淺談長征七號讓長征火箭實現(xiàn)脫胎換骨論文

　　“點火!起飛!”伴隨著振聾發(fā)聵的轟鳴聲，2016年6月25日晚上8時，海南文昌航天發(fā)射場，我國全新研制的長征七號運載火箭劃破天際，沖向云霄。約603秒后，載荷組合體與火箭成功分離，進入近地點200千米、遠地點394千米的橢圓軌道，長征七號運載火箭首次發(fā)射圓滿成功。

　　長征七號運載火箭首飛，是載人航天工程空間實驗室飛行任務的開局之戰(zhàn)，實現(xiàn)了“成功首飛”的預定目標，為后續(xù)任務打下了堅實基礎。此次發(fā)射，旨在驗證長征七號運載火箭設計正確性和各項性能指標，考核海南文昌航天發(fā)射場系統(tǒng)執(zhí)行任務能力，檢驗工程相關系統(tǒng)間的協(xié)調性和匹配性。同時，長征七號火箭搭載多用途飛船縮比返回艙等載荷，將開展相關技術試驗。這是長征系列運載火箭的第230次飛行。

　　新動力讓火箭更“環(huán)�！�

　　長征七號運載火箭為兩級結構，捆綁四枚助推器，全長53.1米，起飛質量597噸，近地軌道運載能力13.5噸，采用了液氧煤油發(fā)動機等新技術，是綠色、無毒、無污染的新一代中型運載火箭，將有效提升我國進出空間的能力。

　　長征七號沿用了過去長征火箭家族3.35米直徑的設計，既可以滿足海南發(fā)射場發(fā)射要求，同時也可以通過陸路運輸運往內陸發(fā)射場進行發(fā)射，發(fā)射適應性更強。

　　長征七號火箭的外形和我國現(xiàn)有的火箭體型差別不大，但為了儲存更多的燃料，提供更強的動力，它的助推器長約27米，接近現(xiàn)役火箭助推器長度的2倍，而這種改變也需要對火箭的設計進行全面的更新。而“長七”火箭又增加了一個捆綁點，相對現(xiàn)役火箭靜定的捆綁方案，載荷、捆綁裝置等設計難度大大增加、可靠性大幅提升。

　　不同于現(xiàn)役火箭多采用有劇毒的推進劑，長征七號火箭采用我國具有自主知識產權的兩種新型液氧煤油發(fā)動機，較常規(guī)推進劑比沖提高20%，推力提高了60%，平均成本僅為常規(guī)推進劑的十分之一強，不僅秉承了中國航天綠色環(huán)保的發(fā)展理念，順應國際潮流，還降低了成本，提高了火箭性能。

　　由于液氧的溫度達零下183℃，在研制火箭的試驗中，每次低溫燃料加注后，試驗現(xiàn)場的發(fā)射塔就像是個“大冷庫”。雖然看起來是“鋼筋鐵骨”的大個子，體重幾百噸，但火箭體重的90%甚至更多都是燃料。由于燃料質量不能隨意增減，為了帶更多的“乘客”去太空，減輕火箭自重就成了關鍵。因此，火箭外殼很薄，最薄處僅有0.8毫米，和雞蛋殼差不多，可以說是薄如蟬翼卻力量驚人。

　　第一枚全數(shù)字火箭

　　長征七號是首個揭開神秘面紗的“數(shù)字火箭”，它采用全數(shù)字化手段完成研制，突破了三維協(xié)同設計、三維設計數(shù)據管理及基于三維的流程仿真、飛行綜合性能仿真等多項關鍵技術，打通了從設計到制造的全三維流程。火箭在全研制流程沒有一張紙質圖紙，航天科技工作者稱火箭設計從紙質“連環(huán)畫”變成了“3D電影”。

