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渐入佳境!“七甲”距离批产仅一步之遥,“大头罩”新构型将亮相

北京时间2022年9月13日21:18,搭载“中星1E”通信广播卫星的“长征七号甲”遥五运载火箭,自文昌发射场201工位成功发射。至此,“长征七号甲”火箭已经取得了3连胜,火箭状态渐入佳境!

“集大成者”!我国现役高轨“第二力士”

“长征七号甲”(又称“长征七号改”、“长征七号A”)运载火箭由中国航天科技集团一院研制,为低温液体中型运载火箭。该箭采用三级半构型,芯一级、助推器、芯二级继承自“长七”火箭对应的级段,芯一级直径3.35米,配备2台海平面推力120吨级双摆YF-100液氧煤油发动机;芯一级周身对称捆绑4枚助推器,直径2.25米,各配备1台单摆YF-100发动机;芯二级直径3.35米,配备4台海平面推力600千牛(约61吨)的YF-115液氧煤油发动机;芯三级继承自“长三乙”火箭的对应级段,直径3米,配备2台真空推力78.5千牛(约8吨)的YF-75液氢液氧发动机;该箭拥有直径4.2米、3.7米两种规格整流罩,可适应不同类型的任务需求。

“长七甲”遥五箭长60.1米,起飞质量约570吨,起飞推力727吨,推重比约1.28,配备直径4.2米整流罩。该箭地球同步转移轨道(GTO)运力不少于7吨,设计奔月轨道(TLI)运力不低于5吨,200×5000千米零倾角轨道运力不低于5.5吨。

“长七甲”火箭是基于“模块化、组合化、系列化”思路研制的典型代表,融合了“长七”火箭基础级推力大和“长三乙”火箭上面级效率高的优点,是一型集大成的火箭。同时,凭借其在我国仅次于“长五”基本型的高轨运力,将在地球高轨以及月球、火星乃至小行星任务方面大有作为!

更大!直径5.2米“大头罩”已经安排

在“长七甲”已经执行的4次发射任务中,遥一、遥二、遥五均为一箭一星任务,使用的是直径4.2米整流罩,遥三执行的是一箭双主星任务,使用的是直径3.7米整流罩。未来,根据高轨卫星整体发展态势,以及高轨卫星配置大尺寸天线的迫切需求,“长七甲”火箭还将研制直径5.2米整流罩的新构型,进一步提高火箭的任务适应性。

配备5.2米直径整流罩将使得“长七甲”成为一个很特别的“大脑袋”,其特别之处并不仅仅在于使用大整流罩,更在于上面级直径与整流罩直径形成了巨大的过渡变化,其幅度在世界现役火箭当中十分罕见。“长七甲”上面级直径为3米,与5.2米直径整流罩的直径差为2.2米,整流罩与上面级的直径比达到1.73。

在国内现役火箭当中,上面级到整流罩过渡变化幅度最高的是配备直径4.2米整流罩的“长三乙”,其上面级直径为3米,直径差为1.2米,整流罩与上面级的直径比为1.4,与“大头罩”“长七甲”差距明显。在世界现役火箭中,上面级到整流罩过渡变化幅度最大的是2022年7月首飞的“织女星-C”火箭,其上面级直径1.96米,整流罩直径3.3米,整流罩与上面级的直径比为1.68,依然不及“大头罩”“长七甲”的1.73。

拥有超越所有世界现役火箭的整流罩与上面级直径比,加之仅次于“猎鹰九号”的达17.94的长细比,直径5.2米整流罩构型“长七甲”将成为高高瘦瘦的“大脑袋”火箭。“大头罩”将为“长七甲”提供比肩“长五”基本型的包络空间,但是“头”大了,飞行控制也变了,需要应用“大头罩”火箭姿态控制技术。

更快!怎么压缩测发周期?

此发“长七甲”火箭,测发周期从原来的32天缩短至26天,通过多管齐下节省了6天的时间。在垂直总装及单元测试阶段,试验队通过改进总装模式,将总装时间缩短了3天。此前,在“长七甲”的垂直总装工作中,要等所有部段齐备,才开始垂直总装,而在本次任务中,火箭部段随到随吊,节省了2天时间。此外,仪器设备上箭安装等分系统测试前准备工作通过优化流程节省了1天时间。

在分系统匹配测试和总检查测试阶段共节省了2天时间。此次任务将具备类似状态的测试进行了一次合并“同类项”,进一步缩短检测时间。比如在分系统匹配测试中的火箭动力系统测试,其最后一项测试为增补压测试,其与紧随而来的总检查测试都会运行模飞程序,通过合并减少了重复测试。此外,将火箭控制系统和测量系统检测前的准备工作提前并行开展完成,缩减了分系统匹配测试周期。

“长七甲”通过将测量系统的恢复和测试工作由串行改为并行,使转场与发射区工作时间由原来的4天缩减为3天,是目前发射区占位时间最短的液体火箭。在多措并举之下,“长七甲”得以将测发时间节省了6天,更快才能应对此后的高密度发射。

更多!“七甲”距离批产仅一步之遥!

此次任务是“长七甲”火箭第4次执行发射任务,3连胜之后,火箭状态正在逐步固化,并为后续进入高密度发射阶段做好准备。这里的火箭状态固化主要体现在两个方面,一方面是技术状态固化,另一方面是任务固化,主要执行地球同步转移轨道发射任务。同时,火箭状态逐步固化意味着该型火箭即将进入批量生产阶段,这不仅意味着连续密集发射,也意味着在文昌发射场之外,“长七甲”还将出现在西昌发射场。批产之后,“高轨新兵”“长七甲”将逐渐接替“高轨老兵”“长三乙”的工作。

三连胜过程中,“长七甲”火箭验证了一箭一星到一箭双主星的发射,逐渐从成功走向成熟,状态逐渐固化,距离批产只有一步之遥。未来,配备直径5.2米整流罩的“长七甲”将进一步提升任务适应性,实现对“长三乙”在运力和包络空间双超越。在渐入佳境之后,“长七甲”将迎来一大波发射。

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