中國運載能力最大長征五號火箭

一、中國自製產重型長征五號火箭

　　作為中國運載能力最大、尺寸最大的火箭，長征五號火箭直徑5米，使用無毒無污染的液態氧和氫作為火箭發動機推進劑，實現了新動力、新結構等一系列重大突破，大幅提升了中國運載火箭技術水平。“長征五號”能將中國進入空間的能力提升2.5倍以上，可實現地球同步轉移軌道最大14噸級的運載能力。工程研製的總體技術指標位居亞洲第一、世界前三，工程研製跨度、技術難度以及任務實施規模在中國運載火箭研製史上均屬首次。“長征五號”成功突破中國5米大直徑箭體結構設計、製造及試驗技術難關，完成中國最大規模助推器分離等一系列大型地面試驗，完成120噸液氧煤油發動機、 50噸液氫液氧發動機等的研製，在後續工作中，將堅持創新驅動，著力提升原始創新能力，實現運載火箭技術跨越發展，確保探月工程三期、載人空間站等重大任務如期實施。 “長征五號”計劃於2016年擇機首次飛行試驗，2017年前後在海南發射場發射探月工程三期嫦娥五號探測器。

    自1970年長征一號火箭將“東方紅一號”衛星送入太空以來，中國成功發射了用於極地軌道有效載荷的長征二號、長征四號系列火箭，和發射地球同步轉移軌道的長征三號系列火箭。新加入長征系列運載火箭大家庭的大型火箭長征五號未來將承擔發射空間站、載人登月等任務。中型火箭長征七號將用於發射貨運飛船，也有可能承擔載人任務。長征六號為小型火箭。而主要用於減災應急需要的長征十一號為固體火箭。它可以在24小時之內完成發射，刷新了當前中國火箭發射週期的最短紀錄。長征五號擁有八台一百二十噸級液氧煤油發動機，及兩台新研製的五十噸級液氫液氧發動機，主要承擔發射太空站、載人登月太空船等任務，將在今年下半年進入發射場，明年下半年首飛。長征五號系列運載火箭，又稱「大火箭」、「冰箭」 ，是中國在研運載能力最大、尺寸最大的火箭。長徵五號系列由中國航太科技集團公司研製。

　　大火箭生產製造基地正式名稱叫做天津航天長征火箭製造有限公司，隸屬於航天科技集團第一研究院，長征5號火箭的四個助推器光是直徑就達到3.35米，相當於現役火箭芯級的尺寸。長征5號基本型的巨大整流罩，外表面已完成隔熱處理，該整流罩直徑為5米左右，火箭穿過大氣層時由於摩擦，整流罩外部將產生數百度高溫，而存儲有衛星和有效載荷的整流罩內部的工作溫度不能高於100度，所以要在外部的金屬結構進行隔熱處理，內部還要強化結構，使它既能承受飛行中的巨大外力，還要能隔熱。

二、中國新一代火箭新在哪？

    長征5號火箭的任務定位於發射中國未來的空間站、探月探火星以及深空探測。這定位對於火箭推力的要求是跨越式的，中國現役火箭使用的常溫燃料有毒，而長征5號火箭使用全低溫推進劑，芯級採用液氫液氧，推進器使用液氧煤油，這些綠色環保的燃料使火箭的先進性實現巨大跨越。長征5號火箭從一開始就是按照模塊化、系列化來設計，至少有兩大型號，長征5基本型和長征5B，這兩個型號的芯級和助推器一模一樣，兩者的差別就在於是否有二級火箭以及整流罩的大小。未來中國大火箭將在新建成的海南發射場升空，而火箭需要通過海上運送，直徑達到5米級的大傢伙對於海上運送工具又有哪些特殊要求呢？作為全球現役直徑最大的火箭，長征5號已無法以鐵路運輸，只能從海上運到發射場，選擇天津作為大火箭製造基地也是基於這樣的考慮。大火箭的不同部件被放在這些全球最大的集裝箱中，由特製的公路運輸車運往天津港，然後再吊裝到特製貨輪上。長征5號在沒加註燃料前，是巨大的殼體結構，重量並不太大，所以對於船隻的載重要求並不怎麼高，反而對於穩定性要求很高，因為火箭是非常精密的設備，所以對於船速也有很高要求，要求盡量勻速行駛，但又不能太慢。由於海上的鹽霧可能對於火箭元器件造成腐蝕，所以對於船艙的密閉性也有很高要求。從天津港海運到海南約需一週。　　

