行测常识：长征七号运载火箭

　　名词简介

　　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)。火箭由中国运载火箭技术研究院(航天一院)为总体研制单位。

　　长征七号采用“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，预计将于2017年送天舟货运飞船升空与天宫二号对接。预计到2021年火箭各项技术趋于成熟稳定时，将逐步替代现有的长征二号、三号、四号系列，承担我国80%左右的发射任务。

　　研制原因

　　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，我国已经立项研制了CZ-5、CZ-6、CZ-7运载火箭，其中的CZ-7运载火箭是为满足载人航天工程发射货运飞船的迫切需求而优先发展的中型运载火箭。

　　长征七号火箭的最早原型是长征二号H型，即利用长征二号F型的成熟技术，在大体不变的情况下换成新研制的液氧煤油发动机，即换发型(H型)。在同一时间上，研制的长征五号系列运载火箭也分为大、中、小三型，其中3.35米直径的中型与长征二号H型有一定的技术和用途重叠性。最后决定研制一种新型中型火箭，其综合长征二号的成熟技术又同时运用长征五号的新技术，并赋予新的编号“长征七号”。

　　发展原则

　　基本型

　　以满足载人航天工程后续任务要求的CZ-7为基本型，论证中型火箭其他构型的方案。

　　系列化

　　以基本型为基础，通过调整助推器个数或种类和增加上面级三子级实现中型火箭的系列化。如：后续型号从二级半发展成三级半(CZ-734型)，从全煤发动机发展成上面级为氢氧级(CZ-720(HO)型)等等。

　　继承性

　　充分继承新一代大型运载火箭和在役运载火箭的已有研制成果;所有构型使用的液体发动机均基于我国已有或正在研制的液氧煤油和液氢液氧发动机;固体助推器基于正在研制的120吨推力的固体发动机。如：CZ-7继承了CZ-7F型的成熟技术，液氧煤油发动机采用与CZ-5使用同型号的YF-100发动机和CZ-6使用的同型号的YF-115发动机。

　　适应性

　　优先发展的构型之间运载能力梯度合理，基本满足未来中型有效载荷的不同任务的发射需求。长征七号的运力区间从1吨到15吨，轨道覆盖从LEO、SSO、GTO、GEO等不同轨道。

　　经济性

　　为满足大量的中等运力发射需求，所发展的构型应满足经济性要求，努力降低发射成本。如：CZ-2的推进剂为有毒肼类燃料，CZ-7的推进剂为无毒煤油，价格仅为前者的三十分之一。

　　型号方案

　　CZ-7基本型

　　CZ-7运载火箭是我国新一代中型运载火箭，主要用于载人空间站工程，并发射货运飞船。 CZ-7运载火箭为全液氧煤油火箭，使用新型YF-100、YF-115液氧煤油发动机。芯一级采用3.35米直径，安装两台推力为1200KN的YF-100发动机，发动机双摆;捆绑4个2.25米直径的助推器，分别安装单台YF-100液氧煤油发动机，发动机单摆;芯二级采用4台YF-115单机推力为180KN液氧煤油发动机并联，采用两机固定、两机双摆实现控制。继承改进型CZ-2F火箭的整流罩，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。火箭总长53.1米，起飞质量约594吨，起飞推力7200KN。运载能力按轨道高度200/400千米、轨道倾角42。计算运力达13.5吨。

　　CZ-7发展型

　　为了描述问题的方便，在此对中型火箭构型的命名进行约定：名称为CZ-7XYZ，代号中的X代表级数，Y代表助推器个数，Z代表助推器类型，对有固体助推器的构型用S表示，对液体助推器省略。对有上面级状态增加(SM)区分;对芯二级采用氢氧发动机的构形，增加(HO)加以区分。如捆绑2个2米直径的固体助推器、芯二级采用氢氧发动机的两级构型命名为CZ-722S (HO)。按照上述命名规则，基本型CZ-7的代号为CZ-724，简称为CZ-7。

　　根据火箭级数不同助推器个数不同是否与上面级组合等，中型运载火箭可构建几十余种构型表1列出了可能组合中的几类典型构型。

　　CZ-7优先发展型号

　　在论证过程中，对两级(半)状态的LEO、SSO运载能力，两级半与上面级组合的状态的SSO运载能力，三级半状态的GEO运载能力进行了分析。LEO，SSO和GEO轨道特征如下：LEO轨道倾角42。，近地点200千米，远地点400千米(空间站轨道);SSO：高度700千米; GEO：标准地球同步轨道。

