图：长征七号火箭，将于6月25日至29日在海南文昌择机发射。

全新外观，全新设计，全新燃料，全新理念……静静矗立在大海之滨的长征七号运载火箭，将在海南文昌迎来首次发射，它将主要用于发射天舟货运飞船，给中国未来的空间站运送货物。

作为我国最新研制的新一代中型运载火箭，长征七号从运输方式到总体装配、从加注停放到点火启动、从燃料类型到环境适应等方面都发生了巨大变化。

新一代运载火箭——长征七号

“火箭的能力有多大，航天的舞台就有多大。”这是航天界的一种说法。

即将要发射的长征七号火箭被誉为是中国航天进入太空的新动力。从外形来看，这款新型火箭总高度超过53米，芯级直径3.35米，捆绑4个2.25米助推器，起飞重量597吨，运载能力达到近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨，达到国际先进水平。

长征七号和目前中国航天已有的火箭体型差别不大，最为显眼的就是在火箭周围，可以提供额外推力的助推器被设计得更长。

虽然长征七号火箭沿用了中国运载火箭经典的3.35米直径设计，但是作为新一代运载火箭，它内在的动力系统已经完全更新。

海南文昌航天发射场首秀

这次火箭发射的主角不仅是“长征七号”，还有中国新的航天发射场——海南文昌航天发射场。作为中国首个滨海航天发射中心，文昌航天发射场所在地海南省文昌市龙楼镇将迎来“首发”。

文昌航天发射场是继酒泉、太原、西昌之后中国第四个卫星发射中心，也是中国首个滨海航天发射场，具有纬度低、发射效率高、射向宽、落区安全性好、海运便捷等优势，能够满足新一代无毒、无污染运载火箭和新型航天器发射任务需求。

目前，世界各国在选择发射场时，都会尽量选择低纬度地区，最好选择在赤道附近，因为这样可使火箭发射后得到地球自转赋予的向东的初速度，提高运载能力。

文昌航天发射场纬度为北纬19度19分，不仅是中国最低纬度的发射场，也明显低于美国、俄罗斯等航天大国的航天发射场。

液氧煤油YF-100发动机

我国上一代的长征二号、长征三号和长征四号火箭都使用YF-20系列发动机作为起飞级动力。YF-20使用四氧化二氮/偏二甲肼作为推进剂，这种推进剂可以在常温下存储。虽然常温可存储的推进剂有助于提高反应速度，但是四氧化二氮/偏二甲肼推进剂过于昂贵，而且具有强腐蚀和剧毒污染的危险。

新型的YF-100发动机选用的推进剂则是液氧和煤油。

首先，液氧煤油本身无毒无污染，燃烧产物也无污染，降低了对环境和加注人员健康的影响。其次，煤油是一种常温推进剂，存储运输和加注都相当方便。

此外，煤油价格便宜，航天用煤油也就是每吨1万元，作为氧化剂的液氧每吨只要不到2000元，而偏二甲肼每吨要8.2万，甚至四氧化二氮每吨都要1.8万元，使用液氧煤油组合可以显著降低推进剂成本。

最后，液氧煤油组合的密度高比冲也较高，比冲等价于耗油率，这意味着同等推力下一样多的推进剂火箭发动机可以工作更久，可以把火箭加速到更高的速度。高比冲的液氢液氧推进剂密度太低，高密度的四氧化二氮/偏二甲肼剧毒有污染而且比冲略低，液氧甲烷组合比冲略高但密度却要低得多。综合而言，液氧煤油是很理想的火箭推进剂组合。

三维技术打造第一枚“全数字”火箭

在长征七号运载火箭二级箭体增压导管安装现场，沿袭几十年的设计安装图纸已不见踪迹，取而代之的是电脑显示屏中的三维圆柱体。长征七号是中国第一种使用全数字化设计和制造模式的运载火箭，因此又被称为“数字火箭”。

长征七号从设计、制造、试验到管理的全过程都使用数字化管理。数字化设计最为直观，简单地说就是通过数字化建模和仿真建立火箭的三维数字模型，实现用数字模装代替实物模装，进行火箭的装配和接口协调工作。这样的三维数字模拟装配检验，可以节省大量的人力物力，缩短研制周期。

数字化制造技术可以在保证质量和降低成本的同时，大大减少设计和生产协调的麻烦，提高火箭总体的研制效率。长征七号火箭的整流罩就使用了数字化制造技术，它是中国研制的第一个没有实物模装的整流罩，整流罩三维设计文件下厂后直接生产，最终整流罩与地面设备完全吻合，没有任何质量问题。

数字化仿真对火箭的研制试验同样大有裨益，长征七号火箭助推器曾进行数字化仿真试验，提前发现了火箭伺服机构安装时空间不足的问题，从而有充裕的时间制作工装，简化了伺服机构的安装。要知道，制作工装至少要20天，如果没有数字化仿真提前发现问题，而是安装时再发现问题，研制进度必然大受影响。

型号调度尚晓菁：原来用二维平面设计图纸，很多情况下并不能看到导管的准确形状，准确安装位置也需要图纸的参数再进行计算。现在通过三维模型，安装工程师可以形象、直观地掌握管线的准确位置和走向。

长征七号运载火箭采用了三维技术，从设计到生产，均采用全三维数字平台，是我国首枚“全数字”火箭，也标志着我国运载火箭开始迈入全生命周期数字化的大门。

“防水”的火箭

现役火箭发射选择窗口时都会避开雷雨天，而新一代运载火箭是做了“防水”设计的。海南文昌发射场气候潮湿，降水量大，火箭不仅要防雨水，还有箭体表面、管路上的冷凝水也会影响到正常发射。

