中国长征七号/五号新一代长征五号运载火箭首飞有多“冷”

中国新一代运载火箭_百度百科
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中国新一代运载火箭
中国新一代运载火箭(英文:New Generation Launch Vehicle),是中华人民共和国为了替换老旧的的长征二号、长征三号和长征四号并提升航天运载能力而于2006年开始研制的火箭系列。中国新一代运载火箭由芯级直径5米的系列大型运载火箭、芯级直径3.35米长征七号系列中型运载火箭和小型运载火箭组成。新一代运载火箭使用YF-100、、YF-75D、YF-115作为主要动力,采用无毒无污染的液氧、液氢、煤油作为主要推进剂,运载能力将覆盖1.5-25吨,1.5-14吨。
中国新一代运载火箭背景
90年代,中国运载火箭技术迅速发展,但随后与世界先进水平拉开差距。中国在1990年以惊人的速度完成了长征二号捆运载火箭研制,(Low Earth Orbit,LEO)运载能力由3.7吨提升到了9.5吨;1994年和1996年分别完成了长征三号甲和长征三号乙运载火箭,(Geostationary Transfer Orbit,GTO)运载能力由1.5吨提升至5.1吨;1999年完成了长征二号F,火箭可靠性达到载人级别。其中,长征三号乙一度成为亚洲最大的运载火箭,被认为和当时广受好评的欧洲阿丽亚娜四号不相上下。但与此同时,中国基于YF-20发动机以及肼类燃料的的运载能力也达到了极限。1996年,随着后来获得巨大成功的欧洲阿丽亚娜五号的首飞,一系列近地轨道运载能力大约20吨的新型大型火箭在世界航天强国相继出现,其中包括美国的德尔塔四号系列、宇宙神五号系列、俄罗斯的安加拉号系列和日本的H-IIA、H-IIB运载火箭,中国火箭在技术和运力上与世界的差距开始拉大。再加上印度火箭技术的快速发展,以至于中国航天工作者也认为“中国在世界航天领域第二梯队的优势地位已经丧失。”
90年代中国在国际商业发射市场获得一定份额,但随后遭受一系列重大打击。长征二号捆、长征三号系列运载能力与当时国际主要商业发射火箭相近,但拥有价格上的优势。从1990年第一颗商业卫星开始,到1998年,中国占据了世界商业发射市场的7%-9%[1]
。打击首先来自年间中国接连数次严重的发射失败,在国内外引起重大影响。当1997年中国航天从质量问题中走出来时,商业发射市场已趋于饱和,长征火箭也优势不再。1999年《》出台之后美国实行了更严格的对华高科技出口禁运,禁止中国发射含有美国零部件的卫星,中国失去了许多商业卫星发射的可能。[2]
此后,中国商业发射主要是一些欧洲或本国的发射和通信卫星对发展中国家的出口。
中国长征系列满足了中国在90年代和二十世纪初的发射需求,在国家重要航天工程中规划了较大航天器。在这一时期,长征系列发射了大量的遥感卫星、科学实验卫星、返回式卫星、通信卫星以及军用卫星,构建了比较完善的卫星网络,使中国拥有200多颗在轨卫星,还完成了载人航天和月球无人探测等。但计划中2020左右中国需要完成的载人航天空间站建设、月球无人采样返回和大型通信卫星对本国火箭运载能力提出更高的要求。由于载人航天与探月工程在中国航天中十分重要的地位,该需求显得非常迫切。
此外,1999年后,中国火箭研制任务急剧减少,需要保证火箭研制队伍的稳定和发展也是关乎新型火箭研制的背景之一。[3]
中国新一代运载火箭发展思路
