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CZ-724(HO)

Trägerrakete

CZ-7

Die CZ-​7 wurde als Teil des chinesischen Programms zur Ablösung der bisherigen Raketenmodelle mit ihren hoch-​toxischen Treibstoffkomponenten entwickelt. Insbesondere im Blick hatte man dabei die Nachfolge der CZ-​2 F für bemannte Missionen. Entsprechend studierten die Ingenieure der CALT (China Academy of Launch Vehicle Technology) ab 2006 zunächst eine „remotorisierte“ Variante unter dem Namen CZ-​2 F/H. Zu diesem Zeitpunkt war die Entwicklung der YF-​100 und YF-​115 Hauptstromtriebwerke bereits weit fortgeschritten, jedoch längst nicht abgeschlossen. Die Technologie der Triebwerke hatte China in den 1990er Jahren mit dem Kauf von mehreren Mustern des russischen RD-​120 (und von Dokumenten in unbekanntem Umfang) erworben. Tatsächlich wäre der Wechsel zu Kerosin und flüssigem Sauerstoff (statt UDMH und Stickstofftetroxid) aber einer Neukonstruktion der Rakete gleichgekommen. Der CZ-​2 F/H Entwurf verschwand im Archiv, doch der Bedarf blieb. Und so wurde schließlich mit Studien für eine von Anbeginn an für die neue Treibstoffkombination optimierte Rakete begonnen. Dabei konnte man auf die Vorarbeiten zurückgreifen, die für eine angedachte mittlere Variante der CZ-​5  Rakete bereits angestellt worden waren. 2010 (laut anderen Angaben bereits 2009) fiel die Entscheidung, dem Projekt eine eigene Baureihenbezeichnung zuzuweisen. Zahlreiche unterschiedliche Konfigurationen der CZ-​7  wurden studiert. Mit und ohne (Feststoff– oder Flüssigkeits-​) Booster. Mit wahlweise Zweitstufenantrieben auf Basis des YF-​115  (2× oder 4×) oder YF-​75 . Einer optionalen „klassischen“ Drittstufe (wieder mit 2× YF-​75 ) oder einer „Yuanzheng“ Bugsierstufe. Allen gemein war die 3,35 m Erststufe mit zwei YF-​100 . Ursprünglich sollte eine ganze Raketenfamilie verwirklicht werden. Einschließlich leichter und schwerer Varianten. Bei näherer Betrachtung erwiesen sich einige davon aber als vollkommen unwirtschaftlich zu realisieren, andere als redundant zu bereits laufenden Entwicklungen. Ausgewählt wurden schließlich die CZ-​724  als CZ-​7 , die CZ-​734  als CZ-​7 A, die CZ-722(HO) und die CZ-720(HO). Die beiden letzten Entwürfe wurden eigenständig als CZ-​8  bzw. CZ-​8 A weitergeführt. Nach Abschluß der Studienphase begann 2011 auch offiziell die Entwicklung der Rakete(n). Dabei kamen erstmals in der chinesischen Raumfahrtindustrie durchgängig 3D CAD/CAM Verfahren zum Einsatz. Im Hinblick auf eine angestrebte (auch) bemannte Nutzung der Rakete wurde besonders hoher Wert auf Zuverlässigkeit und Redundanz aller kritischen Systeme gelegt. Leistungsfähige Computersysteme sollten zudem eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung der Parameter im Flug sicherstellen und auch in kritischen Situationen (schwierige meteorologische Bedingungen, Triebwerksversagen) automatisch ein angepaßtes Aufstiegsprofil berechnen können. Modernste Inertiallenksystem mit Laserkreiseln, unterstützt von GNSS Daten, bildeten die Basis. Im Hinblick auf bemannte Missionen zu Raumstationen war auch auf die Fähigkeit Wert gelegt worden, instantane Startfenster nutzen zu können. Bei der Auslegung der Rakete trug man außerdem den meteorologischen Bedingungen auf Hainan Rechnung. Die CZ-​7  wurde nicht nur allgemein „tropentauglich“ entworfen. Insbesondere Starts bei Regen und höheren Windgeschwindigkeiten wurden in die Überlegungen einbezogen. Und die Isolierung der Kryo-​Tanks erlaubte eine Standzeit der voll betankten Rakete von bis zu 24 Stunden auf der Rampe. Meilensteine der Entwicklung waren der Testlauf eines Blocks aus vier YF-​115  Triebwerken im Oktober 2012, der integrierte Test einer Zweitstufe im März 2014, die erfolgreiche Demonstration der Booster-​Trennung im August 2014 und schließlich die Ankunft eines Demonstrationsmodells der CZ-​7  in Wenchang zum Jahresende 2014.
Als erste Version der CZ-​7  Familie flog im Juni 2016 die CZ-​7  mit YZ-​1 A Bugsierstufe. Am 20.04.2017 kam auch das zweistufige Basismodell CZ-​7  zu seinem Einsatz. Gemäß der Designphilosophie der neuen umweltfreundlichen Raketengeneration basierten beide auf Modulen von 2,25 bzw 3,35 m Durchmesser (die schwere CZ-​5  erweiterte das Spektrum um Stufen von 5,0 m Durchmesser). Die vier sehr langen und schlanken Flüssigkeitsbooster waren jeweils mit einem in einer Ebene schwenkbaren YF-​100  Triebwerk ausgerüstet. Die zwei YF-​100  in der Erststufe konnten dagegen in zwei Richtungen geschwenkt werden. In der Entwicklungsphase hatte sich die Entwicklung der Algorithmen zur 3-​Achsen-​Steuerung der Rakete (in Kombination aus Erststufe und Boostern oder nur unter Einsatz der Erststufentriebwerke) als eine der größeren Herausforderungen erwiesen. Denn das ursprünglich als Oberstufentriebwerk konstruierte russische RD-​120  war starr montiert gewesen und zur Schubvektorkontrolle von vier RD-​8  Rudertriebwerken unterstützt worden. Diesem konstruktiven Weg war man in China aber nicht weiter gefolgt und hatte stattdessen das ganze Triebwerk hydraulisch schwenkbar ausgelegt. In der 3,35 m Zweitstufe wurden vier kleinere, konstruktiv aber ähnliche, YF-​115  Triebwerke verbaut. Zwei davon waren starr montiert, die beiden anderen zur Schubvektorkontrolle um zwei Achsen schwenkbar. Auch bei der Nutzlastverkleidung handelte es sich um eine neue Konstruktion aus CFK-​Halbschalen mit ogiver von Karman Nasenspitze. Mit 4,20 m Durchmesser und knapp 13 m Länge erlaubte sie auch den Transport großer Nutzlasten. Allerdings hatten Simulationen auch die große Seitenwindempfindlichkeit gezeigt. Mit dem adaptiven Flugführungssystem der CZ-​7 und der erstmals bei einer chinesischen Rakete so möglichen Schubanpassung der Erststufentriebwerke über einen weiten Bereich beugte man aber einer Überbeanspruchung vor.
 