　　在生產加工階段，火箭實現(xiàn)了“一鍵式”加工。原來工藝員加工某金屬零部件，首先要根據二維圖紙畫出工序草圖、手工編制工藝規(guī)程，然后進行車、銑、鏜等系列工序�，F(xiàn)在，從原材料變?yōu)槌善�，只需按動�?shù)控機床按鈕即可完成，且合格率達100%，可謂是一鍵定“乾坤”，極大地提升了生產質量和效率。在試驗、裝配階段，“數(shù)字火箭”應用了“虛擬現(xiàn)實技術”，對火箭進行虛擬裝配、虛擬試驗，真實模擬火箭實際裝配和試驗環(huán)境，提前預見可能發(fā)生的問題，確保了火箭試驗、裝配“一次成”。

　　長征七號火箭的首飛成功，代表了我國近60年運載火箭研制領域的最高水平，研制能力接近波音、空客和NASA，標志著中國新一代運載火箭在數(shù)字化設計能力上已躋身國際先進行列。

　　新結構給“大腦”帶來全新挑戰(zhàn)

　　火箭復雜的結構，給火箭的“大腦”控制系統(tǒng)也帶來了全新的挑戰(zhàn)。為了更好地控制火箭的飛行過程，將航天器精確送入軌道，長征七號使用新型總線控制，實現(xiàn)遙、外測一體化設計，采用天基測控實現(xiàn)數(shù)據中繼傳輸，并且按照載人航天標準設計，控制系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)實現(xiàn)了冗余，設計可靠性得到大幅提高。

　　控制系統(tǒng)創(chuàng)新采用了143項智能控制軟件，這是現(xiàn)役火箭軟件使用量的30倍以上，大大提高了控制精確度，在每個艙段中安裝控制系統(tǒng)，改變了以往集中處理的方式，減輕了控制系統(tǒng)壓力，也標志著我國火箭控制系統(tǒng)已向全面數(shù)字化控制模式發(fā)展。長征七號未來成熟后將成為新一代載人火箭，用于發(fā)射新一代載人飛船。

　　“新三垂模式”讓火箭發(fā)射更簡便

　　火箭在發(fā)射場進行的垂直總裝、垂直測試、垂直轉場，被稱為“三垂模式”。

　　現(xiàn)役火箭中采用的“三垂模式”，其箭地連接工作在技術區(qū)和發(fā)射區(qū)要進行兩次，而長征七號火箭采用的'“新三垂模式”，僅一次對接就可以完成工作，狀態(tài)的一致性更好，且前端地面測發(fā)控設備在技術區(qū)進行了充分測試，轉場中保持箭地之間氣、液、電連接狀態(tài)不變，轉至發(fā)射區(qū)以后出現(xiàn)故障的概率更低，有效提高了發(fā)射的可靠性，同時，發(fā)射區(qū)準備時間縮短至2天～3天，降低了火箭轉場后遇到惡劣天氣再返回技術區(qū)的情況發(fā)生。

　　風雨“難阻”發(fā)射

　　海南發(fā)射場氣候潮濕，降水量大，全年12小時內降水5至15毫米的長征七號部件測試長征七號殼體中雨較多。為此，在火箭研制之初，設計團隊就將“防水”工作列為重中之重。例如在部段對接處、細小的孔徑和縫隙處都要做防水處理;在排氣孔處，實現(xiàn)排氣防水雙功能并舉;針對低溫液體貯箱加注后無法避免的冷凝水聚集問題，開設排水孔等。

　　現(xiàn)役火箭發(fā)射時都會避開雷雨天，但海南文昌發(fā)射場氣候潮濕，降水量大，因此長征七號采用防水設計，就像給火箭穿上了金鐘罩鐵布衫，即使中雨也能發(fā)射。此外，海南文昌發(fā)射場有“淺層風”，給長征七號運載火箭垂直轉場帶來挑戰(zhàn)。設計部門給長征七號裝上了“防風減載裝置”，即使遇到8級大風也不怕。

　　火箭發(fā)射平臺還要涂覆大面積“防曬霜”——一種特種防護涂層。這是因為火箭發(fā)射點火的剎那，溫度高達2800℃，足以熔化絕大多數(shù)金屬和非金屬材料。表面有了防熱涂層，發(fā)射平臺的使用壽命就可以延長，更好地承受強熱流的“沖刷”。

