文/熊耀辰

我国新一代运载火箭的研制体现了通用化、系列化和组合化的设计思想,以及一个系列、两种发动机、三个模块的总体发展思路。简单地说,就是新一代火箭系列包含多种不同构型,它们使用50吨级YF-77氢氧发动机和120吨级YF-100液氧煤油发动机,由5米、3.35米和2.25米直径液体推进模块组成。

长征七号火箭最早源自长征二号F火箭换发的设想,它将接替上图的长征二号F发射载人和货运飞船

鲜为人知的长征二号F/H计划

长征七号火箭原来的项目名称是长征二号F/H(H,即换发动机的意思),是新一代火箭3.35米直径构型的一种,由中国航天科技集团运载火箭技术研究院研制。2009年中国载人航天工程网就公开了长征二号F/H火箭,所谓“换”,简单的说就是在长征二号F火箭基础上换装新型液氧煤油发动机的产物。

长征二号F/H火箭构型与长征二号F都是3.35米直径芯级上捆绑4个2.25米直径助推器的设计,不过它的芯级以2台YF-100发动机替换了原有的4台YF-20发动机,4个助推器各以1台YF-100发动机替换了原有的单台YF-20发动机,起飞总推力提高了20%左右。由于液氧煤油推进剂密度比原来的偏二甲肼/四氧化二氮推进剂略低,长征二号F/H火箭的助推器长度明显加长,外形看起来也更加协调。至于火箭第二级,长征二号F/H火箭以四台18吨推力的YF-115液氧煤油发动机取代了原来的单台YF-22型发动机、以及4台小型游动发动机,推力大致相当,但发动机比冲更高。简而言之,长征二号F/H火箭提高了起飞推力,从而为提高运载能力奠定了基础;此外整个动力系统比过去更简练,以液氧煤油为燃料也摆脱了“毒火箭”帽子。

按照载人航天工程网的介绍,长征二号F/H火箭原计划起飞推力720吨,分为载人和无人两个版本,前者起飞质量582吨,近地轨道最大运载能力为12.5吨,后者起飞质量579吨,近地轨道最大运载能力为13吨,用于发射货运飞船。

上图中展示了长征七号火箭的四发第二级、双发芯级和单发助推器

长征七号将是我国未来主力中型运载火箭

2011年1月长征七号火箭正式立项,根据发射货运飞船需求的变化,长征七号火箭的运载能力指标比早期的长征二号F/H计划有所提高。长征七号火箭全箭长度约53.1米,起飞质量增加到594吨,近地轨道运载能力提高到13.5吨,700千米高度太阳同步轨道运力为5.5吨,它主要用于发射未来载人空间站工程的天舟系列货运飞船。而长征七号火箭首次发射的主载荷是新一代载人飞船缩比返回舱,预料未来长征七号火箭多次发射货运飞船、状态成熟后,也会用于发射神舟之后的新一代载人飞船。

合练中的长征七号火箭,按计划6月底第一枚长征七号火箭将从文昌发射升空

根据火箭总师范瑞祥的论文,长征七号火箭还计划衍生出拥有氢氧第三级型号用于发射静止轨道通信卫星,这种名为长征七号734的火箭将具有约7吨的同步转移轨道运载能力,比我国现有同步转移轨道运力最大的长征三号乙火箭的5.5吨提高了27%,足以发射全部的东方红三号、四号平台卫星以及部分东方红五号平台卫星,还将用于发射小型深空探测器等任务,长征七号火箭将是我国未来中型运载火箭的主力。

长征七号火箭还可以选配备远征系列常规上面级,据称长征七号的首次发射就将使用远征一号上面级,这使长征七号可以灵活执行多种发射任务,尤其是向近地轨道和太阳同步轨道释放多颗卫星的任务。

远征一号上面级曾用于发射北斗卫星,长征七号首次发射中同样会使用远征一号