我国第一型采用集束分离的火箭，具备回收复用潜力的“长七甲”

随着我国航天技术的不断发展，未来高轨卫星发射质量可达6吨至7吨及以上，对于我国现役主力“高轨专列”“长征三号乙”运载火箭而言，其5.5吨的地球同步转移轨道（GTO）运力已经无法胜任发射工作，于是“长征七号甲”（也称“长征七号A”、“长征七号改”）应运而生。

“长七甲”火箭是我国新一代中型运载火箭的主力构型，是在“长七”火箭基础上增加来自“长三甲”系列火箭的三子级而来，为采用三级半构型的液体捆绑式运载火箭。其芯一级直径3.35米，配备2台双摆YF-100液氧煤油发动机，单台海平面推力1199.19千牛（122.3吨），海平面比冲300秒；配备4枚助推器，单枚直径2.25米，各配备1台单摆YF-100发动机；芯二级直径3.35米，配备2台双摆和2台不摆动YF-115液氧煤油发动机，单台真空推力720千牛（18.4吨），真空比冲342秒；芯三级直径3米，配备2台YF-75液氢液氧发动机，单台真空推力78.5千牛（8吨），真空比冲440秒。

“长七甲”（遥五）箭长60.1米，起飞质量约570吨，起飞推力727吨，可适配直径4.2米和3.7米两种整流罩，其GTO运力不低于7吨。相较于“长三乙”，“长七甲”GTO运力提升了至少27%，填补了我国运载火箭GTO运力5.5吨至7吨的运力空白。

不同于我国现役其它运载火箭，“长七甲”是我国首型采用助推器与芯一级集束式分离技术的捆绑火箭，即芯一级与助推器不分离，只执行一二级分离，相比通常先分离助推器、再分离芯一级的方式，减少了一次分离环节，使火箭捆绑连杆结构更加简化。同时，集束式分离也减少了一个助推器落区，芯一级和助推器组合体都在一个落区内，更加有利于控制火箭残骸落区。另一方面，采用集束式分离技术意味着芯一级和助推器组合体具备回收复用的潜力。

2022年11月26日，中国航天科技集团六院自主研制的130吨级重复使用液氧煤油补燃循环发动机首台2次起动试车取得圆满成功，该发动机即在2022年第十四届中国航展上展出的YF-100N发动机。YF-100N发动机，基于液氧煤油补燃循环泵后摆发动机改进而来，为我国新一代载人运载火箭重复使用天地往返运输系统动力装置。

为适应运载火箭垂直回收和重复使用，YF-100N实现三大突破：通过发动机泵后摆技术和包络布局优化，火箭面推力提升80%，火箭运载系数和回收能力大幅度提升；具备多次点火起动、低入口压力起动、大范围变推力、健康监控与故障诊断、不离箭快速简化处理等，可满足重复使用运载火箭垂直起降技术要求；发动机突破多项重复使用关键技术，满足重复飞行10次以上能力，通过简易维护可实现快速发射。

YF-100N研制的意义不仅仅是为新一代载人火箭提供回收复用能力，也将为现役使用YF-100系列发动机的火箭提供进行回收复用的核心能力。以“长七甲”为例，其芯一级和助推器配备的都是YF-100发动机，也就意味着具备平行替换成YF-100N的条件，加上“长七甲”采用集束式分离的技术基础，再配备着陆支架和栅格翼，使用YF-100N的“长七甲”将具备回收复用的能力。实现回收复用后，“长七甲”将能有效降低发射成本，进一步提升发射数量，也将为新一代液体火箭实现回收复用开辟道路。

目前，“长七甲”火箭总计进行了4次发射，首次失利之后已经取得3连胜，火箭状态正在逐步固化，并为后续进入高密度发射阶段做好准备。作为2023年文昌开年第1发，“长七甲”遥四即将亮相，新一代“高轨专列”正在迎来4连胜。

作者：大白高国