作為火箭的推進劑。有毒。而長征七號,全部使用液氧和煤油,無毒環保,燃燒後的主要產物是水和二氧化碳。安全環保。


值得注意的是,液氧溫度約為零下180攝氏度,灌入後,過不了多久,箭體上就會有大量凝結的水珠,尤其是在海南文昌這種高熱高濕的地方,水汽凝結現象更為嚴重。為了解決此問題,長征七號進行了特殊設計,箭體可防水,也正因此,長征七號甚至可在中雨的天氣狀況下進行發射。


不少人難免有疑問,液氧和煤油既然如此便宜環保,為何以前發射火箭卻沒有使用呢?答案當然是發動機——可以說,沒有我國液氧煤油發動機的研製成功,就沒有今日長征七號的大推力。

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長征七號的4個助推器,每個使用一台YF-100液氧煤油發動機,火箭芯一級使用兩台YF-100液氧煤油發動機,每台YF-100液氧煤油發動機能產生120噸推力。高性能的液氧煤油火箭發動機是長征七號在自身體重增加不大的情況下,運力大幅提高的根本原因之一。


另外,火箭裝載的燃料越多,運力越大,長征七號高達53米,而其自身鋼材重量只佔到10%,這也是其運力大增的原因之一。


6月26日下午,經過約20個小時在軌飛行後,作為長征七號運載火箭首飛載荷組合體里的其中一位「乘客」,多用途飛船縮比返回艙與其乘坐的「太空擺渡車」遠征-1A成功分離,在東風著陸場降落。


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