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长征七号系列火箭
中国的运载火箭系列 来自维基百科，自由的百科全书
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长征七号系列火箭，原名长征二号F换发型运载火箭，简称长二F换（CZ-2F/H），绰号“冰箭”[4]，是由中国航天科技集团公司研制的新一代中型液体燃料运载火箭系列[5]，为长征系列运载火箭的下属一个分系列。该系列的首个运载火箭型号“长征七号运载火箭”于2016年6月25日完成首飞。
在设计之初，作为长征二号F运载火箭的升级和迭代品，长征七号及其改型就曾被计划用作中国新一代中型运载火箭的基本型号，并在未来承担中国70%左右的航天发射任务量[6]。此外，长征七号系列亦被设计在中国空间站工程中进行常态任务，其基本型将作为天舟系列货运飞船的主要发射手段在空间站货运任务中起到核心作用。
自2020年起，除长征七号的基础型之外，该系列还新增了长征七号甲火箭这一改进型，两者之间最大的不同之处在于长征七号甲增加了改进自长征三号乙三级火箭的氢氧第三级，使之在发射高轨道载荷方面较前者更具有优势。
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历史
长征七号项目始于2008年，由中国航天的传统研制单位——中国运载火箭技术研究院（CALT）组建研发团队[7]。在引进RD-120技术并成功研制YF-100和YF-115发动机后，计划对长征二号F型火箭进行发动机替换，改进后的火箭代号为“长征二号F/H”，将把原先长二F火箭的四氧化二氮/偏二甲肼推进剂更换为液氧/煤油，并通过升级大推力发动机以提升运力性能。但推进剂的更换引发了一系列连锁技术调整，显著增加了项目复杂度[8]。
与此同时，原规划中的长征五号系列本应包含小型、中型和大型火箭三种构型。鉴于长征二号F/H与原中型长征五号火箭存在显著的运力重叠，决策层决定将两个项目合并。并融合长征二号F型经飞行验证的高可靠性技术，与为长征五号研发的全新技术体系研制新型火箭，将小型、中型从作为大型火箭的长征五号系列中独立出去，催生了长征六号与七号系列[8]。
虽然研制时间相近，但长征六号实为由上海航天技术研究院的年轻团队独立研制的全新产品。除贮箱直径和发动机与推进技术外，其与长征五号、七号共性有限，运载能力恰好填补了中型的长征七号与轻型的长征十一号之间的市场空白[9]。
2010年，该项目正式更名为长征七号。据航天科技集团一院长征七号运载火箭副总指挥张涛介绍，研制过程需要突破11项重大关键技术。创新不仅体现在产品层面，更贯穿于研制流程本身[10][11]；项目总指挥王小军则称，这是中国首次实现全流程三维数字化研制，从计算机辅助设计（CAD）到计算机辅助制造（CAM）形成完整数字链条[12]。
2016年6月25日UTC12时许，长征七号系列的基本型火箭在文昌航天发射场2号发射工位成功完成首飞。此次任务采用了配备首飞亮相的远征一号甲上面级的长征七号构型，成功完成了多轨道部署任务[13]。
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设计
长征七号系列作为新一代火箭家族的中型运载型号，与重型运载火箭系列长征五号、中小型货运火箭系列长征六号共同构成体系化梯队。该型火箭以高可靠性、经过载人飞行验证的长征二号F型为基础架构，继承了3.35米直径芯级与2.25米直径液体助推器的成熟设计，但全面换装新型发动机。相较于早期长征二号系列使用的昂贵且危险的四氧化二氮/偏二甲肼推进剂（俗称“毒发”），长征七号采用液氧/煤油环保推进剂，其发动机与长征五号、六号实现技术共享。该系列旨在构建更具经济性和安全性的运载体系，逐步替代现役长征二号并最终取代长征三号系列[14]。其700 km（430 mi）太阳同步轨道（SSO）运载能力可达5,500千克（12,100磅）[15]。
