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1 # 雪野老翟
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2 # 弓長立早兮
主要體現在燃料上。對比長征七號之前的火箭,長七使用了無毒無汙染的液氧、煤油推進。新的推進劑不僅環保,而且推力和推重比都有提高,且成本更低。
火箭的製造過程也運用了一大批新型環保的綠色材料。比如使用了綠色環保的氦氣作為增壓氣體,採用效率更高、環境汙染小的銑制。
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3 # 魑魅涅磐
長征七號中型運載火箭作為中國新一代火箭家族中的一員,長征七號運載火箭不光承擔了中國大部分衛星等無人飛行器的發射任務,而且長征七號的定位是成長為類似此前長征三號運載火箭一樣主力型號,承擔起中國未來大部分航天發射任務重擔。
當然從長征七號運載火箭的出身來說,其可說是長征五號的心臟+長征3號的肉身而成的一款新型運載火箭,比如其箭體直徑依然維持長征3號的3.35米芯級+2.25或者2.35米的助推器結構,但是從芯級到助推器級全部換裝了率先裝備在長征五號上面的新一代液氧煤油火箭發動機,帶來最直觀的改變就是除了火箭最大起飛重量和不同軌道運載力有較大提升外,也改變了中國火箭一直因為使用偏二甲肼+四氧化二氮這種劇毒燃料而來的“毒火箭”稱號。
當然具體來說的話,也因為長征七號和長征五號新一代火箭家族,因為全面換裝了使用清潔燃料的火箭發動機,所以這個火箭發射過程不會對環境造成汙染,所以也被稱為“綠色火箭”。具體來說的話,長征七號芯一級採用了兩臺具備雙擺功能的YF100液氧煤油火箭發動機、四臺助推器也各使用了一臺YF100液氧煤油火箭發動機,而液氧和煤油混合燃燒後的產物是二氧化碳和水,這兩者並不會對外界環境造成汙染;其次長征七號芯二級火箭採用了四臺同樣使用液氧煤油為燃料的YF115液體火箭發動機,所以從整個長征七號運載火箭來說,其全身都沒有能夠對外界環境產生破壞汙染的劇毒燃料等物體,所以這也是為什麼稱長征七號為綠色火箭的原因所在。
同樣其升級改進版本的長征七號甲型運載火箭更是一枚更加清潔環保的綠色型運載火箭,因為長征七號甲運載火箭基於長征七號一二級結構基礎上,將此前長征三號甲運載火箭的氫氧第三極移植過去,使得長征七號甲運載火箭的高軌運載能力更強的同時,其使用的第三極火箭因為使用的是混合燃燒產物是水蒸氣的液氫和液氧燃料,所以其更加清潔環保。
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4 # 陳北航
在長征7號之前,我們使用的都是YF-20改進而來的發動機。這款發動機以偏二甲肼為推進劑,四氧化二氮為氧化劑,兩者一接觸便會燃燒,而且都是劇毒化學物質。
之所以使用這種燃料,是因為技術上相對簡單,性價高比高。但是YF-20推力太低怎麼辦?四臺YF-20並聯起來,就又是一款新發動機:YF-21
一款發動機,長征2號系列用,長征3號系列用,長征4號系列還用。漸漸的,這款發動機已經不能滿足要求了,怎麼辦呢?我們就從蘇聯方面引進了一款發動機:RD-120
這款發動機使用液氧煤油為燃燒,使用了最先進的工作原理,當然我們不能一直買RD-120,因此我們就吃它技術,N年後:中國產大推力液體火箭發動機YF-100出現了。
YF-100以液氧為氧化劑,煤油為推進劑,無毒無汙染。而且工作原理是最先進的分級燃燒迴圈,這也是最難的。
相比YF-20那80噸左右的推力,YF-100確實是大推力發動機沒錯。但是,這款發動機體積也不小。比如3.35米直徑的火箭,能塞下4臺YF-20,但是隻能塞下2臺YF-100,按理說推力上不是更小了嗎?但是比衝提高了,比衝是發動機最重要的引數。
長征7號所使用的正是YF-100發動機,與長征2,3,4系列火箭的直徑一樣,都是3.35米,但是長征7號就只塞下了兩臺發動機。僅僅丙臺發動機的240噸推力沒有什麼用,怎麼辦呢,加裝助推器,助推器還是使用YF-100發動機。因此6臺YF-100加起來,是720噸左右的推力。
這裡有一點挺有趣,就是SpaceX的“獵鷹9號”同樣是3.35米直徑,不過SpaceX給它塞下了9臺發動機,得名“獵鷹9號”。這款發動機名為“梅林”,單臺推力達到了90噸左右。同樣是3.35米,但是我能塞下9臺發動機產生810噸左右的推力,而你加上四個助推器都還是沒有我的高。
因此呢,長征7號的幹質比很低,而獵鷹9號的幹質比逆天。通俗講就是就是一個多重的人能搬起多重的貨物到一個點的比值,當然是越輕的人能搬越重的貨物好了。
這直接導致了,獵鷹9號即使是回收狀態下所能運載的貨物,都能與長征7號運載的一樣。要知道我們同是3.35米呀,而你還多綁了四個長助推器。
還有一個影響就是,長征7號打高軌道的貨物,打不了多少。怎麼辦呢?加裝第三級。“長征7號A”型運載火箭就出現了!
