长征7号火箭将与美猎鹰9一战

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长征7号火箭将与美猎鹰9一战

长征2F和长征7号火箭模型

长征五号的不足

长征7号火箭将与美猎鹰9一战

长征5号的早期构型

2006年我国新一代运载火箭长征五号/CZ-5运载火箭正式立项,根据当时火箭总设计师李东的论文,长征七号/CZ-7运载火箭以新一代的YF-77氢氧发动机和YF-100液氧煤油发动机为核心,把我国运载火箭的运载能力从LEO轨道运力约10吨提高到25吨,GTO轨道运力也将从5.5吨提高到14吨,同时它还将通过5米直径氢氧芯级和3.35米、2.25米直径液氧煤油助推器的灵活组合,覆盖LEO轨道运载能力10~25吨,GTO轨道运载能力6~14吨的范围,满足我国航天未来20~30年的发展需求。

CZ-5运载火箭的研制,标志着我国运载火箭在技术和性能指标上实现巨大的进步,但由于使用氢氧发动机等原因,CZ-5火箭的发射成本居高不下。虽然当初规划的CZ-5A和CZ-5C型号LEO轨道运力分别为18吨和10吨,而CZ-5D和CZ-5F型号的GTO轨道运力分别为10吨和6吨,从设计上填补中间运载能力的空白,但目前公开报道中只提到CZ-5(原CZ-5E)和CZ-5B两型火箭。不出意外的话,由于费效比不高等因素,CZ-5A、C、D和F等使用2.25米液氧煤油助推器的型号都不会有亮相的机会,CZ-5系列火箭将只剩下LEO轨道运力25吨的CZ-5B两型火箭和GTO轨道运力14吨的CZ-5火箭,它们在发射20吨级的空间站舱段,发射“嫦娥五号”大型月球取样返回探测器,一箭双星发射大型通信卫星等场合具有无可替代的作用。不过这样一来,10~20吨的LEO轨道载荷和6吨以上的GTO轨道载荷的发射将出现空白,填补这个空白的,就是中国运载火箭研究院研制的新一代中型运载火箭CZ-7。

CZ-7的由来

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运力过大的长征5号

为了实现运载火箭性能的跨越,CZ-5运载火箭使用的几乎都是全新的技术和设计,而CZ-7火箭则截然不同,它几乎就是现有CZ-2F火箭的升级。中国载人航天工程网2008年发布的内容,在介绍我国载人航天工程系统的运载火箭系统部分时,除了多篇文章着重介绍CZ-2F火箭外,也有篇文章简述了新一代运载火箭,文中特意提到了CZ-2F/H火箭,CZ-2F/H火箭这个名字是CZ-2F/换(Huan)的缩写,主要用于在载人航天工程后续任务中完成发射货运飞船的任务。

根据中国载人航天工程网文章的介绍,CZ-2F/H火箭是我国新一代运载火箭3.35米构型的一种方案,它是一种带助推的二级火箭,动力系统使用无毒无污染的液氧煤油推进剂,同时电气系统和地面测控发射系统使用一体化设计,提高了我国运载火箭的技术水平。CZ-2F/H火箭分载人和无人两种状态,无人状态火箭全长约52米,起飞质量579吨,LEO轨道运载能力将达到13吨;载人状态火箭全长增加到约57米,起飞质量582吨,LEO轨道运载能力为12.5吨。两种状态的火箭均使用3.35米芯级并捆绑4个2.25米助推器,芯级和助推器都将使用YF-100液氧煤油发动机,据推测火箭高度的不同很可能是载人状态安装了逃逸塔的结果。

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新一代火箭早期构型

虽然载人航天工程网没有对CZ-2F/H火箭进行进一步介绍,但根据以上文字推测,所谓CZ-2F/H火箭,就是CZ-2F火箭换装YF-100液氧煤油发动机的产物。结合早期新一代运载火箭3.35米构型的研讨,CZ-2F/H火箭的3.35米芯级将使用2台YF-100发动机,2.25米助推器将使用1台YF-100发动机,第二级发动机可能是高空版YF-100发动机或是多台15吨推力的液氧煤油发动机。CZ-2F/H火箭起飞推力约720吨,起飞推重比1.24左右,通过高比冲的液氧煤油发动机的使用,运载系数略高于现有的CZ-2F火箭,主要用于发射13吨级的货运飞船,也可能用于发射改进后的神舟飞船或是新研制的大型载人飞船。

CZ-2F/H火箭并不是官方授予的正式编号,2009年的新闻报道曾指出暂定CZ-2F/H的火箭已经改名为暂定CZ-7,而2010年两会期间中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹接受记者采访时表示,我国已经正式立项新一代中型运载火箭CZ-7,它将在我国航天的功勋火箭CZ-2F的基础上进行研制。结合更早的消息,所谓的CZ-7火箭就是CZ-2F/H火箭。根据外电2010年的报道,CZ-7火箭将使用18吨级的上面级发动机,结合后续报道,CZ-7火箭第二级使用的就是真空推力18吨级的YF-115液氧煤油发动机,当时笔者推测第二级很可能是2台或4台YF-115发动机并联,从而实现13吨级的LEO轨道运力。

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2012年YF-100火箭发动机点火测试

CZ-7火箭在CZ-2F火箭的基础上研制,填补了我国新一代中型运载火箭的空白。根据目前的发射需求预测,未来我国除了发展20吨级空间站舱段等特殊需求,以及1吨以内的小型卫星外,大量载荷将处于中等运力区间,包括东方红三号和东方红三号B、东方红四号和东方红四号E、东方红五号等通信卫星平台,以及以资源和风云卫星为代表的大型遥感卫星平台,还有大型低轨道和高轨道遥感卫星平台等,此外随着我国载人航天工程的发展,还要发射大型货运飞船进行补给。按照不完全统计,我国2020年前需要发射的卫星中1吨以下的卫星占45%,1~4吨的卫星占30%,5吨以上的占25%,其中LEO和SSO轨道的卫星主要是4吨以内的遥感卫星,更重的航天器就是神舟载人飞船和天舟货运飞船,而GEO轨道的卫星1~4吨和5吨以上的基本相当,不过随着早期东方红三号卫星平台的淡出,GEO轨道卫星将更多的以大质量的东方红四号和五号为主。从发射需求预测看,CZ-7火箭将是用途最广泛使用最频繁的火箭。

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YF-75火箭发动机

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