一文读懂长征七号运载火箭的前世今生

话说我们国家的天宫号空间站已经有好多批次的航天员进驻了，但不知大家注意到没有，每次在我们的航天员出征之前，总要先发射一艘天舟号货运飞船，把航天员们在接下来的几个月时间内要用到的补给，包括吃的、喝的、穿的、用的等等，都先行一步送到空间站上。航天员们来到空间站之后的第一件事，往往都是要去货运飞船那里搬包裹、拆包裹。那完成“兵马未动，粮草先行”任务，投送这些包裹的“快递员”就是我国的长征七号运载火箭了。

为发射货运飞船而研制

“长征七号”是中国载人航天工程为满足中国空间站工程发射货运飞船而研制的新一代中型运载火箭。我们知道，中国载人航天工程最早使用的唯一一型运载火箭是长征二号F运载火箭。尽管这一型运载火箭主要是为了载人任务而研制的，但是为了发射天宫目标飞行器等载荷，长征二号F运载火箭也进行了改进，取消逃逸塔装置，采用直径增大到4.2米的流线型整流罩，近地轨道运载能力达到了8.6吨。

那为什么还要发展一型新的长征七号运载火箭呢？那就要说到我们国家新一代的液体火箭动力系统了，其主要的特点就是高性能和绿色化，采用液氧、煤油等无毒无污染的化学物质作为推进剂。为了使我国的空间站工程用运载火箭也实现绿色化，同时用更高性能的动力系统提高火箭运载能力，首先考虑的是利用长征二号F运载火箭的成熟技术，在大体不变的情况下换装新研制的液氧/煤油发动机。2010年6月，这型新火箭被命名为“长征七号”，并正式立项研制。

经过详细设计之后的“长征七号”采用两级半构型，芯一级、芯二级直径3.35米，4个捆绑助推器直径2.25米，整流罩直径4.2米。火箭采用液氧、煤油等无毒无污染燃料作为推进剂，芯一级安装两台YF-100液氧/煤油发动机，发动机双摆；4个捆绑助推器分别安装单台YF-100液氧/煤油发动机，发动机单摆；芯二级并联安装4台YF-115液氧/煤油发动机，采用两机固定、两机双摆实现推力矢量控制。火箭全长53.1米，起飞质量约597吨，近地轨道运载能力约13.5吨，700千米太阳同步轨道运载能力约5.5吨。

覆盖我国80%左右航天发射任务

由于“长征七号”是一型中型运载火箭，其运载能力恰好处于市场需求最为旺盛的区间，通过适当的系列化发展，可以覆盖我国高达80%左右的航天发射任务，可以说发展前途远大，因此在其研制之初，就定下了如下一些研制原则。

第一，系列化发展原则。就是以满足我国载人航天工程后续任务要求的“长征七号”为基本型，论证中型火箭其他构型的方案。通过调整助推器个数或种类，以及增加三子级等方式实现中型火箭的系列化。比如，从二级半发展成三级半，从全液氧/煤油动力发展成三子级为液氢/液氧动力等。

第二，继承化发展原则。就是要充分继承新一代大型运载火箭和在役运载火箭的已有研制成果。“长征七号”所有系列化构型使用的液体火箭发动机都要基于已有或正在研制的液氧/煤油和液氢/液氧火箭发动机，比如液氧/煤油发动机采用与“长征五号”一样的YF-100发动机，以及与“长征六号”一样的YF-115发动机。另外“长征七号”还要充分继承长征二号F运载火箭的成熟技术，比如直径4.2米的整流罩。

第三，适应性发展原则。就是整个火箭系列化发展型谱的构型之间的运载能力梯度要科学合理，能够满足未来中型有效载荷的不同任务的发射需求，运载能力区间从1吨到15吨，发射目标轨道覆盖从近地轨道、太阳同步轨道到地球同步转移轨道等。

第四，经济性发展原则。主要就是要求尽量降低火箭发射成本，满足未来国际卫星发射市场的经济性要求，满足市场所需要的大量的中等运力发射需求。从所使用的推进剂上来说，从上一代运载火箭普遍使用的偏二甲肼/四氧化二氮，转为使用无毒无污染的液氧/煤油，价格大大降低，同时使用上更为简化、安全。

首型全数字化火箭 采用“新三垂”模式

“长征七号”是我国第一个实现全数字化设计、生产、试验的运载火箭。通过数字化设计，提高了设计水平；通过数字化生产，缩短了生产周期；通过数字化试验，降低了试验成本。

2016年6月25日，“长征七号”从文昌航天发射场首次成功发射，开启了“长征七号”的光荣服役之旅。2017年4月20日，“长征七号”在同一发射场将天舟一号货运飞船成功送入太空，开始为我国的载人航天工程贡献力量。

值得一提的是，“长征七号”是从文昌航天发射场发射的第一型运载火箭。海南发射场与内陆发射场最大的不同是湿热多雨、台风频繁的海洋气候。“长征七号”需要具备在海南复杂气象、气候环境下全天候的发射能力。为此，“长征七号”采用了“新三垂”测发模式。

具体相对于原有的“垂直组装、垂直转运、垂直发射”测发模式来说，主要改进就是在垂直转运阶段，火箭和相关的地面设备整体同时转运。这样在垂直组装阶段就可以实现火箭与地面设备之间的液、气、电连接，转运阶段保持连接，在发射阵地就无需再次进行连接，省下了在发射工位的大量测试工作，进行简单准备之后就可以快速发射。尽管因此增大了活动发射平台的规模，但是却可以使“长征七号”成为发射占位时间最短的火箭，进一步适应海南多台风的特点，也为后续的高密度发射奠定了基础。

在“长征七号”基础上改进形成的长征七号甲运载火箭也已经研制成功。“长征七号甲”是在“长征七号”两级半构型的基础上，又增加了一个采用液氢/液氧低温高能推进剂的三子级。“长征七号甲”主要用于地球同步轨道卫星发射任务，地球同步转移轨道运载能力为7吨，填补了我国地球同步转移轨道5.5～7吨之间运载能力的空白。