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由中國運載火箭技術研究院(以下簡稱“火箭院”)抓總研製的長征七號火箭(以下簡稱“長七”火箭)是中國新一代中型運載火箭的基本型,同時也是中國第一型“全綠色”中型運載火箭。
長七火箭的綠色環保主要體現在燃料上。在中國現役中型運載火箭中,除長征三號甲系列火箭的三子級外,均採用四氧化二氮、偏二甲肼作為推進劑。四氧化二氮、偏二甲肼具有可在常溫下儲存的優點,但也有諸多缺點:四氧化二氮和偏二甲肼均有劇毒,且造價較高。四氧化二氮具有強氧化性,易分解為紅棕色的二氧化氮,有神經麻醉的毒性;偏二甲肼易溶於水,會汙染水資源。因此,中國新一代運載火箭從設計之初就確定使用無毒、無汙染的液氧、煤油、液氫等推進劑。長七火箭使用的就是液氧、煤油推進劑,比衝比常規推進劑提高20%,推力提高60%,而平均成本僅為常規推進劑的十分之一左右。
除此之外,長七火箭在整個製造過程中也貫穿著綠色環保的理念。
在貯箱設計上,長七火箭選用了一系列新型材料,以適應液氧、煤油推進劑的特殊要求。長七火箭貯箱結構副主任設計師鄢東洋介紹:“在選擇給推進劑‘保溫’的絕熱層材料時,我們本著‘全綠色’的設計理念,選用了一種對環境無害的新材料。”
增壓輸送系統負責將推進劑送入發動機、保持貯箱內壓力穩定,被大家形象地稱為火箭的“血管”和“肺”。長七火箭增壓輸送系統設計人員馬方超說:“在使用常規推進劑時,火箭氧化劑箱主要靠蒸發產生的四氧化二氮和二氧化氮氣體來增壓,多餘的增壓氣體會排出箭體。在長七火箭增壓系統的設計中,設計人員不僅攻克了深低溫推進劑給管路等結構帶來的難題,還選用更安全、更環保的氦氣作為增壓氣體,採用了更可靠的閉式增壓控制設計,不會再有多餘的增壓氣體排出箭體,使長七火箭的增壓輸送系統更精確、更高效。”
長七火箭的製造工藝同樣以綠色環保理念為核心。鄢東洋介紹:“為了在保證結構強度的前提下給火箭減重,火箭貯箱的內壁需要銑製出網格式小槽。以前,中國普遍採用化學溶液銑制貯箱,效率不高,不便於控制貯箱重量,還有對操作人員和環境有害。長七火箭貯箱的大部分結構均採用機械銑制,既減少了環境汙染,又大大提高了銑制的精確度,使貯箱的重量更精確。”
從製造工藝到火箭本身,火箭院在長七火箭的研製中本著“全綠色”的理念,這不僅讓長七火箭更完美,也拉動了中國運載火箭設計、製造技術向前邁進。