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中國重型運載火箭初嘗試：長征五號有何與眾不同？

長征五號研制簡歷：

1986年～1995年，在國家863計劃支持下開展新一代運載火箭論證工作。

1995年～2000年，在原國防科工委和國家863計劃支持下，開展新一代運載火箭方案論證以及液氧-煤油與氫-氧兩種大推力火箭發動機關鍵技術研究。

1999年～2000年，完成新一代運載火箭技術發展途徑和總體方案初步研究。

2000年～2001年，120噸級液氧煤油發動機和50噸級液氫液氧發動機立項研制。

2006年，國務院批準新一代運載火箭基本型長征五號立項研制；

2006年10月至2009年2月，方案階段；

2009年3月至2013年6月，初樣階段；

2013年7月至2016年8月，試樣階段；

2015年9月至2016年1月，長征五號運載火箭在文昌航天發射場開展發射場合練任務；

2016年8月，長征五號遙一運載火箭完成出廠評審；

2016年9月1日，長征五號遙一運載火箭運抵海南。

2016年11月3日，長征五號發射成功。

2016年11月3日20時43分，我國最大推力新一代運載火箭長征五號從中國文昌航天發射場點火升空，約30分鐘后，載荷組合體與火箭成功分離，進入預定軌道，長征五號運載火箭首次發射任務取得圓滿成功。作為長征系列中第一個直徑達到5米的大胖子，因此也被火箭研制者們親切的稱為“胖五”。它的發射成功實現了我國液體運載火箭從中型到大型的跨越，使我國進入空間的運載能力提升2.5倍以上。開啟了我國航天大運時代的大幕。

與世界各大航天強國一樣，我國的長征系列運載火箭也是在導彈技術的基礎上發展起來的。時至今日，一共經歷了四代的發展。第一代的長征火箭“長征”一號、長征二號都是根據戰略武器的型號上改進而來的，具有明顯的戰略武器的特點。采用模擬控制系統，有毒推進劑，運載能力低下，是我國進入空間的探索研究，使我國具備了獨立發射衛星的能力。

第二代的長征運載火箭是以原始狀態的長征二號C火箭為基礎進行改進而來的，具體型號有長征二號C系列，長征二號D、長征三號、長征二號E。這些火箭基礎級采用有毒推進劑，一、二級結構與長征二號C火箭基本相同。第二代火箭仍然帶有戰略武器的痕跡，采用了數字控制系統，總體性能相比于上一代有了比較大的提升。

第三代運載火箭主要是為了完成載人航天任務，以及地球同步轉移軌道或者質量比較大的太陽同步軌道有效載荷的發射任務。主要的型號有長征二號F、長征三號A系列，以及長征四號B、C系列。第三代火箭在第二代火箭的基礎上，持續開展可靠性和技術改進，采用系統級溶于的數字控制系統，增加了第三子級，任務適應能力大大提高。

第四代火箭為全面提高中國運載火箭的整體水平和能力，根據“高可靠、低成本、無毒、無污染、適應性強、安全性好”的目標，堅持“通用化、組合化、系列化”的設計思想。長征五號火箭就是在這種背景下進行研制的。

相比于我國以往的各種運載火箭，長征五號有很多獨特的特點：

一、無毒推進劑

我國以前的運載火箭普遍采用的推進劑是偏二甲肼 (UDMH) 和四氧化二氮 (N2O4)。這兩種燃料起源于早期彈道導彈研制。因為其在常溫常壓下可以長期儲存而被廣泛應用，但兩者都有很大的毒性。這不僅對推進劑的制備，運輸，以及加注都有很大的風險性，而且對環境也會造成很大的污染。

2011 年中國西昌衛星發射中心用長征 3 號乙運載火箭在一次發射任務中，一塊火箭殘骸落在貴州尚寨土家族鄉蜂子坳組附近，冒出了滾滾黃煙，味道刺鼻。這正是因為殘骸中有少量的殘余推進劑與空氣反應的結果。這直接對當地居民的安全造成了威脅。

?當然，這種情況不會再在長征五號上出現了，因為長征五號運載火箭采用了液氧-煤油推進劑和液氫-液氧推進劑，避免了有毒有害問題。并且，煤油是常見的工業燃料，來源廣泛、價格低廉，亦可在常溫常壓下儲存、運輸。至于液氫、液氧則可以在臨近發射場的區域制備，也不用進行遠程運輸。與此同時，液氧-煤油和液氧-液氫推進劑的比沖比偏二甲肼-四氧化二氮推進劑的比沖還要高的多，進而可以有效地提高了火箭推力性能。

