3月12日1時(shí)51分,由航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院抓總研制的長(zhǎng)征七號(hào)A(簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)七A”,又名長(zhǎng)征七號(hào)改)運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射場(chǎng)首飛成功。這是繼長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭之后,長(zhǎng)征七號(hào)系列火箭的一名新成員。長(zhǎng)征七號(hào)A與長(zhǎng)征七號(hào)除了名稱上的“一字之差”,他們“哥倆”之間又有哪些區(qū)別呢?
軌道不同 功能不同——
填補(bǔ)空白的“高軌新兵”和載人空間站的“貨運(yùn)專列”
長(zhǎng)征七號(hào)A是為了滿足高軌道發(fā)射能力而研制的一型火箭。所謂“高軌道”通常就是指的是近地點(diǎn)200公里,遠(yuǎn)地點(diǎn)36000公里的地球同步轉(zhuǎn)移軌道。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星都是這個(gè)軌道上的“???rdquo;。目前我國(guó)除了長(zhǎng)征七號(hào)A運(yùn)載火箭外,長(zhǎng)征三號(hào)甲系列和長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭都具備高軌發(fā)射能力。
作為一型“三級(jí)半”的全新火箭,長(zhǎng)征七號(hào)A從2018年3月開始火箭方案深化論證工作, 2019年12月完成了出廠評(píng)審,成功填補(bǔ)了我國(guó)運(yùn)載火箭地球轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力5.5噸至7噸之間的空白,同時(shí)還具備執(zhí)行奔月軌道、低傾角軌道等多種軌道發(fā)射任務(wù)。所以長(zhǎng)征七號(hào)A是一個(gè)不折不扣的“高軌新兵”。
和長(zhǎng)征七號(hào)A同屬一個(gè)系列的長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭則是為載人航天工程發(fā)射貨運(yùn)飛船而研制的一型火箭。長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射軌道是近地點(diǎn)200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)400公里的近地軌道。神舟飛船、“天宮”實(shí)驗(yàn)室和我國(guó)未來的空間站都在這個(gè)軌道上工作。和長(zhǎng)征七號(hào)火箭一樣,我國(guó)的長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭、長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭也都具備近地軌道的發(fā)射能力,而且也都是支撐我國(guó)載人航天工程建設(shè)而研制的火箭。
長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭家族里中型運(yùn)載火箭的代表,于2016年完成首飛。特別是在2017年4月20日,長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭成功發(fā)射了我國(guó)第一艘貨運(yùn)飛船,因此,長(zhǎng)征七號(hào)也有了載人空間站“貨運(yùn)專列”的稱號(hào)。
所以,長(zhǎng)征七號(hào)A和長(zhǎng)征七號(hào)最大的不同就是發(fā)射的載荷功能不同,軌道不同。一個(gè)是填補(bǔ)運(yùn)載能力空白的“高軌新兵”,一個(gè)是我國(guó)載人空間站的“貨運(yùn)專列”。
構(gòu)型不同 外形不同——
“三級(jí)半”的“大個(gè)子”和“二級(jí)半”的“大個(gè)子”
乍一看,長(zhǎng)征七號(hào)A與長(zhǎng)征七號(hào)在外形上沒有什么不一樣,都是外表清秀的“大個(gè)子”,但是仔細(xì)一對(duì)比,長(zhǎng)七A比長(zhǎng)征七號(hào)的確“高”了不少。
長(zhǎng)征七號(hào)A全長(zhǎng)60.1米,而長(zhǎng)征七號(hào)53.1米。
長(zhǎng)征七號(hào)A比長(zhǎng)征七號(hào)高出來的7米,究竟高在哪里呢?原來,長(zhǎng)征七號(hào)是一型“兩級(jí)半”構(gòu)型的火箭,而長(zhǎng)征七號(hào)A是一型“三級(jí)半”構(gòu)型的火箭,多出了一個(gè)第三級(jí)。
所謂“二級(jí)半”就是火箭的芯一級(jí)、芯二級(jí)再加上助推器這個(gè)“半級(jí)”。長(zhǎng)征七號(hào)A作為“三級(jí)半”自然就是多出了一個(gè)“芯三級(jí)”。
多出的“芯三級(jí)”模塊,主要就是為了給長(zhǎng)征七號(hào)A火箭,提供能夠往更高軌道飛行的動(dòng)力。這也是長(zhǎng)七A作為“高軌專列”的重要原因之一。
在外形上,長(zhǎng)征七號(hào)A和長(zhǎng)征七號(hào)還有一個(gè)不同就是整流罩柱段的高度。長(zhǎng)征七號(hào)A火箭的整流罩柱段高度為5.5米,長(zhǎng)征七號(hào)火箭的整流罩柱段高度為8米。個(gè)頭高的反而頭部矮了一點(diǎn),這里的原因主要是,由于火箭的有效載荷由貨運(yùn)飛船變?yōu)榱诵l(wèi)星,為了更好的適應(yīng)未來高軌衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù),整流罩相應(yīng)也做出了調(diào)整。
雖然構(gòu)型不一樣,外形也有一些差別,但是這“哥倆”在外觀上也還有很多相同的地方。比如,他們的芯一級(jí)、芯二級(jí)都是3.35米直徑,助推器也都是2.25米直徑,所以在外觀上,確實(shí)有很多相似的地方。
分離方式不同
——助推器不分離和助推器分離
大家都知道,火箭通過燃燒燃料釋放推力來飛行,這些燃料儲(chǔ)存在助推器和芯級(jí)的儲(chǔ)箱中,火箭點(diǎn)火升空后,燃料不斷燃燒減少,燃料燃燒完后,就需要按控制程序,使沒有燃料的助推器、芯級(jí)從箭體上分離,從而使火箭“輕裝前行”。
通常,火箭的助推器主要實(shí)現(xiàn)助推的功能,工作時(shí)間較短,一般在火箭點(diǎn)火后幾十秒推進(jìn)劑就會(huì)燃燒完,就會(huì)與芯一級(jí)分離。比如,長(zhǎng)征七號(hào)火箭就是采用這種分離方式。目前,世界上絕大多數(shù)火箭都采用這種分離方式,我國(guó)航天員乘坐的長(zhǎng)征二號(hào)F火箭、發(fā)射北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭、執(zhí)行火星探測(cè)和空間站建設(shè)任務(wù)的“胖五”火箭都采用這種助推器先分離的分離方式。
不同的是,長(zhǎng)征七號(hào)A火箭的助推器不單獨(dú)分離,助推器和芯一級(jí)結(jié)合在一起,在火箭起飛一段時(shí)間后,同芯二級(jí)分離。這樣能有很多好處,助推器不單獨(dú)分離,就可以少配備一套分離系統(tǒng),從而降低系統(tǒng)整體的復(fù)雜度,提升了火箭可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
要做到讓助推器和芯一級(jí)一起分離也不容易,首先就要確保助推器和芯一級(jí)的燃料幾乎同時(shí)燃燒完,這需要通過精確設(shè)計(jì),調(diào)整助推器和芯一級(jí)燃料的加注量、調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)序、調(diào)整一二級(jí)反推火箭位置等措施來實(shí)現(xiàn)。
所以,長(zhǎng)七A的芯一級(jí)、芯二級(jí)燃料加注量有減少,這也從另一個(gè)側(cè)面解釋了,長(zhǎng)七A比長(zhǎng)七高了7米,起飛重量卻反而減小了。