长征七号yd19605

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我国新一代航天发射场首战告捷

    6252000分。我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的长征七号运载火箭,在海南文昌航天发射场点火升空,约603秒后,载荷组合体与火箭成功分离,进入近地点200千米、远地点394千米的椭圆轨道,长征七号运载火箭首次发射圆满成功。据介绍,长征七号运载火箭为两级结构,捆绑四枚助推器,全长53.1米,起飞质量597吨,近地轨道运载能力13.5吨,采用了液氧煤油发动机等新技术,是绿色、无毒、无污染的新一代中型运载火箭,将有效提升我国进出空间的能力。

    海南文昌航天发射场是全新建设的低纬度滨海发射场。具有生态、环保,开放的鲜明特点。它的建成投入使用。将进一步提高我国航天发射能力,优化我国航天发射场总体布局。长征七号运载火箭首飞。是载人航天工程空间实验室飞行任务的开局之战,实现了“成功首飞”的预定目标,为后续任务打下了坚实基础。这次发射,旨在验证长征七号运载火箭设计正确性和各项性能指标。考核海南文昌航天发射场系统执行任务能力,检验工程相关系统间的协调性和匹配性。同时:长征七号火箭搭载多用途飞船缩比返回舱等载荷,将开展相关技术试验。这是长征系列运载火箭的第230次飞行。

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这是长征七号运载火箭,在海南文昌航天发射场点火升空,(拼版照片 625日摄)

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中国火箭家族新成员长征七号运载火箭全解析

    我叫“小七”,我的全名是“长征七号运载火箭”。我的身份是新一代运载火箭,满足载人空间站工程,发射货运飞船是我的重要使命。和家属其他兄弟相比,在身高体重、技术细节上我有哪些过人之处?在我国载人航天工程中我处于什么样的地位?相信通过我的介绍,大家会对我有更深刻的了解。

我是火箭家族的“长腿大力士”

    我生活在“长征系列"的大家族内,我出生在20164月,和五哥长五、六哥长六都是长征家族的新一代。我的首飞被安排在海南文昌航天发射场,要知道,我的首飞可是我国空间站建设的开局之战,地位不一般,将进一步加快我国载人航天工程建设的步伐。未来,我可是在役主力火箭的接班入,为我们国家长期有人照料的空间站搭建起“天地运输走廊”。

    我在家族里算是出了名的“大力士"。身高53.1米,腰围3.35米,我有4条“大长腿"作为助推器,这四条腿长约27米,是家族中最长的,接近现役火箭助推器的2倍呢。因此,我的“力气”也是已执行任务的兄弟里面最大的,起飞总推力约720吨。相比一般中型火箭,我近地轨道运载能力达到13.5吨,高了将近4吨,太阳同步轨道达到5.5吨。我们火箭家族都是钢筋铁骨的“大个子”,体重都是几百吨,但大家也许不知道,这其中90%以上都是燃料。太空那么大,每次出发我都尽量“吃饱”。我的任务是把卫星等载荷送去太空。到太空一次不容易,我要把更多的重量留给我的“乘客”,可以多携带一些试验产品等载荷,所以我很注重自己的“瘦身”,外壳、电缆、仪器这些都通过设计变得简洁,减轻重量,不浪费我的每分“力气”。

别看个头大我还是“技术控”

    虽然从体型上看我是一个庞然大物,但我身上凝聚了设计师的智慧和对细节的完美追求。

举个例子,我身上有一个助推氧箱,在现役所有助推贮箱中最长,需要工装辅助焊接,焊接装配局部间隙要小于O.3毫米,错缝小于O.5毫米,这也就是意味着立起来有4层楼这么高的助推氧箱,9条环缝的焊接误差要控制在5毫米之内。为了能够控制尺寸超差,技术人员把工作做到了极致。在每一个焊接缝处,他们都用刮刀一点一点刮削,直到把有可能造成焊接缺陷的残渣全部清除干净,力求做到完美。除此之外;我在设计上拥有更多的独到之处,更容易适应新的发射环境。作为在海南新发射场发射的第一枚火箭,我要适应这里的高温、高湿、盐雾、浅层风及雷电等自然环境带来的新挑战。这些都一览无余地体现在设计上。另一方面,海南降水量大,全年12小时内降水5毫米至15毫米的中雨较多,我们家族成员都怕下雨,大多会避开雷雨天发射,因为仪器电缆一旦被水打湿会影响信号传输,关系到飞行的成败。但我可不怕,因为我专门做了防水设计。你们知道吗,在我身上仅电连接器防水部位就有千余处,工作量之大可见一斑。

    而且,我身上还融入了全数字三维设计制造理念,从设计到出生,都采用全三维数字平台,以直观的三维模型取代了过去二维图纸,大大提高了生产效率。

绿色、安全的环保主义者

    很多人都知道,我们火箭家族使用的常规推进剂燃烧后会产生有毒有污染的氮化物,而且制备成本也比较高。随着发动机技术的改进和隔热技术的提升,我采用的是全液氧煤油燃料.燃烧时产生的是二氧化碳和水,不会对环境造成任何污染,同时,这套绿色动力系统更具有国际范儿。