二、新型發動機

長征 5 號運載火箭采用了兩種新型發動機：液氧-煤油發動機和液氫-液氧發動機。其中液氧-煤油發動機用在了長征五號的助推器上，而其芯級，則用的是液氫-液氧發動機。

（1）液氧-煤油發動機

長征 5 號運載火箭助推器采用的液氧-煤油發動機單臺推力為120t。該型發動機是在2000 年開始立項研制的，2012年 5月28日研制成功，順利通過驗收。這種發動機每秒消耗 1kg 推進劑所產生的推力，要比以前的偏二甲肼-四氧化二氮推進劑高 15%~20%。這使得此款發動機成為了我國單管推力最大，技術最先進，應用前途最廣泛的新型發動機。此外，該型發動機可重復使用，這樣發動機在出廠時就可以直接進行點火檢測，再也不用進行分組抽樣了，不僅更加確保了安全性，而且也大大簡化了工程時間。

（2）液氧-液氫發動機

長征 5 號運載火箭的芯級采用新一代大推力氫氧火箭發動機。該型發動機的推力為50t，采用兩臺并聯的模式運行，地面推力直達100t。這兩型發動機的研制具有重要意義。使我國液體火箭發動機技術的整體水平上升一個大的臺階。為我國大型火箭的運載能力達到與國外阿里安5，宇宙神5，以及德爾塔4等火箭的先進水平提供了堅實的基礎保障。

三、冰箭不冷

長征五號也被稱為“冰箭”，這是因為其使用的推進劑都是低溫燃料。液氫溫度達到零下253攝氏度，液氧的溫度達到183攝氏度。這么低的溫度如果處理不好會嚴重影響火箭內部各個系統設備的正常工作。因此，火箭的燃料貯箱都要包裹上特制的隔溫材料。

這種特質的隔溫材料一共有三層，最里邊的一層是膠粘劑，能夠更好的適應貯箱金屬的熱脹冷縮。最外面一層是蘸膠玻璃纖維織物，可以很好的隔離外界的水汽，并且強度很高，可以很好的保護內部的材料不受破壞。中間一層則是填充的新型發泡材料，有很好的隔溫作用，從而避免燃料貯箱的低溫影響火箭內部的儀器，設備，電纜等正常工作。

四、數字化設計與總裝

長征五號運載火箭是中國運載火箭研制歷史中第一個采用了全數字化設計的火箭。在過去的研制中，技術人員需要在做出樣機之后才能發現不同配件之間的誤差，然后才能進行調整，然后反復這個過程，直到修正成功。這種工作方式不僅要耗費大量的人力物力，而且也大大拉長了研制的周期。

而長征五號利用數字化設計，可以通過仿真軟件來進行模擬試驗，并且還進行了數字化總裝。這使得我國的研制與制造火箭工藝的升級，標志著我國繼美國等航天強國之后，有一個掌握數字化設計與總裝對接的國家。

五、海南發射場發射

我國以前的火箭發射都是在酒泉，太原，西昌三個發射場進行的。而長征五號的發射卻是在我國新建的海南文昌發射場進行的。這是我國緯度最低，距離赤道最近的發射場。我們知道，距離赤道越近，發射衛星時就可以盡可能的利用地球的自轉離心力，這樣就可以減少火箭燃料的消耗。

火箭在海南發射比在西昌發射場發射運載能力可以提高10%到15%。另外，由于發射場射向1000km范圍內都是海洋，也不用擔心火箭殘骸會造成意外的事故。

結語：

長征五號的成功研制使得我國的運載火箭的技術水平大幅度提升。為我國未來空間站的建設，以及大型衛星的等航天器的發射提供了必要的條件。同時，新材料，新技術，新工藝的采用也使得我國在運載火箭研制水平上升了一個很大的臺階。

不僅可以有力的提高我國航天發射的可靠性與性價比，而且能夠為我國對外承攬發射業務提供良好的條件。為我國航天工業走向國際，進一步開拓國際航天發射的市場提供堅實的保障。同時，也為追平世界先進水平邁出了堅實的一步！