长征-7运载火箭首次飞行任务圆满成功

王小军　范瑞祥　徐利杰　钱航 （中国运载火箭技术研究院）

长征-7运载火箭首次飞行任务圆满成功

王小军范瑞祥徐利杰钱航 （中国运载火箭技术研究院）

2016年6月25日，由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的全新长征-7运载火箭顺利升空，拉开了我国载人航天工程空间实验室任务的序幕。

“首秀”成功的长征-7是为我国载人空间站工程发射货运飞船而全新研制的新一代无毒无污染、高可靠、高安全的中型运载火箭，未来还将运输载人飞船进入太空，成为我国航天发射的主力型火箭，提升进入空间的能力。作为我国新一代中型运载火箭的基本构型，长征-7肩负着技术进步和更新换代的历史重任，其研制成功将为我国中型运载火箭型谱的构建奠定坚实的基础。

1　火箭特点

长征-7火箭总长53.1m，捆绑4个助推器，起飞质量597t，由结构、发动机、增压输送、控制、测量、总控网、动力测控、发射支持等八大系统组成，具有“六项全新、三个绿色、一流可靠、全数字化”的显著特点，近地轨道运载能力达到13.5t，是我国以往火箭的1.5倍，达到国外同类火箭先进水平。

长征-7是我国目前发射占位最短的火箭。为了适应海南多台风的特点，也为了未来高密度发射做准备，长征-7需要具备在发射区快速发射的能力，简单准备后就能够发射，形象地说就是“即到即打”。

它还是我国首次在海洋环境下发射的火箭，海南发射场与内陆发射场最大的不同是湿热多雨、台风频繁的海洋气候，而火箭上的许多精密仪器对外界环境非常敏感。长征-7具备在海南复杂气象、气候环境下全天候的发射能力，形象地说就是“想打就打”。

其首飞成功，代表了我国近60年运载火箭研制领域的最高水平，标志着我国新一代运载火箭在数字化设计能力上已跻身国际先进行列。

长征-7的优异性能来自于多个创新。作为新一代运载火箭，长征-7的研制坚持技术领先、永创一流。六项全新是指“新动力、新布局、新环境、新结构、新体制、新测发”。

（1）新动力火箭更“环保”

长征-7火箭各级均采用了新研制的液氧/煤油发动机及与之适应的新型低温增压输送系统，研制难度大；采用6台YF-100发动机并联起飞工作，起飞推力达到730t，运载能力达到了现役火箭的1.5倍，实现了我国火箭的跨越式发展。

（2）新布局可靠性大幅提升

长征-7的外形和我国现有的火箭体型差别不大，但为储存更多燃料，提供更强动力，它的助推器长约27m，接近现役火箭助推器的2倍，而这种改变需要对火箭助推器进行全新设计。传统火箭固定助推器需要2个捆绑点，而长征-7又增加了1个，相比现役火箭静定的捆绑方案，长征-7的载荷、捆绑装置等设计难度加大，但可靠性大幅提升。

长征-7火箭整流罩　（宿东/摄）

（3）新环境火箭适应性更强

长征-7是在海南文昌新发射场发射的第一枚火箭，通过一系列技术创新，克服了新型动力系统以及多发动机并联导致的箭上和地面严酷的力、热环境；克服了海南发射场高温、高湿、盐雾、浅层风及雷电等自然环境条件带来的新挑战。同时，在设计上始终坚持“短期载货，长期载人；多种构型、全面覆盖”的原则，不仅可在海南发射，未来也可在酒泉、西昌、太原等内陆发射场发射，运载能力覆盖大多数主流卫星所需的运载能力，面向主流卫星市场，适应面更宽。型谱上，长征-7在火箭后续衍生构型上更具多样性和灵活性，适应面更广。

（4）新结构第一枚全数字火箭

长征-7采用了三维设计/制造技术，打通了从设计到制造的全三维流程（全三维协同、全三维设计、全三维制造、数字仿真试验、数字化发射服务），是我国首枚“数字化”火箭，标志着我国运载火箭迈入了全生命周期数字化的大门。同时，火箭采用了整体锻环机加成型叉形环、贮箱壁板网格平板机械铣及滚弯成型等新工艺，将进一步促进“中国制造2025”国家战略落地实施。

（5）新体制火箭更可靠

长征-7是按照载人航天标准设计的火箭，控制系统和增压系统实现了冗余，其中控制系统采用3条1553B总线控制，基于三总线网络实现全箭信息综合、飞行控制；实现了遥/外测一体化设计，采用天基测控实现重要数据中继传输，设计可靠性更高。未来成熟后将成为新一代载人火箭，用于发射新一代载人飞船。

（6）新测发火箭发射更简便

火箭在发射场进行的垂直总装、垂直测试、垂直转场，被称为“三垂模式”。现役火箭中采用的“三垂模式”，其箭地连接工作在技术区和发射区要进行2次，而长征-7采用的“新三垂模式”，仅1次对接就可以完成工作，状态的一致性更好，且前端地面测发控设备在技术区进行了充分测试，转至发射区以后出现故障的概率更低，有效提高了发射可靠性，同时也避免了火箭转场后遇到恶劣天气再返回技术区的情况发生。

