錢江晚報小時新聞
錢江晚報·小時新聞記者 章咪佳
昨日，我國在中國文昌航天發(fā)射場組織實施長征七號改中型運載火箭首次飛行任務�？上У氖牵鸺w行出現(xiàn)異常，此次發(fā)射任務最終宣告失利。
長征七號是中國為發(fā)射貨運飛船而全新研制的新一代中型運載火箭。采用“兩級半”構型，箭體總長53.1米，芯級直徑3.35米，捆綁4個直徑2.25米的助推器 。近地軌道運載能力不低于14噸，700公里太陽同步軌道運載能力達5.5噸。
這次發(fā)射并非是長征七號第一次發(fā)射，在2016年，長征七號就在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射。而此次的長征七號，是基于長征七號的新一代中型高軌三級液體捆綁式運載火箭研制的。
長征七號甲火箭全箭總長60.13米，芯一、二級直徑3.35米，芯三級直徑3米，單個助推器直徑2.25米，火箭起飛質(zhì)量約573噸，主要用于地球同步軌道衛(wèi)星發(fā)射任務，地球同步轉移軌道運載能力為7噸，填補了我國地球同步轉移軌道5.5噸～7噸之間運載能力的空白。
關于此次發(fā)射失敗可能的原因，木星學會刊登了專業(yè)人士“胖福的小木屋”的分析——
從發(fā)動機角度看，此次長征七號發(fā)射采用的是YF-115液氧煤油發(fā)動機，它的比沖達到了3.349 km/s。，比沖單位質(zhì)量的推進劑產(chǎn)生的沖量大小，是動力學家衡量火箭引擎燃料的能量利用效率的一種標準量，這也是火箭推進劑最最重要的指標之一。也就是說，希望用質(zhì)量盡量小的燃料，產(chǎn)生出盡量大的推力。
YF-115液氧煤油發(fā)動機，是我國技術最為成熟的一款航天發(fā)動機，是我國目前眾多火箭發(fā)動機中唯一一型試車時長超過十萬秒的發(fā)動機。
一輛汽車在出廠前，要由試車手對車輛性能進行摸索，并給出合格分數(shù)，告知大眾對車輛體驗。
同樣的，一型航空發(fā)動機在未定型之前，也要進行地面標定試驗。憑借發(fā)動機不同狀態(tài)下發(fā)出的細微聲音區(qū)別、各種設計參數(shù)上下限值，以及參數(shù)變化趨勢對發(fā)動機技術狀態(tài)進行判斷和考核，以確定被試發(fā)動機是否能夠裝入飛機進行空中試飛檢驗。這就是對火箭發(fā)動機的試車。
而且長征七號前兩次的發(fā)射都非常成功，發(fā)動機出問題的可能性不大，最有可能的是共振問題引發(fā)的發(fā)射失利。
航天行業(yè)對振動試驗有特殊要求，在發(fā)射升空高速飛行時都會伴隨著“震顫”問題，“震顫”會導致航天設備發(fā)生各種大大小小的故障，因此“震顫”問題解決不好后果將不堪設想。
當年，蘇聯(lián)為了追趕美國航天進度，研發(fā)了N1超重型運載火箭。整個火箭高度達到105米，滿載重量接近2800噸，使用了多達44臺的大推力發(fā)動機。
火箭在發(fā)射過程中突然發(fā)生爆炸，當場造成150多名人員遇難，事故原因是一種被稱之為“縱向耦合振動”的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象由不同發(fā)動機產(chǎn)生的推進力變化所致，由于安裝了多達44臺的大推力發(fā)動機，所能產(chǎn)生的振動我們可想而知。一旦發(fā)生縱向耦合振動，可變加速度會導致燃料泵的壓力趨于不穩(wěn)定，形成更大的可變加速度，最終讓振動與火箭的共振頻率相匹配，釀成慘劇。
如果真的是共振引發(fā)的問題，那就有很多種可能性了，比如星箭耦合共振，從而引發(fā)箭體結構損壞，當然最常見的還是因為兼容性問題，引發(fā)的共振。比如1995年1月26日，長征二號E型捆綁式火箭發(fā)射美國休斯公司制造的亞太二號通信衛(wèi)星失敗�；鸺w行50秒后，衛(wèi)星爆炸引起火箭爆炸，星箭俱毀。事后調(diào)查認為可能是美方?jīng)]有告知衛(wèi)星的諧振頻率，導致星箭共振，引起爆炸。
如果僅僅只是共振引發(fā)的問題，對接下來的發(fā)射任務影響就不大。
但是如果真的是單純發(fā)動機出現(xiàn)問題，影響就很大了，目前可能出現(xiàn)的問題有：二、三級分離失敗；火箭三級一次點火失��；三級二次點火失��；火箭二級出問題；火箭一級與助推器出問題等。
而這將對中國接下來的航天任務產(chǎn)生很大的影響，因為包括將實現(xiàn)北斗導航、探月三期等重大工程收官，完成火星探測等重大任務發(fā)射，完成長征五號B、長征七號甲、長征八號三型運載火箭首飛，完成亞太6D衛(wèi)星、集團公司衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)融合試驗星等商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)射，都要依靠這款火箭。
也有些認為是一級和助推器集束分離引起箭體異常震動，損壞結構，甚至是級間段和二級發(fā)生碰撞引發(fā)的問題。
長七系列的任務是在將來逐步替代長三甲系列，長三甲系列之所以能夠成為金牌火箭主力火箭，也是經(jīng)歷了多次失利才成長到今天的。相信長七系列會逐漸成熟，成為新的金牌火箭主力火箭。
及早發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，對中國航天來說，也不是一件壞事。
