北京時(shí)間2022年5月10日01：56：37，搭載“天舟四號(hào)”貨運(yùn)飛船的“長征七號(hào)”遙五運(yùn)載火箭，在文昌發(fā)射場201工位發(fā)射升空，約27分鐘后太陽翼在陽照區(qū)成功工作，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的運(yùn)載火箭“長征七號(hào)”，是為發(fā)射“天舟”貨運(yùn)飛船而設(shè)計(jì)研制的火箭，已經(jīng)先后執(zhí)行了多用途飛船縮比返回艙、“天舟一號(hào)”到“天舟四號(hào)”等5次發(fā)射任務(wù)，成功率100%?！伴L征七號(hào)”最初是作為載人火箭研制的，用以替代“長征二號(hào)F”，是用較高標(biāo)準(zhǔn)研制的一型優(yōu)秀火箭?；诎l(fā)射子樣的積累，“長征七號(hào)”還在不斷優(yōu)化升級(jí)，到了“長征七號(hào)”遙五，已經(jīng)變得更“高”、更“快”、更“聰明”。

可靠性更“高”！

“長征七號(hào)”原型是“長征二號(hào)F/H”（長征二號(hào)F換型），在“長征二號(hào)F”成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，換裝新研制的YF-100、YF-115液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，即換發(fā)型（H型）。2010年6月，“長征二號(hào)F/H”型火箭被更名為“長征七號(hào)”，并正式立項(xiàng)研制。作為基于成熟可靠的老一代載人火箭研制而來的曾經(jīng)的新一代載人火箭，其可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)高達(dá)0.98（遙一），在當(dāng)時(shí)就處于世界領(lǐng)先水平。[1]

到了遙五火箭，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)開展了工藝可靠性提升更改，活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)擺桿及防風(fēng)減載裝置也進(jìn)行了改進(jìn)、更換，進(jìn)一步提高了可靠性，火箭飛行可靠性評(píng)估值達(dá)到0.9838[2]，只是略低于現(xiàn)役載人火箭“長征二號(hào)F”遙十二的0.9894[3]，達(dá)到國際先進(jìn)水平[2]。

測發(fā)周期更“快”！

運(yùn)載火箭既要“高質(zhì)量”，也要“高效率”，這樣才能帶來“高效益”。對(duì)于中國載人航天運(yùn)載工具“三劍客”之一，“長征七號(hào)”的高可靠性是關(guān)鍵，高效率則是降本增效的必由之路，尤其是測發(fā)效率。在“長征七號(hào)”遙一時(shí)，火箭測試發(fā)射周期需要40多天，到了遙四火箭，測發(fā)周期降至31天，而到了遙五火箭，測發(fā)周期進(jìn)一步縮減至27天，那么遙五是怎么做到的？

“長征七號(hào)”遙五主要從三個(gè)方面著手來壓縮火箭的測發(fā)周期。第一，開展液氧煤油并行加注。過去“長征七號(hào)”在進(jìn)行推進(jìn)劑加注時(shí)，先加注煤油，再加注液氧，需要在發(fā)射時(shí)間-12小時(shí)進(jìn)入流程，到了遙五，煤油還沒加注完成時(shí)就開啟液氧箱預(yù)冷，將原來的串行流程進(jìn)行部分交叉，可以在發(fā)射時(shí)間-8小時(shí)進(jìn)入流程。流程改進(jìn)后，不僅可以將加注時(shí)間減少4小時(shí)，還可以降低煤油在火箭貯箱的存儲(chǔ)時(shí)間，這樣溫度上升就越小，有利于保持煤油的品質(zhì)，此外，還能提升火箭的任務(wù)準(zhǔn)備適應(yīng)性和氣候適應(yīng)性。第二，壓縮流程。通過以往積累的測試經(jīng)驗(yàn)，將較多試驗(yàn)性質(zhì)的測試簡化，壓縮一些流程。第三，測試項(xiàng)目整合。將原本測試側(cè)重點(diǎn)不同的真增壓和第一次總檢查合二為一，可以減少1天的測試時(shí)間。

通過流程優(yōu)化，不斷降低測發(fā)周期，能提升“長征七號(hào)”應(yīng)對(duì)高密度發(fā)射的能力，同時(shí)還可以提升經(jīng)濟(jì)效益。

飛行更“聰明”！

在載人航天任務(wù)中，要實(shí)現(xiàn)升空的航天器與在軌的目標(biāo)飛行器交會(huì)對(duì)接，需要將升空航天器發(fā)射至目標(biāo)飛行器的共面軌道，這就要求火箭實(shí)現(xiàn)“零窗口”發(fā)射，起飛時(shí)間需要毫秒不差?，F(xiàn)實(shí)情況是，火箭在發(fā)射時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到或大或小的故障，為了更好地適應(yīng)故障情況，提高火箭按時(shí)發(fā)射的能力，“長征七號(hào)”遙五利用了迭代制導(dǎo)技術(shù)來擴(kuò)展發(fā)射窗口。即使萬一實(shí)際起飛時(shí)間與目標(biāo)起飛時(shí)間有偏差，只要在2分鐘以內(nèi)，通過迭代制導(dǎo)技術(shù)可以自主重新規(guī)劃路徑，最終在既定時(shí)刻出現(xiàn)在既定位置。

此外，通過采用迭代制導(dǎo)技術(shù)，火箭萬一飛偏了還可以通過自主規(guī)劃新路徑到達(dá)入軌點(diǎn)，而如果是采用傳統(tǒng)的攝動(dòng)制導(dǎo)技術(shù)，火箭萬一飛跑偏了，只能先返回最初規(guī)劃的飛行路徑才能到達(dá)入軌點(diǎn)，會(huì)消耗更多的時(shí)間和推進(jìn)劑，相比之下就能體會(huì)到迭代制導(dǎo)的“聰明”之處。

“長征七號(hào)”遙五火箭總計(jì)有17項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)改進(jìn)，首次將中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)升為導(dǎo)航接收的第一優(yōu)先級(jí)，這一更改的評(píng)估結(jié)果是可靠的。萬一導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度無法滿足實(shí)時(shí)要求時(shí)，可以自動(dòng)切換為其它導(dǎo)航系統(tǒng)，保障飛行是可靠的。

通過不斷優(yōu)化升級(jí)，“長征七號(hào)”遙五火箭擁有堪比載人火箭的高可靠性，快至不到1個(gè)月的測發(fā)周期，可以隨機(jī)應(yīng)變規(guī)劃飛行路徑的“聰明”的迭代制導(dǎo)，這些讓人看到了更好的“小七”。

對(duì)于“長征七號(hào)”而言，發(fā)射“天舟”是首要任務(wù)。同時(shí)，“長征七號(hào)”運(yùn)力能覆蓋大多數(shù)衛(wèi)星的需求，其近地軌道運(yùn)力達(dá)到14噸，700千米太陽同步軌道運(yùn)力達(dá)到5.5噸，將成為我國未來航天發(fā)射任務(wù)的“主力軍”。預(yù)計(jì)在2024年至2025年，“長征七號(hào)”還將執(zhí)行“天舟”貨運(yùn)飛船之外的發(fā)射任務(wù)。

作者：大白高國

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參考資料

[1]引自中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院發(fā)布
https://mp.weixin.qq.com/s/4ZmPd1gkoUredjiEJDpf5g

[2]引自中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院發(fā)布
https://mp.weixin.qq.com/s/iv9q69juWnpFH_IAlm7IOQ

[3]數(shù)據(jù)引自中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院發(fā)布
https://mp.weixin.qq.com/s/UQkjfA15kyg2T2xohoPm7g