长征五号 中国新力量

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承载能力提高了2.5倍以上

长征五号运载火箭(以下简称长征五号)被宇航员亲切地称为“大火箭”。长征五号作为我国研制的第一代新一代大型运载火箭，高约57米，高20层，箭体直径5米，起飞质量870吨。这是中国最高最大的火箭。

长征五号火箭不仅大，而且强大。中国航天科技第一研究院(000901，BUY)集团公司长征五号火箭总设计师董力介绍说，长征五号突破了大功率氢氧发动机等一系列关键核心技术，起飞推力超过1000吨，在近地轨道运载能力为25吨，是现有长征三号甲系列火箭的2.5倍以上，是我国运载能力最强的火箭。火箭装备了三种新型大推力发动机，分别获得了“最大推力液氧煤油发动机”、“最大推力氢氧发动机”和“最高比冲性能火箭发动机”三项荣誉。

这些大推力发动机可以说是长征五号的“心脏”。中国现役单个火箭发动机的最大推力只有70吨左右，远远不足以举起近900吨的火箭。经过15年的不懈研究，八个新研制的120吨液氧煤油发动机装配在四个助推器上，四个新研制的氢氧发动机装配在两个一级火箭和两个二级火箭上。结果，长征五号箭起飞时总推力达到了1060吨。120吨液氧煤油发动机的功率有多大？专家们做了一个比喻，120吨液氧煤油发动机产生的最高压力是500个大气压，相当于从上海黄浦江抽水到海拔5000米的青藏高原。

据介绍，新一代运载火箭按照“通用化、系列化、组合化”的设计思路，由直径为5米的核心模块、直径为3.35米和2.25米的助推模块组成，与50吨氢氧发动机和120吨液氧煤油发动机共同构成一个完整的6种构型系列。长征五号是新一代运载火箭的基本型和最大型。这种模块化组合设计不仅满足了不同用户的各种需求，而且由于其强大的承载能力，可以实现一箭多星，从而降低了单位质量成本。有了这些“硬技能”，长征五号火箭的综合性能指标不仅达到了国际先进水平，而且大大提高了中国自主进入空空间的能力。

“长征五号首飞的成功，标志着中国已进入世界大吨位火箭发射行列，这将大大增强中国进入空的能力，推动航天发射综合能力的历史性跨越。这是中国从空间大国向空间大国转变的重要基石。”中国工程院院士、运载火箭技术专家龙乐浩院士表示，“长征五号”是我国运载火箭升级换代的里程碑工程，创新难度大、技术跨度大、复杂性高，代表了我国运载火箭科技创新的最高水平。

"火箭的运载能力有多大，太空舞台有多大."中国工程院院士、前国家航天局局长栾恩杰告诉记者，运载火箭的技术水平不仅代表了一个国家独立进入空的能力，也反映了其最终利用空和发展空.的能力近年来，其他航天大国正在开发大型火箭甚至重型火箭，并将发展先进的航天运载技术确立为一项重要的国家战略。然而，我国现役长征系列火箭的地球同步转移轨道最大运载能力仅为5吨，今后需要开发大推力运载火箭进行进一步探索。

据报道，“长征五号”使中国运载火箭的规模从中型跃升到大型，运载能力达到或超过了国外主流大型火箭。从综合性能指标来看，长征五号总体技术指标居世界先进水平。

“冰箭”

作为燃料的深低温液态氢和液氧

长征五号也被称为“冰箭”，这是由于长征五号的腹部充满了深低温的液态氢和液氧燃料，其中液态氢的温度达到-253℃，液氧的温度达到-183℃，几乎达到了温度极限。

这是长征五号的另一个突出特点——它填补了中国大推力无毒无污染液体火箭发动机的空空白，实现了绿色环保的发展理念。“长征五号采用无毒无污染的液氧煤油和液氢液氧推进系统，给中国运载火箭打出了‘绿色环保、大推力’的新名片。”中国航天科技股份有限公司第一研究院长征五号火箭总指挥王珏对记者说，我国现有运载火箭存在运载能力不足、推进剂有毒污染、适应性差等问题。因此，提高火箭的可靠性、安全性、适应性和环境友好性是未来的发展方向。

