Long March 7 ( китайский :长征七号运载火箭), или Chang Zheng 7 в пиньинь , сокращенно LM-7 для экспорта или CZ-7 в Китае, первоначально Long March 2F/H или Chang Zheng 2F/H , прозвище Bingjian (冰箭; «Ледяная стрела») — китайская жидкотопливная ракета-носитель семейства Long March , разработанная Китайской корпорацией аэрокосмической науки и технологий (CAST). [4] Она совершила свой первый полет 25 июня 2016 года.
Разработанная как замена Long March 2F , Long March 7 и ее варианты должны были стать рабочей лошадкой флота, на долю которого, по прогнозам, должно было приходиться около 70% всех китайских запусков. Long March 7 играет важную роль в программе китайской космической станции : она используется для запуска роботизированного грузового и снабженческого космического корабля Tianzhou на станцию. Ракета должна была заменить Long March 2F в качестве китайского ракеты-носителя с экипажем в будущем [4] , хотя к 2023 году эта роль, по-видимому, была передана находящимся в стадии разработки Long March 10 и Long March 10A.
С 2020 года в дополнение к базовой конфигурации Long March 7 существует вариант Long March 7A ( CZ-7A и т. д.), который отличается от базовой CZ-7 добавлением третьей ступени с жидким водородом и жидким кислородом, унаследованной от третьей ступени Long March 3B . [3] Ракета также была доработана до Long March 8 .
Проект Long March 7 начался в 2008 году с формирования команды разработчиков в рамках традиционного конструктора космических ракет-носителей CALT . [5] С приобретением технологии RD-120 и разработкой двигателей YF-100 и YF-115 , первоначальный план состоял в том, чтобы переоснастить Long March 2F . Long March 2F/H , как его бы назвали, «просто» переключился бы с N 2 O 4 / UDMH на жидкое оксигено - керосиновое топливо и усовершенствовал бы двигатели тяги, чтобы обеспечить лучшую производительность. Но переключение привело к каскаду изменений, которые значительно увеличили сложность проекта. [6]
В то же время, первоначальный проект Long March 5 должен был включать тяжелую, среднюю и легкую версии. Поскольку Long March 2F/H и средний Long March 5 имели значительные совпадения, было решено объединить оба проекта. Таким образом, высокая надежность и летные компоненты и технологии Long March 2F были объединены с новыми технологиями, разработанными для Long March 5. [6] Хотя Long March 6 был закончен почти в то же время, он был совершенно отдельным продуктом, разработанным молодой командой в SAST . Таким образом, он разделяет с LM-5 и LM7 лишь диаметры баков и двигательную установку, но охватывает диапазон полезной нагрузки между средним Long March 7 и очень легким Long March 11. [ 7]
В 2010 году название проекта было официально изменено на Long March 7. По словам заместителя руководителя проекта Чжан Тао, проект требовал одиннадцати новых основных технологий. Но инновации были не только на уровне продукта, но и на уровне самого процесса. По словам руководителя проекта Ван Сяоцзюня, это был первый раз, когда весь процесс был разработан в цифровом 3D, с использованием автоматизированного проектирования непосредственно для автоматизированного производства . [8]
Первый полет был успешно выполнен 25 июня 2016 года в 12:00 UTC с Вэньчана , стартовой площадки LC-2. Он был запущен в конфигурации LM-7 с добавлением одновременно дебютировавшей верхней ступени Yuanzheng-1A ; полет успешно выполнил свою многоорбитальную миссию. [9]
Long March 7 — это вариант ракеты среднего класса нового поколения, в который входят более тяжёлая Long March 5 и мало-среднегрузовая Long March 6. Конструкция основана на надёжной, рассчитанной на пилотов ракете-носителе Long March 2F . Она унаследовала основную ступень диаметром 3,35 м и жидкостные ракетные ускорители диаметром 2,25 м . В то время как более раннее семейство ракет Long March 2 использовало дорогостоящее и опасное топливо N 2 O 4 / UDMH , Long March 7 использует LOX и керосин . Двигатели используются совместно с Long March 5 и 6. Цель состояла в том, чтобы построить более экономичное и менее опасное семейство ракет для замены сегодняшнего Long March 2 и, в конечном итоге, Long March 3. [10] Она способна выводить полезную нагрузку массой 5500 кг (12 100 фунтов) на солнечно-синхронную орбиту (SSO) высотой 700 км (430 миль). [11]