在海南国际旅游岛发射的长征-7也是一枚“绿色”火箭，“绿色”能源、“绿色”材料、“绿色”工艺。其中，“绿色”能源是指火箭全部采用先进的无毒、无污染液氧/煤油推进剂，大大改善了生产、使用过程环境的友好性、人员的安全性。

长征-7火箭以平均15.3m/min的速度，经过3h3min，行进了2.8km后顺利转运至发射区

长征-7火箭活动发射平台驶出垂直总装厂房

作为我国新一代中型运载火箭的基本构型，长征-7将是我国未来航天发射任务的主力军，未来将成为在役主力火箭的“接班人”，肩负着“长征”火箭技术进步和更新换代的历史重任，也可用于发射新一代载人飞船。长征-7完成此次首飞任务之后，未来将承担我国首艘货运飞船—天舟-1的发射，为我国长期有人照料的空间站搭建起“天地运输走廊”。

2　搭载载荷

为充分发挥长征-7首飞的综合效益，综合统筹有关需求，首飞的长征-7上安排了远征-1A上面级、多用途飞船缩比返回舱、遨龙-1空间碎片主动清理飞行器、“天鸽飞行器”（2个）、在轨加注实验装置和“翱翔之星”立方体卫星等6项7个载荷。

（1）远征-1A：太空“摆渡车”

远征-1A上面级本身也是一种航天器，具有独立自主飞行、多次启动、长时间在轨等特点，长征-7发射进入地球轨道后，利用远征-1A能将其他有效载荷从某一轨道送入其他轨道或空间位置。

远征-1A的主要任务是验证多次启动、长时间在轨飞行等技术，并作为其他载荷的搭载平台，按程序将遨龙-1、“翱翔之星”、“天鸽飞行器”分别“摆渡”到不同的预定轨道，开展相关在轨试验。

（2）多用途飞船缩比返回舱：验证新型载人飞船设计

多用途飞船缩比返回舱采用返回舱加过渡段的两舱构型，外形为全新的倒锥形。试验的主要任务是获取返回舱飞行的气动力和气动热数据，验证可拆卸防热结构设计，为后续新型载人飞船的论证设计和关键技术攻关奠定基础。

（3）遨龙-1：验证太空垃圾清除术

遨龙-1空间碎片主动清理飞行器将在前期技术研究和地面试验的基础上，以模拟的空间碎片为目标，验证碎片清除关键技术，任务结束后进行钝化处理。

（4）“天鸽飞行器”：太空中转站中继天地信息

这次搭载的2个“天鸽飞行器”将开展在轨信息中继技术试验，也可以作为信息中转站，进行天地信息传输。

（5）在轨加注实验装置：太空“加油机”

在轨加注实验装置的作用类似于“空中加油机”，用于在空间轨道上为卫星、空间站等航天器进行气、液补给，延长航天器的工作寿命。在轨加注实验装置与远征-1A上面级不分离，试验任务结束后再入大气层烧毁。

（6）“翱翔之星”：在校师生创新实验

“翱翔之星”采用标准立方体卫星理念设计，由在校研究生及青年教师参与研制，质量33kg，在轨工作寿命1年，将开展地球重力场测量、空间抗辐射实验以及自然偏振光导航技术验证等一系列创新实验。

3　重要意义

长征-7的研制突破并掌握了一大批具有完全自主知识产权的全新技术，推动了我国运载火箭技术的进步，培养了一批技术人才，牵引着天津大运载火箭基地和海南文昌航天发射场的建设，也为后续新一代运载火箭的研制打下了良好基础。

长征-7首次飞行任务的圆满成功，标志着我国载人航天工程空间实验室飞行任务首战告捷，标志着我国进入太空空间的能力大幅提升。同时，长征-7的成功研制，对于构建我国未来空间运输体系、加快我国现役运载火箭的更新换代，都具有重要的意义。

转场中的长征-7火箭

长征-7首飞是我国载人航天工程空间实验室任务阶段的发令枪，影响深远，意义重大，将刷新中国航天多个记录，掀开中国火箭发展新的篇章。

4　结束语

长征-7作为按照载人航天标准研制的新一代中型运载火箭，具有高性能、高可靠的显著优势，应用前景十分广阔，可以简单地概括为“近期载货，远期载人；多种改型、全面覆盖”。除了完成多次货运飞船发射任务外，长征-7通过飞行考核验证后，还将具备执行载人飞船发射的能力。通过简单的适应性改造，它在短期内就可实现发射高、中、低轨各种应用卫星的能力，以满足当前国内外主流卫星发射市场的迫切需求，打造成中国航天面向市场化、国际化的主力火箭和金牌火箭。

Perfect First Flight of Launch Vehicle CZ-7