中国航天科技股份有限公司第六研究院副院长李斌说，液体火箭发动机是运载火箭的技术核心和技术基础。为了实现大型火箭发动机的无毒化，新一代发动机从研究开始就决定选用无毒的液氧和碳氢推进剂。然而，与普通煤油不同，火箭煤油具有密度高、热值高的特点。起初，外国专家认为有必要进口他们的煤油，但在中国研究人员的努力下，我们成功地开发了国产火箭煤油。液氧煤油发动机推进剂与服役中的有毒火箭推进剂相比，不仅无毒环保，而且具有性能高、使用维护方便、价格低廉的特点。

以液氢和液氧为推进剂，燃烧后产生水，真正实现无毒无污染的零排放；另一方面，液态氢和液氧燃烧产生的推力是巨大的。“世界航天大国已经在液氢液氧发动机的研发上投入巨资。能否掌握低温技术是衡量一个国家能否成为航天强国的重要指标。”中国航天科技集团第六研究院长征五号火箭副总设计师王卫斌说。

虽然液氢和液氧的结合是如此完美，但在低温下要克服技术上的困难并不容易。液态氢极易挥发，当火箭发射时，尾焰的温度将超过3000摄氏度。如果隔热不当，液态氢可能会被排出。为此，研究人员尽最大努力通过隔热来控制火箭，并在火箭舱外面穿上“隔热服”，以确保火箭不会被热量“侵入”。

这些超低温液体推进剂储存在巨大的火箭燃料箱中，通过内部增压输送到发动机。推进剂罐的直径为5米，为了减轻重量，罐的最薄部分只有几毫米。这也是中国宇航员第一次开发如此直径的薄壁低温罐。此外，所使用的铝合金是全新的，这意味着以前在开发小直径低温储罐方面的经验无法复制。

面对艰巨的挑战，研究团队经过三年的反复试验和综合措施，克服了储罐焊缝开裂的技术难题，改进了应力设计和焊接工艺。2015年4月，改进后的长征五号火箭的所有低温推进剂贮箱均通过了压力评估，强度比原贮箱提高了60%。

“新火箭”

高达90%的全健新产品

与以往的火箭相比，长征五号是一种新开发的火箭，其核心技术具有完全自主的知识产权。与国际新型运载火箭约30%的新技术相比，长征五号的新开发产品比例高达90%，攻克了大直径箭形结构、大型低温捆绑式火箭耦合振动抑制等12大类247项核心关键技术。它可以被描述为彻头彻尾的“新一代”运载火箭。

以火箭结构为例，长征五号首次采用直径为5米的大直径箭形结构，打破了我国40多年来3.35米箭形结构的限制。董力说:“从3.35米到5米的跨度不是简单的扩大，而是一个质的飞跃。从设计能力、模拟方法、加工和制造到各种实地实验，有许多技术问题需要克服。”

例如，储罐和储罐间部分的“组合”工作。中国现役运载火箭核心级最大直径为3.35米，油箱长度约为10米。当他们的罐和罐间部分被“装配”时，需要有人用肉眼识别罐和罐间部分的对接接头是否重合，然后几个最终装配工人手动调整罐和罐间部分的位置和姿态。然而，大火箭的油箱直径为5米，长度为20米，重量为5吨，所以旧的“用手看、喊、推”的方法行不通。

中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院数字化组装对接技术负责人李表示:“要在中国开发新一代运载火箭，我们不仅要完成火箭的更换，还要升级制造工艺。”经过几年的攻关，今年春天，长征五号核心一级舱和舱间舱实现了数字化装配对接，成为世界上少数几个掌握该项技术的国家之一。

在过去，长征火箭最多使用成千上万个零件，而长征五号使用超过10万个零件。它的设计能力是以前火箭的3.5倍以上。为了应对这一新的挑战，长征五号采用了全新的全数字三维设计方法，使每个螺丝的大小和位置一目了然。

长征五号的创新比比皆是。外观上，与以前的长征火箭相比，长征五号的整流罩采用了特别设计的冯·卡门曲线形状，四个助推器的头部都采用了斜锥形。据李东称，这些设计旨在减少空空气阻力，从而使火箭能够获得更大的运载能力。

另外，由于巨大的起飞推力，长征五号各结构段的应力比较复杂。特别是，单个火箭助推器的推力已达到240吨，几乎是现役火箭助推器的两倍。因此，“长征五号”是中国首个处于前沿支点的传力方案。单个助推器不仅能承受近200吨的堆芯重量，还能在小于0.1平方米的接触面上承受300吨以上的偏置集中力载荷。该方案的设计难度是中国运载火箭发展史上最高的。