因此，长征七号采用防风防水设计，并渗透到了每个设计细节当中，这使火箭在中雨时也能发射。

抗八级大风的火箭

长征七号在垂直转场时，若浅层风较大，对火箭结构强度是一个很大的考验。考虑到这一因素后，长征七号火箭型号队伍对火箭局部结构进行了适当加强，并为火箭设计了一个“防风减载装置”。

据了解，这套装置采用可伸展的桁架结构，一端固定在活动发射平台的脐带塔上，展开后另一端与火箭二级发动机机架接头对接，这样在垂直转场过程中将火箭与脐带塔连接起来，能够显著降低火箭受到的风载。

航天科技集团运载火箭技术研究院长征七号火箭副总设计师程堂明介绍，即使遇到8级大风的天气，长征七号火箭依旧可以转场，它的抗风能力超过现役火箭。

垂直转运技术国际先进

23日上午8时开始，经过平稳行驶约3小时后，执行首次飞行试验任务的长征七号运载火箭与搭载载荷组合体的活动发射平台沿着长长的钢轨，安全、准确、流畅地转运至发射塔架。此次垂直转运，长征七号运载火箭在铁轨上一共拐了4个弯，才到达发射阵地。

海南航天发射场吊装分系统指挥员张再经日前表示，这次长征七号运载火箭采用改进后的垂直总装、垂直测试、垂直转场“新三垂”测发模式，缩短了火箭在发射区的射前准备时间，有效提高了发射可靠性。这项技术整体达到国际先进水平。

南航天发射场吊装分系统指挥员张再经日前表示，我国是第2个掌握“单轨差速转弯行走技术”的国家，也是继美国、欧空局、日本之后第4个掌握“发射平台转弯行走技术”的国家(机构)。

7.4秒的点火“沉寂期”

和以往长征系列火箭发射相比，长征七号在接到零号指挥员下达的“点火”指令后，将进入短暂的“沉寂期”。约７．４秒后，长征七号才会喷射出白色火焰。

长征七号火箭副总设计师助理胡晓军：以往发射的火箭依靠火工品点火，通过火药启动剂点燃火箭，为一次性使用，存在无法点燃的风险。长征七号火箭使用的是我国第一台闭式发动机，具备多次启动能力，其点火原理是通过高压煤油本身冲破点火器，推到预燃室，再进入发动机。由于高压补燃会多出５秒的泄压时间，所以导致喷火时间延后，7.4秒后才能看到火焰。

这种点火方式不再需要火药起动剂，可靠性更高，操作更加简单，启动更加平稳。此外，常规推进剂在点火过程中会排放出一部分燃料，燃烧后直接排除不再产生推力。采用高压补燃的方式则不会有推进剂泄出，燃烧效率更高。

24小时的停放时间“创纪录”

目前除长征七号火箭之外的现役长征系列运载火箭，燃料加注后的停放时间一般为一周左右，但长征七号燃料加注后的停放时间为24小时。

长征七号火箭动力系统总指挥邓新宇：长征七号加注的是低温燃料，这种燃料不仅温度极低，且易燃易爆易蒸发。燃料加注后停放24小时，已经创造了低温燃料停放时间最长纪录。为保证火箭加注后状态正常，试验队员不但要实时监控检测数据，还要每隔一个小时到现场检查火箭状态。加注了低温燃料后的发射塔，犹如一个大冷库，贮箱板外结满了厚厚的霜，每次检查，试验队员都会被冻得瑟瑟发抖。

由液氧和煤油组成的低温燃料，燃烧后产生二氧化碳和水，无毒无污染，不会对环境造成任何破坏。从这个意义上讲，长征七号是名副其实的“绿色”火箭。

500余吨的“大个子”，超九成是燃料

50余米高的长征七号运载火箭，总体重达到了500余吨，但其中箭体外壳、电缆、仪器等“干货”的总质量只有50余吨，其余均为液氧煤油推进剂。

长征七号火箭设计人员徐利杰：燃料在火箭中的比重越大，说明火箭的设计越合理，结构效率越高。火箭的外壳、电缆、仪器等部件的质量称为“死重”，在保证功能强大的同时要尽可能简洁、以减轻重量。

火箭是卫星等载荷通往太空的运输工具，火箭的自重越小、提供的燃料越多，就可以把尽可能多的“运量”留给卫星等载荷，使载荷增加更多功能件、携带更多试验产品及燃料等，在太空发挥更大作用。

400吨水化解3000摄氏度热浪

长征七号运载火箭点火起飞时，箭体尾部喷出的火焰将直冲发射平台，3000摄氏度左右的高温足以熔化绝大多数金属和非金属材料，即使特殊材料制成的发射平台表面有防热涂层，也很难承受如此高温。

“大流量喷水降温降噪系统”技术负责人陈劲松：在长征七号运载火箭发动机点火前，位于发射平台上的一级喷水系统会向发射平台喷射一层厚度为５厘米的水膜，当长征七号飞达５米高以后，位于发射平台两旁的二级喷水系统会继续向箭体尾部火焰中心喷水，两级喷水设施各喷20余秒，总喷水量达400吨。

400吨水中，30％会瞬间汽化到大气中，60％则通过导流槽流走。大量的水分蒸发将使发射平台核心区降温1000摄氏度左右。此外，这个系统还具有良好的降低噪音效果。

（本文参考自多个来源：科技日报，中国新闻网等；特别声明：本文转载仅仅处于传播信息的需要，如果作者不希望被转载，请联系我们！）

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