　　新一代運載火箭發(fā)射還有針對強高溫的“雙保險”。在火箭點火起飛時，發(fā)射平臺旁的“大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)”會給發(fā)射平臺噴水降溫，在20秒內噴出400噸水。在噴射的400噸水中，有30%的水會汽化到大氣中，60%的水則通過導流槽流走，水份蒸發(fā)帶走大量的熱，使得發(fā)射平臺核心區(qū)降溫幅度在1000℃左右，有效地保護了火箭發(fā)射臺內部的儀器設備。此外，該系統(tǒng)還有良好的降低噪音效果。

　　開啟我國航天任務的全新階段

　　新的結構、新的環(huán)境、新的體制、新的測發(fā)、新的動力，代表了先進火箭的發(fā)展方向。“長七”火箭作為新一代運載火箭中的中型火箭，也將開啟我國航天任務的全新階段。

　　長征七號不僅可以滿足我國載人空間站工程發(fā)射貨運飛船的需求，而且未來它還將承擔中國航天多種類型的發(fā)射任務。長征七號火箭在完成此次首飛任務之后，未來將承擔我國首個空間貨運飛船——天舟一號的發(fā)射，為我國長期有人照料的空間站搭建起“天地運輸走廊”。

　　同時作為我國新一代中型運載火箭的基本構型，通過改型或與上面級組合，長征七號運載能力覆蓋大多數(shù)主流衛(wèi)星所需的運載能力，面向主流衛(wèi)星市場，適應面更寬，是我國未來航天發(fā)射任務的“主力軍”，未來將成為在役主力火箭的“接班人”，肩負著長征火箭技術進步和更新?lián)Q代的歷史重任。

　　未來：會有更大直徑火箭誕生

　　中國現(xiàn)役運載火箭的直徑，受限于馬屁股的寬度?沒錯，這個有趣的觀點可以追溯到火車和鐵軌的發(fā)明。由于中國的火箭研制地與發(fā)射地有一定距離，大多用火車或者汽車運輸，路上難免會通過一些隧道，而隧道的寬度又是由鐵軌間的距離決定的。考慮到火車晃動、會車等因素，火箭的直徑就更受限制了。

　　火車軌道的寬度沿用了馬車的輪寬標準，而馬車的輪寬可以一直追溯到羅馬戰(zhàn)車，古羅馬人是按照拉戰(zhàn)車的兩匹馬的屁股寬度設定的。因此，中國的現(xiàn)役運載火箭的最大直徑就“止步”在3.35米。

　　而海南文昌發(fā)射場啟用后，這個限制就可以突破了，因為火箭可以通過海運，不再受限于隧道的寬度。今年下半年將發(fā)射的中國最大的火箭長征五號的直徑就達到了5米，未來，中國還會有更大直徑的火箭誕生。

　　火箭的運載能力有多大，中國航天的舞臺就有多大。據運載火箭技術研究院介紹，中國目前研制規(guī)模和技術跨度最大的火箭——長征五號將于今年下半年首飛，具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸的運載能力，與國際上主流運載火箭的運載能力相當，將承擔發(fā)射嫦娥五號、空間站核心艙以及火星探測器等具有里程碑意義的重大任務，將大幅提高中國進入太空的能力。

　　此外，中國15年內有望發(fā)射重型運載火箭。在目前的設計藍圖中，重型運載火箭箭體直徑近10米，全箭總長近百米，運載能力是現(xiàn)有火箭運載能力的5倍多，超過正在研制的美國下一代運載火箭的運載能力，可滿足未來載人月球探測、火星取樣返回，太陽系行星探測等多種深空探測任務需求，保障中國在未來宇宙探索和更大更遠空間的話語權。

【淺談長征七號讓長征火箭實現(xiàn)脫胎換骨論文】相關文章：

長征火箭的現(xiàn)狀及展望07-25

長征七號路過美國01-11

長征主題書籍《長征》02-10

長征03-10

長征05-07

長征07-23

長征作文300字：長征02-09

長征五號、七號將首飛最新01-17

中國繞月探測工程功勛火箭-長征-3A07-05