《龙五兄弟》

它将承担月球探测第三阶段和载人空站项目等任务

长征五号的里程碑意义不仅在于它的跨越和创新，还在于中国新一代运载火箭的升级换代，这导致了新一代运载火箭的多种配置。

国防科工委总工程师田玉龙介绍说，“长征五号”的设计重点突出了可转换技术方案，全力提升服役中的3.35米直径运载火箭的动力系统，引领中国新一代无毒无污染运载火箭的系列化发展。以长征5号120吨推力液氧煤油发动机和直径3.35米、2.25米的火箭模块为代表的许多新技术和新成果，有力地支持了长征6号、长征7号等新型运载火箭的研制和首次成功飞行，为新一代运载火箭的系列化和光谱化发展提供了有力保障。

“长征五号是新一代长征系列运载火箭的基础型号和基本型号。虽然它的序列号是“长武”，但它的第一次飞行是在“长流”和“长旗”之后，但“长武”是最早的项目，从演示预研究到成功开发到第一次飞行用了30年时间。后来，昌柳和昌奇都是从长武来的。”龙乐浩院士开玩笑说:“别看长流和长岐‘早生’，还叫长武‘兄弟’。”

长征五号将来会扮演什么角色？

国防科学技术局和国家航天局副局长吴燕华说，“长征五号”是对中国一系列重大工程的重要支持。它将为月球探测的第三阶段——载人空站工程提供高性能和可靠的运载工具，并为未来的重大国家战略发展项目(如载人登月)奠定坚实的基础。“十三五”期间，“长征五号”火箭将承担一系列重大国家专项任务。其中，第二次验证飞行试验将于2017年年中进行，嫦娥五号发射任务将于年底进行，the/きだよ/station项目发射任务将于2018年适时进行，火星探测器发射任务将于2020年前后进行。

据报道，长征五号首飞是新一代运载火箭开发的最大配置，后续还有一系列应用扩展类型，包括:

长征五号甲承担了月球探测工程的第三阶段和火星探测工程。地月转移轨道和地火转移轨道的运载能力分别达到8.2吨和5吨；长征-5 B火箭负责发射manned/きだよ 0号空间站的核心舱，其在低地球轨道的运载能力达到25吨。

据专家介绍，“长征五号”将承担月球探测工程的第三阶段，并将把嫦娥五号月球探测器直接发射到中国文昌发射场的地月转移轨道上，完成无人探月、取样和返回等科学探测任务。

“月球探测项目的第三阶段，即第五次任务，是成功获取月球样本并返回地球的标志。”国防科学技术局月球探测与航天工程中心(603698，BUY)主任刘继忠介绍了探测器研制的三个阶段:该项目的研制于2011年1月至2012年12月完成；从2013年1月至2015年12月完成初始样本开发；自2016年1月以来，原型正在开发，最终组装测试正在进行，计划于2017年8月完成。据预测，嫦娥五号探测器将于2017年前后由长征五号运载火箭发射。

2018年，中国将发射空站核心舱，长征5 B运载火箭将承担这一发射任务。据报道，这是长征五号火箭系列的第一个半构型。在第一次飞行构型的基础上，减少了核心二次构型，整流罩从12.5米延长到20.5米，以适应空站结构的大尺寸。长征五号火箭首次飞行的成功，将为长征五号乙的研制奠定坚实的技术基础，有利于中国空站项目任务的及时实施。

火星探索也是每个人都关心的话题。刘继忠透露，火星探测器计划在2020年左右的适当时间发射，通过一次任务实现火星环绕探测和巡逻探测的目标。经过大约7个月的飞行，探测器到达火星，在火星表面着陆区附近进行了2年的环绕探索和3个月的巡逻探索。该项目将推动测量与控制通信、导航控制、人工智能以及航空航天材料和设备等诸多领域的技术创新和能力提升。

长征五号小文件

昵称:“胖五”

高度:约57米，20层楼高，直径5米，9个人可以手牵手。

重量:起飞质量为870吨。

强度:它可以携带25吨东西上天，比现役火箭的运载能力高2.5倍以上。配备8台新开发的120吨液氧煤油发动机，推力超过1000吨。其中一台发动机产生的最大压力为500个大气压，相当于从上海黄浦江向5000米的青藏高原抽水。