长征七号延续了项目分离前原长征五号系列的模块化设计理念：其一子级与长征五号的助推器模块通用，虽与长征六号共享贮箱直径和发动机技术，但研发体系则完全相互独立。长征五号、七号由中国运载火箭技术研究院（CALT）研制，长征六号则由上海航天技术研究院（SAST）承担，两个火箭型号之间就连航电系统也存在显著差异[9]。
基础型长征七号可通过调整助推器数量实现性能优化，或加装上面级以拓展任务适应性。这种模块化设计支持多轨道部署、高轨直射等复杂任务，运载能力实现动态调节：近地轨道（LEO）覆盖4,000千克（8,800磅）—13,500千克（29,800磅），太阳同步轨道（SSO）覆盖2,000千克（4,400磅）—8,000千克（18,000磅），地球同步转移轨道（GTO）覆盖4,000千克（8,800磅）—7,000千克（15,000磅）[16][17]。
长征七号的构型理论上可支持0个/2个/4个液氧煤油助推器的配置[18]。每个助推器上的单台YF-100富氧分级燃烧发动机可提供海平面1,200 kN（270,000 lbf）或真空1,340 kN（300,000 lbf）的推力，比冲则分别为300秒（海平面）与335秒（真空）。各助推器配备单轴推力矢量控制系统，需通过特殊设计的联合控制算法协调全箭发动机喷嘴动作[15][18]。其2.25米（7英尺5英寸）直径延续长征二/三号系列规格，但因YF-100发动机推力远超YF-20/YF-25系列，故助推器长度增至27米（89英尺），较传统型号提升近一倍[18] 。
2016年7月27日，长征七号首飞火箭的助推器在再入大气层时产生了火流星现象，在美国犹他州、内华达州、科罗拉多州、爱达荷州和加利福尼亚州等多地可见。该事件经社交媒体广泛传播，其重达五吨左右的箭体无控再入被认为是航天领域的罕见案例[19]。
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采用3.35米（11.0英尺）直径液氧煤油贮箱，配置两台YF-100发动机。与助推器动力同源，但发动机具备双轴摆动能力[18]。该模块与长征五号系列的助推器模块通用，直径设计兼顾铁路运输限制，可在中国所有航天发射场执行任务。这一点与长征五号所使用的5米（16英尺）直径芯级必须依赖海运的情况形成鲜明对比[15]。虽与长征六号一子级共享直径和发动机，但两者为独立研发成果[9]。
同样采用3.35米（11.0英尺）直径液氧煤油贮箱，配备四台YF-115富氧分级燃烧发动机。其中两台固定安装，两台具备双轴摆动功能[18]。真空推力706 kN（159,000 lbf），比冲达341.5 s（3.349 km/s）[15]。尽管与长征六号二子级使用同款发动机，但分属不同团队独立研制[9]。
配备远征一号甲上面级的长征七号火箭可有效提升高轨道任务的运载能力，并具备多次点火功能。该构型尤其适合支持太阳同步轨道的直接入轨任务[20]，事实上，长征七号系列的首飞任务即成功实现了多载荷的异轨部署[16]。
通过加装高性能的液氢/液氧火箭级，结合文昌发射场的低纬度地理优势，长征七号的地球同步转移轨道（GTO）运载能力将提升至4,000千克（8,800磅）—7,000千克（15,000磅）。这较当时中国运力最强的长征三号乙火箭提升约25%，但仍低于长征五号的运载能力[16]。此项改进已通过长征七号甲实现：该型号于2020年3月首飞，在基础型的两级构型之上增加了类似于长三乙的液氢液氧三子级。
根据2013年公布的系列化方案，还曾规划过采用通用氢氧级的构型，方案中未明确提及其将被作为二级或是其他级数，但无论何种情况（二级或是三级），两者均拟采用YF-75或YF-75D氢氧发动机[18]。