新一代运载火箭的研制可以归纳为“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路。运载火箭技术是航天发展的基础,“航天要发展,动力要先行”,所以新一代运载火箭基本上采用了全新的发动机。“两种发动机”指的是新一代运载火箭的主动力,新型的120吨级推力液氧煤油发动机YF-100和50吨级推力液氢液氧发动机YF-77。“三个模块”指的是使用氢氧推进剂的5米直径模块、使用液氧煤油推进剂的3.35模块和2.25米模块,其中5米模块采用2台YF-77发动机、3.35米模块采用2台YF-100发动机、2.25米模块采用1台YF-100发动机。[4]
三种模块按照不同的方式组合起来,就形成了长征5号、长征6号和长征7号三种新一代运载火箭。其实航天业内在做顶层规划设计时,将长征6号和长征7号视为长征5号的亚型,即所谓的“一个系列”。这是因为长征5号用到了所有3种模块,3.35米和2.25米模块既用作长征5号的助推器,又用作长征6号、长征7号的芯级或助推器,长征6号和长征7号在技术上实则是长征5号的衍生品。[4]
中国新一代运载火箭长征五号系列运载火箭
新一代运载火箭中长征五号火箭
长征五号系列
芯级为5米直径火箭模块,使用2台YF-77氢氧发动机,加满推进剂后的质量约175吨。由于芯级本身的推力小于自重无法独立使用,因此长征5号所有型号必须捆绑4个助推器,而助推器有2种,包括采用1台YF-100发动机的2.25米模块和采用2台YF-100发动机的3.35米模块。长征5号在发射地球同步转移轨道卫星时,还需要采用二级半设计,增加了使用2台YF-75D发动机的上面级。
中国新一代运载火箭长征七号系列运载火箭
由于长征5号运载能力最小的构型,其运载能力也达到低地球轨道10吨的水平,对不少发射任务来说仍是极大的浪费,所以还需要推力较小的运载火箭,这就是长征7号。
合练中的长征七号
长征7号的芯级为3.35米模块,共有5种不同的构型。基本构型为二级设计,一、二级均是3.35米模块,一级采用2台YF-100发动机,二级采用2台YF-115发动机,低轨发射能力4.5吨。通过捆绑2个或4个2.25米模块助推器,长征七号就可以获得2种推力更大的构型,低轨发射能力分别为9吨和15吨。而在此基础上再增加第三级——采用2台YF-75D发动机的5米模块,又获得2种用于发射地球同步轨道卫星的构型,发射能力分别为3吨和6吨。
从发射能力来看,长征7号是现役长征2号、长征3号和长征4号系列火箭的替代者,可以用于发射现有的东方红4号通讯卫星、北斗二代导航卫星、神舟飞船和未来的货运飞船等。2010年长征七号火箭立项,2011年底已经通过初样阶段评审,全面进入初样研制阶段。[4]
中国新一代运载火箭长征六号运载火箭
合练中的长征六号
火箭使用3.35米直径的第一级和2.25米直径的二、三级,其第一级仍然使用1台YF-100发动机,第二级使用1台YF-115发动机,第三级使用4台1000牛的过氧化氢/煤油发动机。长征6号的700千米高太阳同步轨道运载能力约为1吨,可以视为现有长征1号D的替代型号。另有报道称长征6号火箭还可能捆绑小型固体助推器以增强运载能力,从而填补长征六号基本型号与长征七号基本型号之间的运力空白。据中国航天报讯,2009年9月长征6号火箭立项,目前已转入初样研制阶段。[4]
.国家重大技术装备网.[引用日期]
.中国网.[引用日期]
唐一华. 新形势下我国运载火箭发展战略设想(下)[J]. 航天工业管理,-5+8.