Gesamtsystem
Nation China (CALT)
Bezeichnung(en) Chang Zheng 7 (CZ-724(HO)), Long March 7 (LM-​7)
Entwicklungszeitraum 2011 – 2016 
erster Start 20.04.2017 
Einsatzzeitraum 2017–
Stufenzahl 2 + 4 Booster
Gesamthöhe 53,08 m
Basisdurchmesser 3,35 m
max. Nutzmasse ca. 13.500 kg (LEO)
ca. 5.500 kg (SSO)
Startmasse ca. 597.000 kg
Startschub 7.196 kN []
Flüssigkeits-​Starthilfen
Hersteller
Bezeichnung(en)
Länge 26,90 m
Durchmesser 2,25 m
Leermasse
Treibstoffmasse
Gesamtmasse je ca. 77.500 kg
Antrieb je 1 Flüssigkeitstriebwerk YF-​100 
Treibstoff Kerosin + Flüssigsauerstoff
Startschub je 1.199 kN [] []
spezifischer Impuls (Seehöhe) 300 s
Brenndauer (typisch) 174 s
1. Stufe
Hersteller
Bezeichnung(en)
Länge 25,08 m
Durchmesser 3,35 m
Leermasse
Treibstoffmasse
Gesamtmasse ca. 160.000 kg
Antrieb 2 Flüssigkeitstriebwerke YF-​100 
Treibstoff Kerosin + Flüssigsauerstoff
Startschub (Seehöhe) 2× 1.199 kN [] []
spezifischer Impuls (Seehöhe) 300 s
Brenndauer 188 s
2. Stufe
Hersteller
Bezeichnung(en)
Länge 15,44 m
Durchmesser 3,35 m
Leermasse
Treibstoffmasse
Gesamtmasse ca. 100.000 kg
Antrieb 4 Flüssigkeitstriebwerke YF-​115 
Treibstoff Kerosin + Flüssigsauerstoff
Vakuumschub 4× 180 kN [] []
spezifischer Impuls (Vakuum) 342 s
Brenndauer
Nutzlastverkleidung
Länge 12,72 m
max. Durchmesser 4,20 m

Quellen:

http://​www​.cjss​.ac​.cn/​E​N​/​1​0​.​1​1​7​2​8​/​c​j​s​s​2​0​1​8​.​0​5.593  (Development of China’s New Generation Launch Vehicles)
chinesische Internet-​Publikationen