——我国新一代中型运载火箭长征七号动力系统特点扫描

“5、4、3、2、1，点火。”

随着一声令下，由中国航天科技集团公司研制的我国新一代运载火箭长征七号直刺苍穹。火箭喷管里喷出的火焰，使整个发射塔架笼罩在烟雾之中。

与常规火箭的发射不同，新一代运载火箭发射所产生的烟雾完全无毒无污染，是一枚纯绿色火箭。

■ 全低温推进剂让火箭绿色环保

常规火箭发动机使用四氧化二氮、偏二甲肼等肼类推进剂，这些推进剂为剧毒推进剂，吸入蒸汽会对人体产生危害。

而液氧/煤油推进剂本身是无毒的，作为推进剂燃烧后的主要产物为二氧化碳和水。因此使用液氧煤油发动机的长征七号运载火箭有一个称号——“绿色火箭”。

“长七火箭共有10台发动机，分为18吨和120吨两型液氧煤油发动机。发动机采用先进的补燃循环技术，在发射过程中，燃料可以充分燃烧，排放至环境的燃烧产物为二氧化碳和水，无毒无污染。”长七火箭总体设计人员邵业涛介绍道。

绿色火箭所使用的液氢、液氧和液态甲烷等推进剂沸点很低，分别为零下253度、零下183度和零下163度，所以外界又把长七火箭称为“冰箭”。

海南文昌航天发射场主要发射新一代运载火箭。继长七火箭之后，新一代运载火箭长征五号的首飞箭也将在文昌航天发射场进行。由于发射的大都是绿色火箭，文昌航天发射场也被称为“绿色发射场”。

除了发动机以外，长七火箭在火箭材料以及箭体结构制造工艺上也更加环保。例如，在箭体制作过程中，用机械铣代替化学铣等。化学铣使用化学物质对环境和人体都有一定的破坏，而机械铣则完全无毒无污染。

■ “新动力”支持更大推力

除了更加绿色环保外，长七火箭也成为目前我国现役火箭里运载能力最大的火箭。“过去我国运载火箭低轨道的运载能力不到9吨，而长七火箭的运载能力提升到了13.5吨，这个提升是一个很大的跨越。”长七火箭总设计师范瑞祥介绍说。

运载能力的大幅提升也得益于新一代液氧煤油发动机的强劲推力。“液氧煤油发动机采用的是补燃循环方式，即燃气经涡轮做功后还会进入燃烧室进行二次燃烧，从而更充分地释放能量，推力是常规发动机的近两倍。”负责液氧煤油发动机设计的六院11所副所长刘站国介绍说。

评价发动机的性能高低主要看比冲。比冲就像汽车的耗油率一样，液氧煤油发动机的比冲远远优于常规火箭发动机，每消耗1公斤推进剂可以产生300公斤的力，而常规发动机只能产生260公斤的力。

“长七火箭动力系统优良性能的实现，靠的是液氧煤油发动机的先进技术。”刘站国说。据悉，液氧煤油发动机突破了80余项关键技术，其中，最为突出的是先进的补燃循环技术、自身启动技术、大范围推力调节技术、先进的高效燃烧技术、高压大功率的涡轮泵技术等。

■ 跻身国际一流火箭行列

液氧煤油发动机堪称世界航天动力领域的“珠穆朗玛峰”。在中国开始研制液氧煤油发动机时，世界上只有苏联掌握了这项技术，连美国都没有研制成功。研制出这样的发动机需要在设计、材料、工艺等多个方面实现核心技术突破。当时，国外的权威专家认为，即使中国能把液氧煤油高压补燃发动机设计出来，也无法制造出来。

然而经过多年的研制，我国成为世界上第二个完全掌握液氧煤油高压补燃循环液体火箭发动机核心技术的国家。2015年9月20日，我国新一代运载火箭首飞箭——长征六号运载火箭成功发射，其动力系统就包括我国新研制的120吨与18吨液氧煤油发动机。

相对于长六火箭来说，长七火箭将新一代液氧煤油发动机的应用水平又提升了一个等级。长七火箭共有6台120吨和4台18吨液氧煤油发动机，通过发动机台数的模块化组合，形成近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨的运载能力。

“在运载能力和性能方面，长七火箭和俄罗斯的安加拉A3、天顶号已经基本在同一水平线。放眼世界，在绿色火箭领域，我国火箭发动机已经跻身国际一流的行列。”刘站国说。

据悉，随着长七火箭各项技术趋于成熟，未来它将更多地承担卫星和载人飞船发射任务，在中国航天事业中扮演重要角色。（魏京华）