Long March 7 наследует модульные ступени оригинального проекта Long March 5. Таким образом, его первая ступень представляет собой тот же модуль, что и ускорители LM-5. Он также разделяет диаметры баков и двигатели с Long March 6 , но проектные группы были совершенно другими. LM-5 и LM-7 были разработаны Китайской академией технологий ракет-носителей (CALT), в то время как LM-6 был разработан Шанхайской академией технологий космических полетов (SAST). Даже авионика отличается. [7]
Базовый Long March 7 может быть оптимизирован путем изменения количества ускорителей или улучшен путем добавления верхних ступеней. Эти ступени обеспечивают большую гибкость миссии, например, прямой вывод на более высокие орбиты или развертывание на нескольких орбитах. Они также могут значительно повысить производительность. Благодаря этой модульности производительность может быть установлена в диапазоне от 4000 кг (8800 фунтов) до 13500 кг (29800 фунтов) для LEO , от 2000 кг (4400 фунтов) до 8000 кг (18000 фунтов) для SSO и от 4000 кг (8800 фунтов) до 7000 кг (15000 фунтов) для геостационарной переходной орбиты (GTO). [12] [13]
Long March 7 может использовать 0, 2 или 4 ускорителя, использующих топливо RP-1 / LOX . [14] Они оснащены одним двигателем YF-100 с ступенчатым сгоранием , обогащенным окислителем . Каждый ускоритель обеспечивает тягу 1200 кН (270 000 фунт -сил ) на уровне моря и 1340 кН (300 000 фунт -сил ) в вакууме. Его удельный импульс составляет 300 с (2,9 км/с) на уровне моря и 335 с (3,29 км/с) в вакууме. Каждый модуль имеет собственное одноосное управление вектором тяги , и поэтому потребовалась специальная конструкция в системах управления ракеты для координации всех сопел ракеты. [11] [14] Они используют унаследованную ширину 2,25 м (7 футов 5 дюймов) семейств Long March 2 и Long March 3 , но из-за увеличенной тяги YF-100 по сравнению с YF-20 и YF-25 , ускорители почти в два раза длиннее, на 27 м (89 футов). [14] Ракетный ускоритель Long March 7 создал огненный шар, видимый из частей Юты , Невады , Колорадо , Айдахо и Калифорнии вечером 27 июля 2016 года; его распад широко освещался в социальных сетях , и неконтролируемый возврат такого пятитонного объекта считался редким событием. [15]
Первая ступень имеет баки диаметром 3,35 м (11,0 футов), несущие топливо RP-1/LOX. Она приводится в действие двумя двигателями YF-100, разделяющими те же элементы движителя, что и ускорители, за исключением того, что для первой ступени двигатели могут вращаться по двум осям. [14] Кроме того, эта первая ступень представляет собой тот же базовый модуль, что и ускорители Long March 5. Диаметр был разработан для наземной транспортировки, и, как таковая, она сможет запускаться со всех китайских стартовых площадок. Это критическое отличие от LM-5, которая требует водного транспорта для своих основных ступеней. [11] Хотя она разделяет диаметр и двигатели с первой ступенью Long March 6 , разработка была полностью разделена и велась разными группами. [7]
Вторая ступень также разделяет первые баки диаметром 3,35 м (11,0 футов) и топливо. Она приводится в действие четырьмя двигателями RP-1/LOX YF-115 с ступенчатым сгоранием, обогащенными окислителем . Два из них фиксированные, а два могут быть подвешены на двух осях. [14] Она обеспечивает тягу в вакууме 706 кН (159 000 фунт -сил ) с удельным импульсом 341,5 с (3,349 км/с). [11] Хотя она разделяет двигатели со второй ступенью Long March 6, разработка была полностью разделена и проводилась разными группами. [7]
Он может использовать верхнюю ступень Yuanzheng-1A для увеличения полезной нагрузки на более энергетических орбитах и обеспечения возможности множественных миссий зажигания. В частности, позволяет осуществлять прямой ввод на орбиты SSO . [16] В первом полете эта верхняя ступень успешно использовалась для доставки нескольких полезных нагрузок на различные орбиты. [12]
Ожидается, что Long March 7 будет усовершенствован за счет высокоэнергетической ступени жидкого водорода и жидкого кислорода . Эта ступень и низкий наклон Вэньчана позволят выводить полезную нагрузку массой от 4000 кг (8800 фунтов) до 7000 кг (15000 фунтов) на геостационарную переходную орбиту (GTO). Это будет на 25% больше по сравнению с ранее самой мощной китайской ракетой-носителем Long March 3B , но значительно ниже Long March 5. [ 12] Вариант Long March 7A, действующий с марта 2020 года, выполняет именно это усовершенствование; он состоит из первых двух ступеней Long March 7, а третья ступень работает на жидком водороде и жидком кислороде.