.腾讯军事[引用日期]
.西安航天动力研究所.[引用日期]
.腾讯新闻.[引用日期]中国长征五号运载火箭拟于2016年下半年在海南发射-中新网
中国长征五号运载火箭拟于2016年下半年在海南发射
日 17:25 来源:  
  北京6月26日电 (记者 张素 高凯)中国长征七号运载火箭成功“首飞”,同样属于中国新一代运载火箭的“长征五号”更受外界关注。
  中国航天科技集团副总经理杨保华26日在受访时说,长征五号运载火箭是中国目前研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程,火箭完全采用无毒无污染推进剂,起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力。
  近期有报道称,长征五号运载火箭是一枚全新研制的火箭,核心技术具有完全自主知识产权。全箭采用了247项核心关键新技术,新技术比例几乎达到100%。比如采用大型“全透波结构”整流罩,可以满足任何卫星的通信要求。
  杨保华说,“长征五号”与国际上主流运载火箭的运载能力相当,将承担发射嫦娥五号、空间站核心舱以及火星探测等具有里程碑意义的国家重大专项工程任务。
  西昌卫星发射中心党委书记王经中在“长征七号”发射后举行的新闻发布会上明确,2016年下半年,“长征五号”将在海南文昌航天发射场择机发射。
  王经中说,文昌航天发射场是中国目前最大、发射条件最好的航天发射场,可用于发射“长征七号”、“长征五号”及正在预研制中的其他系列火箭,将主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、中低轨道航天器、大型空间站、深空探测器等发射任务。比如未来几年,中国探月工程第三期的月球探测器“嫦娥五号”等将在此亮相。(完)
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长征七号运载火箭首飞成功 中国新一代航天发射场首战告捷,6月25日晚,我国新一代运载火箭长征七号在海南文昌航天发射场点火升空。6月25日晚,我国新一代运载火箭长征七号在海南文昌航天发射场点火升空。6月25日晚,我国新一代运载火箭长征七号在海南文昌航天发射场点火升空。
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中国长征七号/五号新一代运载火箭有多“冷”?(1)
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10:21:44 &中国航天科技集团 & &
2016年,历经数载研制,我国新一代长征七号、长征五号运载火箭即将迎来首飞。“长征七号”是为满足中国载人空间站工程发射货运飞船需求而研制的新一代中型液体运载火箭。从设计到生产,均采用全三维数字平台,标志着中国运载火箭迈入了全生命周期数字化的大门。“长征五号”是中国目前研制规模最大、技术跨度最高的航天运输系统工程。其近地轨道运载能力25吨,地球同步转移轨道能力14吨,能将中国进入空间的能力提升2.5倍,并带动牵引中国现役运载火箭动力系统升级换代。相对于国内现役长征系列火箭,长征七号、长征五号运载火箭全面大量使用液氧/煤油、液氢/液氧低温推进剂组合,成为名副其实的低温火箭,其中长征五号更是因为应用了液氢,得“冰箭”之誉。“冰箭”接近低温极限 防水隔热要面面俱到长征五号运载火箭在燃料上下了很大功夫,不同于目前使用化学燃料的常规火箭,长征五号运载火箭采用无毒、无污染的液氢液氧作为推进剂。在其800多吨的身体里,90%是-252摄氏度的液氢和-183摄氏度的液氧,这已经接近低温的极限,“冰箭”一名正源于此。为了防止空气中的水蒸气因低温凝结,火箭设计必须考虑防水设施。此外,液氢还具有极强的挥发性,而火箭发射时尾部火焰温度将达到3000摄氏度,如若隔热不当,液氢有可能消耗殆尽。因此,必须通过绝热方式对火箭进行严格控制,需给“冰箭”穿上一件厚厚的“绝热服”,保证火箭不被热量“入侵”。“低温”是历史的选择翻开世界航天探索发展史,我们总能在一次次航天里程碑式的跨越发展中发现“低温”的身影。现代运载火箭源于二战期间德国研制的V2弹道导弹。这是运载火箭技术开启航天新篇章的一个重要里程碑。历史在推进剂的首次选择上使用了低温液氧和酒精组合。V2弹道导弹如果说德国的V2导弹还只是开启了运载火箭的技术之门,那么苏联将初期同样用于洲际导弹的R7改装为运载火箭,并成功发射了人类历史上的首颗人造地球卫星,就在真正意义上实现了运载火箭的开天之路。这一次,历史也选择了低温液氧和酒精作为推进剂。R7运载火箭日,世界第一位航天员加加林乘坐苏联东方号运载火箭进入地球轨道运行并安全返回地面,人类载人航天史也由此拉开大幕。这一次,载人的东方号运载火箭推进剂选择的是低温液氧和煤油组合。
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