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    “長征家族”新成員 揭秘長征七號A火箭的獨特之處

    2021年03月12日08:26 | 來源:人民網
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    人民網北京3月12日電 (趙竹青)3月12日1時51分,由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院抓總研制的長征七號A(簡稱“長七A”,又名長征七號改)運載火箭在海南文昌發射場首飛成功。這是繼長征七號運載火箭之后,長征七號系列火箭的一名新成員。長征七號A與長征七號除了名稱上的“一字之差”,他們“哥倆”之間又有哪些區別呢?

    軌道不同 功能不同——

    填補空白的“高軌新兵”和載人空間站的“貨運專列”

    長征七號A是為了滿足高軌道發射能力而研制的一型火箭。所謂“高軌道”通常就是指的是近地點200公里,遠地點36000公里的地球同步轉移軌道。北斗導航衛星、通信衛星都是這個軌道上的“?汀。目前我國除了長征七號A運載火箭外,長征三號甲系列和長征五號運載火箭都具備高軌發射能力。

    作為一型“三級半”的全新火箭,長征七號A從2018年3月開始火箭方案深化論證工作, 2019年12月完成了出廠評審,成功填補了我國運載火箭地球轉移軌道運載能力5.5噸至7噸之間的空白,同時還具備執行奔月軌道、低傾角軌道等多種軌道發射任務。所以長征七號A是一個不折不扣的“高軌新兵”。

    和長征七號A同屬一個系列的長征七號運載火箭則是為載人航天工程發射貨運飛船而研制的一型火箭。長征七號運載火箭發射軌道是近地點200公里、遠地點400公里的近地軌道。神舟飛船、“天宮”實驗室和我國未來的空間站都在這個軌道上工作。和長征七號火箭一樣,我國的長征二號F運載火箭、長征五號B運載火箭也都具備近地軌道的發射能力,而且也都是支撐我國載人航天工程建設而研制的火箭。

    長征七號運載火箭是我國新一代運載火箭家族里中型運載火箭的代表,于2016年完成首飛。特別是在2017年4月20日,長征七號遙二運載火箭成功發射了我國第一艘貨運飛船,因此,長征七號也有了載人空間站“貨運專列”的稱號。

    所以,長征七號A和長征七號最大的不同就是發射的載荷功能不同,軌道不同。一個是填補運載能力空白的“高軌新兵”,一個是我國載人空間站的“貨運專列”。

    構型不同 外形不同——

    “三級半”的“大個子”和“二級半”的“大個子”

    乍一看,長征七號A與長征七號在外形上沒有什么不一樣,都是外表清秀的“大個子”,但是仔細一對比,長七A比長征七號的確“高”了不少。

    長征七號A全長60.1米,而長征七號53.1米。

    長征七號A比長征七號高出來的7米,究竟高在哪里呢?原來,長征七號是一型“兩級半”構型的火箭,而長征七號A是一型“三級半”構型的火箭,多出了一個第三級。

    所謂“二級半”就是火箭的芯一級、芯二級再加上助推器這個“半級”。長征七號A作為“三級半”自然就是多出了一個“芯三級”。

    多出的“芯三級”模塊,主要就是為了給長征七號A火箭,提供能夠往更高軌道飛行的動力。這也是長七A作為“高軌專列”的重要原因之一。

    在外形上,長征七號A和長征七號還有一個不同就是整流罩柱段的高度。長征七號A火箭的整流罩柱段高度為5.5米,長征七號火箭的整流罩柱段高度為8米。個頭高的反而頭部矮了一點,這里的原因主要是,由于火箭的有效載荷由貨運飛船變為了衛星,為了更好的適應未來高軌衛星的發射任務,整流罩相應也做出了調整。

    雖然構型不一樣,外形也有一些差別,但是這“哥倆”在外觀上也還有很多相同的地方。比如,他們的芯一級、芯二級都是3.35米直徑,助推器也都是2.25米直徑,所以在外觀上,確實有很多相似的地方。

    分離方式不同

    ——助推器不分離和助推器分離

    大家都知道,火箭通過燃燒燃料釋放推力來飛行,這些燃料儲存在助推器和芯級的儲箱中,火箭點火升空后,燃料不斷燃燒減少,燃料燃燒完后,就需要按控制程序,使沒有燃料的助推器、芯級從箭體上分離,從而使火箭“輕裝前行”。

    通常,火箭的助推器主要實現助推的功能,工作時間較短,一般在火箭點火后幾十秒推進劑就會燃燒完,就會與芯一級分離。比如,長征七號火箭就是采用這種分離方式。目前,世界上絕大多數火箭都采用這種分離方式,我國航天員乘坐的長征二號F火箭、發射北斗導航衛星的長征三號乙火箭、執行火星探測和空間站建設任務的“胖五”火箭都采用這種助推器先分離的分離方式。

    不同的是,長征七號A火箭的助推器不單獨分離,助推器和芯一級結合在一起,在火箭起飛一段時間后,同芯二級分離。這樣能有很多好處,助推器不單獨分離,就可以少配備一套分離系統,從而降低系統整體的復雜度,提升了火箭可靠性和經濟性。

    要做到讓助推器和芯一級一起分離也不容易,首先就要確保助推器和芯一級的燃料幾乎同時燃燒完,這需要通過精確設計,調整助推器和芯一級燃料的加注量、調整發動機工作時序、調整一二級反推火箭位置等措施來實現。

    所以,長七A的芯一級、芯二級燃料加注量有減少,這也從另一個側面解釋了,長七A比長七高了7米,起飛重量卻反而減小了。

    (責編:趙竹青、章斐然)

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