В презентации вариаций 2013 года ступень на водородном топливе также использовалась в качестве второй ступени. Неясно, будет ли это та же ступень, что и вторая ступень, или другая. В обоих случаях (вторая и третья ступени) они будут оснащены двигателями YF -75 или YF-75D . [14]
В презентации 2013 года этого варианта также предлагались меньшие твердотельные ускорители диаметром 2 м (6 футов 7 дюймов) как более дешевый вариант для меньшей полезной нагрузки. [14]
После первого полета Сун Чжэнъюй, заместитель главного конструктора систем управления проекта «Чанчжэн-7», заявил, что полет доказал, что авионика является местной разработкой . Им пришлось работать с местной промышленностью, чтобы разработать двухпроцессорные ПЛК космического класса . Также было заявлено, что операционная система реального времени также является местной разработкой. Общая конструкция была основана на распределенной архитектуре, что обеспечивало масштабируемость и отказоустойчивость . Эта авионика станет основой для большинства будущих разработок и была спроектирована с учетом возможности повторного использования . [17]
В статье, опубликованной в издании CMSEO « Пилотируемые космические полеты » , Long March 7 был представлен как семейство ракет-носителей. [14] Варианты будут кодироваться кодом из двух цифр и переменных букв и префиксом CZ-7 в форме CZ-7## . Первая цифра будет означать количество ступеней в ядре, которое может быть либо 2 , либо 3. Второе число будет означать количество ускорителей, которое может быть 0 , 2 или 4 , с добавлением S, если ускорители были твердотопливными. Также была предложена альтернативная вторая ступень, работающая на топливе LH / LOX и двух двигателях YF-75 , которая будет идентифицирована путем добавления (HO) к обозначению. Наконец, она может иметь дополнительную верхнюю ступень, позже идентифицированную как Yuanzheng-1A , которая будет идентифицирована путем добавления к обозначению /SM . [14]
Например, дебютировавшая версия была обозначена как CZ-724/SM , поскольку имела две ступени RP-1 / LOX , четыре жидкостных ускорителя и была усовершенствована ступенью Yuanzheng-1A. CZ-720 будет иметь две ступени RP-1/LOX и не будет ускорителей. CZ-724S(HO) будет иметь первую ступень RP-1/LOX, вторую ступень LH/LOX и четыре твердотопливных ускорителя. CZ-732 будет иметь две ступени RP-1/LOX, третью ступень LH/LOX и два жидкостных ускорителя. В статье ожидалось, что некоторые версии будут иметь следующие характеристики. [14]
В статье также были представлены варианты двигателей для каждой ступени. Вторая ступень RP-1 / LOX имела только два YF-115 вместо обычных четырех, когда использовалась в версии без ускорителей. Это могло подразумевать другую меньшую верхнюю ступень или недозаполненную. [14]
С 2020 года базовая двухступенчатая конфигурация CZ-7 была дополнена вариантом CZ-7A. Этот вариант использует ускорители и первые две ступени базовой конфигурации, а также добавляет к этому третью ступень, которая использует два криогенных двигателя YF-75 , работающих на жидком топливе LH 2 и LOX ; третья ступень варианта 7A унаследована от третьей ступени Long March 3B . (Обратите внимание, что вариант 7A похож на варианты CZ-73X, впервые предложенные в 2013 году; см. предыдущий подраздел).
Первый CZ-7A был запущен 16 марта 2020 года в 13:34 UTC с космодрома Вэньчан на острове Хайнань. Через два часа после запуска государственные новостные источники объявили, что полет завершился неудачей; изначально причины неудачи не были указаны. Подготовка к первому полету продолжалась в течение нескольких недель до запуска, несмотря на меры, принятые для борьбы с распространением вируса COVID-19 в Китае. [18] В 2021 году некоторые наблюдатели предположили, основываясь на неподтвержденных сообщениях китайского Baidu , что неудача первого полета CZ-7A была вызвана потерей давления в одном из четырех его ускорителей непосредственно перед отключением основного двигателя и ступенчатым включением первой ступени (примерно через 168 секунд после начала полета). [19]
Второй CZ-7A успешно стартовал из Вэньчана 11 марта 2021 года. [20] Ракета-носитель вывела на орбиту спутник Shiyan-9 для испытания новых технологий, таких как мониторинг космической окружающей среды, согласно данным Китайской корпорации аэрокосмической науки и технологий (CASC). [21]
长征七号火箭原名长征二号F/H,最初可以看做长征二号F火箭换用YF-100 и YF-115 фото油发动机的产物,但在实际研制中它应用了全数字化设计手段,代表了我国60年来运载火箭研制的最高水平