  告诉大家一个可能会被忽视的小细节,通常在下达点火指令1秒钟后你们就能看到橙色火焰在底部出现,但是我却要在指令下达74秒后才会看到颜色发白的尾焰。这是因为我是我们国家第一台闭式发动机,这样的好处在于没有废的燃料排除,燃烧效率更高,也更环保。

重型运载15年内有望首飞

除了我是一个环保主义者外,我身价更加艰巨的使命,因为是按照载人航天标准设计的火箭,设计可靠性更强,未来成熟以后将成为新一代载人火箭,用于发射新一代载人飞船。和大家分享一个未来的规划,我国将瞄准世界前沿技术发展趋势,全面开展可重复使用运载火箭、空间运输平台等更为前沿技术领域的预先研究工作,而且,长征家族的超大力士重型运载火箭正在开展关键技术攻关,15年内有望实现首飞。他的运载能力是我的5倍多,完全能够满足未来载人月球探测、火星取样返回,太阳系行星探测等多种任务,宇宙探索  将在我们的努力下向着更高更远的空间拓展。

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  新一代中型运载火箭长征七号在燃料使用上以液氧和煤油为主,这就对火箭的燃料加注贮存以及点火后的高温处理提出了更高要求。航天科技集团运载火箭技术研究院的技术人员称,处理好燃料贮箱的极低温度与火箭火焰的超高温度这个“冰火两重天”,是火箭发射的重要工艺之一。

长征七号之“冰”:

燃料温度极低,加注贮存有讲究

    在发射之前,长征七号要完成170立方米的煤油和340吨液氧的加注。其中,液氧的温度达到了零下183摄氏度。存储液氧的贮箱,采用机械铣工艺,较以往化学铣工艺的贮箱更加轻质化、环保无污染。同时,贮箱的制造采用绝热工艺,在各层之间抽真空,保证了贮箱的保“冷”效果。

液氮虽然不是燃料之一,但是它在火箭发射中也起到了重要作用,在燃料加注前,发射场的工作人员要用液氮对燃料管道进行吹除。因为液氮的温度比液氧还低,用液氮吹除管道不仅降低了成本,还能更加高效快速地为管道降温。

    据海南文昌卫星发射场加注团队负责人张继介绍,他们在加注时需穿防护服、戴手套。液氧液氮输送时会产生大量噪音,他们还要戴上高噪音耳塞。连接长征七号与加注站的管道达到5000多米,阀门有214个,加注人员工作量很大。

    火箭发射前12个小时,要开始加注煤油,这个过程大约要持续4个小时。随后,3个液氧储罐各分两路,对6个模块进行加注。记者注意,在液氧加注站,有4个液氧储罐。张继解释,有1个不直接进行加注,而是对另外3个氧罐进行增压。

在液氧加注初期,要对贮箱进行预冷。在贮箱的温度未低于零下183摄氏度前,所有的液氧都将排放出去,不被贮存。燃料贮箱的温度和压力值,都实时被监测并显示在加注控制系统上。液氧的加注要持续将近8个小时,整个加注程序一直到点火前2分钟才会结束。

长征七号之“火”:

火焰温度极高,隔热降温多手段

    之所以说长征七号要经历“冰火两重天”,是因为在点火一瞬间之后,零下100多摄氏度的燃料就将变成3000多摄氏度的热焰,瞬间完成冰到火的转化。在指挥员下达点火的指令74秒之后,火箭的尾部瞬间喷出巨大火焰。长征七号运载火箭副总设计师胡晓军介绍,因为燃料不同,喷出的火焰颜色不像以往的橘红色,而是呈白色,喷口燃气的温度也比以往火箭高得多,使得发射平台瞬间接近3000摄氏度。这个温度足以熔化绝大多数金属和非金属材料,火箭发射平台和箭体本身都难以承受如此高的温度。在发射平台和火箭助推器、芯级上,均喷有防热涂层。两三厘米厚的防热涂层分为十几层,每一次喷涂都是不同材质,且厚度只有几毫米,工艺处理难度非常大。另外,在火箭助推器和芯级上,还贴有柔性隔热毡,它能进一步提升隔热效果。

    胡晓军介绍,火箭飞行速度快,也会产生热量,导致箭体的热流密度增大。通俗理解,就是一定时间内通过火箭表面的热量增多,这就对火箭箭体的材质有更高要求。在长征七号火箭的制造中,他们还借鉴其他工艺,采用了承热效能更好的材质。

    除此之外,长征七号火箭发射塔还装有一个能容纳600吨的水箱,装好了自来水备用。这就是目前国际上先进的“大流量喷水降温降噪系统”。据这个系统技术负责人陈劲松介绍,在火箭飞到5米高以后向箭体尾部火焰中心喷水,两级喷水设施各喷20余秒,完成400吨的喷水量。

青岛早报2016-6-26/14 文图均据新华杜