2013年版的同系列方案中还提出了配备2米（6英尺7英寸）直径固体助推器的经济适用型方案，旨在为较小的载荷提供低成本发射选项[18]。
长征七号副总师宋征宇在首飞后指出，此次任务成功验证了全国产化航电系统。研制团队联合中国国内的工业部门共同开发了航天级双核可编程逻辑控制器，其实时操作系统也属自主研制。该系统采用分布式架构设计，兼具扩展性与容错能力。这套航电体系将作为后续多数型号的开发基础，且在设计阶段已预留可重复使用考量[21]。
2013年版方案
在中国载人航天工程办公室主办的《载人航天》期刊上发表的一篇论文中，长征七号被系统性地阐述为一个完整的运载火箭系列[18]。其中各型号火箭由两个数字加可变字母代码以及 CZ-7 的前缀而编码，形式为“CZ-7##”：首位数字代表芯级数量（2级或3级），次位数字代表助推器数量（0/2/4个），若采用固体助推器则以后缀“S”标识。论文还提出可采用液氢液氧推进剂搭配双YF-75发动机的二子级方案，并在代号后附加“(HO)”予以区分。若配置上面级（后确认为远征一号甲），则通过附加“/SM”标识[18]。
例如，首飞型号代号为“CZ-724/SM”分别代表2级液氧煤油芯级+4台液体助推器+远征一号甲上面级；CZ-720构型为2级液氧煤油芯级且无助推器；CZ-724S(HO)构型为液氧煤油一子级+液氢液氧二子级+4台固体助推器；CZ-732构型为2级液氧煤油芯级+液氢液氧三子级+2台液体助推器。该论文同时还公布了部分构型的预估运载性能参数[18]。
该论文还详细列出了各子级的推进剂选项。值得注意的是，无助推器构型中的液氧/煤油二子级仅使用两台YF-115发动机，而非常规的四台。可能意味着该构型中的上面级要么更小，要么采用了燃料贮箱未完全加注的“减载”设计。
现役子型号
长征七号基础型是该系列火箭的最初构型，也是第一个发射并投入使用的型号。该型号由四个助推器和两级火箭构成，主要用于发射天舟货运飞船以为中国空间站定期提供货物补给服务，在必要时也可采用上面级以在高轨道任务中提升其运载能力。长征七号基础型于2016年6月25日成功完成首飞，截至2025年11月4日，该型火箭的历次发射皆获圆满成功。
自2020年起，长征七号基础型（两级构型）迎来了其增强型号——长征七号甲（CZ-7A）。该型号在保留基础型的助推器及前两子级基础上，增加了一个采用两台低温YF-75液氢液氧发动机的第三子级；值得注意的是，这一三子级技术继承自长征三号乙运载火箭。（从技术构型上看，长征七号甲与2013年最初提出的CZ-73X系列方案颇为相似，可参考前文说明）。
长征七号甲的首次飞行任务于2020年3月16日协调世界时13时34分，在海南文昌航天发射场执行。但在发射约两小时后，官方新闻机构宣布此次发射任务失败，却并未立即说明故障原因。尽管当时中国正采取严格措施防控新冠病毒的传播，该箭的首次发射准备工作在发射前数周仍持续进行[22]。至2021年，有外界观察人士根据百度贴吧等平台上未经证实的消息推测，首飞失利的原因可能是在一级主发动机关机、箭体即将分离前（约飞行至168秒时），四个助推器中的一个出现了失压故障[23]。
2021年3月11日，第二枚长征七号甲火箭在文昌成功发射[24]。据中国航天科技集团有限公司（CASC）介绍，此次运载的试验九号卫星主要用于开展空间环境监测等新技术在轨验证任务[25]。
发射记录
 | 此条目或章节包含计划中或可能在未来进行的航天活动。 |  |
- 发射结果
1
2
3
4
5
2016
2020
2025
- 失利
- 部分失利
- 成功
- 计划
- 火箭构型
1
2
3
4
5
2016
2020
2025
- 七号
- 七号甲
注释
参考文献
参见
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