　　①对于中型运载火箭，基本型CZ-7既可满足载人航天工程发射货运飞船的需要，也能参与主战场LEO和SSO有效载荷的发射;研制成功后能为中型运载火箭其它构型的发展奠定良好的基础。

　　②在中型运载火箭的可能构型中，利用CZ-7的一级和现有CZ-3A系列的三级组合的两级无助推器构型CZ-720 (HO)，以及在CZ-720 (HO)基础上捆绑固体助推器的构型CZ-722S (HO)，可满足未来大部分SSO轨道卫星的发射需要;这两型火箭能同时适应在酒泉太原海南卫星发射场发射，能兼顾LEO、SSO、GEO三种轨道的发射，具有适应性强继承性好扩展性好的特点，应优先考虑该构型的发展。

　　③对于发射GEO有效载荷的火箭选择，在CZ-7基础上增加CZ-3A系列的三子级的构型CZ-734GEO运载能力可达7吨，基本能满足GEO现有平台和未来新平台标准型的要求，应优先考虑该构型的发展;在CZ-734的基础上去掉两个助推器的CZ-732的CEO运载能力约4.5吨，结合未来GEO卫星的实际需求适时考虑该构型的发展。

　　综上所述，中型运载火箭优先发展的4个构型包括：CZ-7、CZ-720 (HO)、CZ-722S (HO)以及CZ-734以上4个主要构型形成了一个运载能力覆盖较为全面的中型运载火箭系列，中型运载火箭运载能力覆盖情况，LEO轨道运载能力覆盖5.5-7.5-13.5吨; SSO轨道运载能力覆盖2.9-4.4-5.5吨; GTO轨道运载能力覆盖1.5-2.4-4.5-7.0吨。

　　动力系统

　　YF-100

　　YF-100液氧煤油发动机

　　长征七号四个助推器，每个使用一台YF-100液氧煤油发动机(单摆);火箭芯一级使用两台YF-100液氧煤油发动机(双摆)。

　　性能参数：

　　YF-100采用分级燃烧循环，富氧预燃。

　　地面推力：1199.19千牛 (122.3吨)

　　地面比冲：2942.0米/秒(300秒)

　　真空推力：1339.48千牛 (136.7吨)

　　真空比冲：3286.2米/秒(335秒)

　　液氧流量：296.39千克/秒

　　煤油流量：113.31千克/秒

　　总流量：409.70千克/秒

　　混合比：2.6

　　喷口面积：1.406平方米

　　喷口直径：1.338米

　　喷管面积比：35

　　推力调节：65%100%

　　长3米

　　重1.9吨

　　助推器试车(167秒)：第一次(于2013年11月13日完成)，第二次(于2013年12月17日完成)

　　芯一级试车(188秒)：第一次(于2014年4月19日完成)，第二次(于2014年6月16日完成)

　　YF-115液氧煤油发动机

　　长征七号火箭芯二级由四台YF-115液氧煤油发动机组成，其中两台不摆动，两台双摆。

　　性能参数：

　　分级燃烧循环，富氧预燃。

　　YF115

　　地面推力：15吨

　　真空推力：18吨

　　真空比冲：3349米/秒

　　燃烧室压力：12Mpa

　　混合比：2.5

　　喷管出口直径：946mm

　　高度：2325mm

　　喷管面积比：88

　　推力调节范围：80%至100%

　　混合比调节范围：±8%

　　循环方式：补燃循环

　　研制时间：2002年至2014年

　　芯二级试车：第一次(于2014年8月29日完成)

　　发射设备

　　发射场

　　文昌卫星发射场于2009年9月14日开工建设，在这之前文昌市政府联合相关单位专门成立了“文昌航天发射场”办公室，征用了16000亩土地用于发射场的建设，市区距离发射场只有30来公里。

　　文昌新建航天发射场有“五大理由”：一是地理位置优越;二是大型运载火箭可以海上运输;三是沿海与内陆相结合;四是高低纬度相结合;五是各种射向范围相结合。

　　发射工位

　　文昌卫射场建有两个发射工位，一个是发射长征五号的101工位，还有一个是发射长征七号的102工位。

　　发射平台

　　长征七号发射平台由中国航天科技集团公司一院15所和519厂安装调试，“长七”发射平台主体结构长26米，宽23米，高8.7米。

　　研制团队

　　设计团队

　　总设计师：范瑞祥

　　副总设计师：程堂明

　　总体主任设计师：陈风雨

　　设计人员：扈晓斌、李彩霞

　　管理团队

　　总指挥：王小军

　　副总指挥：张涛

　　动力系统前端指挥：魏一

　　动力系统后端指挥：邓新宇