三、中國在預研自己的“土星5號”

　　前不久，國內有媒體報導稱，中國航天科技集團在長征5號大火箭的研製基礎上，提出重型運載火箭的發展構想：箭體直徑達到9米、全長近100米、起飛

質量達到3000噸、近地軌道運載能力達到100噸，成為未來載人登月、大規模深空探測任務的堅實基礎。要想實現載人登月需要更大的火箭，因為載人登月時需要搭載生命保障系統，對於火箭推力就有更高的需求。以現有技術，如果要實現登月，起飛重量基本就和美國的“土星-5號”重型火箭相當，大概是三四千噸左右，為此重型運載火箭的直徑就要比長征5號更大。“土星-5號”的直徑是10米，中國重型火箭也應該達到這個量級。但以長征5號火箭直徑從3.35米跨越到5米的經驗來看，大直徑火箭對於製造工藝提出更高要求，在焊接技術、原材料、大推力發動機等領域都需要進一步提升。航天科技集團董事長雷凡培透露，中國將用15年左右的時間完成推力3000噸級的重型運載火箭研製，2030年左右實現首次飛行，可用於載人登月和大規模深空探測。

　  長征5號火箭給中國最大的幫助就是對運載火箭的研製產生了更深層次的認識，可以說是一個劃時代的火箭。長征5號使用的增壓輸送系統與研製更大型火箭的原理相通，這些技術對未來重型火箭的研製都會有幫助。而且長征5號是從3.35米到5米直徑的跨越，這個巨大跨越中所包含的經驗對於未來進一步研製更大型火箭也適用。長征5號火箭的研製對於研究和生產人員帶來巨大挑戰，同時也是難得的錘煉，在完成長征5號系列火箭的研製之後，獲得的大量經驗將會對未來的重型火箭研製帶來很大幫助。長征5號火箭總體主任設計師黃兵說，在車間的總測就相當於給長征5號做全面體檢，通過檢測後還要送到其他基地進行各種試驗。在動力試車之後，最重要的關鍵節點為發射場合練。由於海南文昌發射場是一個全新的發射基地，所以要通過合練測試火箭與發射場的匹配性。長征5號火箭從一開始就是按照模塊化、系列化來設計的，目前來看至少有兩大型號，長征5基本型和長征5B，這兩個型號的芯級和助推器一模一樣，兩者的差別就在於是否有二級火箭以及整流罩的大小。

　　下半年，長征五號運載火箭將實施首飛，20層樓高，箭體直徑達到5米，是中國最強火箭。長征五號火箭近地軌道的運載能力達到25噸，比現役火箭運載能力提高了2.5倍以上，是國內目前運載能力最強的火箭。據了解，火箭上配備的三種全新大推力發動機，分別摘得了我國“最大推力液氧煤油發動機”、“最大推力氫氧發動機”和“比衝性能最高的火箭發動機”三頂桂冠。

四、冰箭

    研製長征五號火箭的目的，在於進一步提高航天發射的載荷質量，按照“通用化、系列化、組合化”的設計思路，​​長征五號火箭由直徑分別為5米的芯級模塊、3.35米及2.25米的助推器模塊，與50噸氫氧發動機、120噸液氧煤油發動機“組合搭檔”工作，形成了一個完整系列的6種構型。這種模塊化組合設計，不僅能使長征五號火箭滿足不同用戶的多種需求，還形成了更強的運載能力，實現一箭多星，能降低單位質量的入軌成本。在其800多噸的身體裡，90%是零下252攝氏度的液氫和零下183攝氏度的液氧，被稱為“冰箭”。回顧長征五號火箭的研製過程，完全可以稱得上十年磨一“箭”。自2006年正式批准立項研製以來，航天人就一直親切地稱它為“大火箭”：一是外形巨大，光箭體直徑就達5米，而目前我國現役火箭箭體直徑最大的只有3.35米。二是起飛質量大，長征五號火箭起飛質量約878噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸運載能力。三是作用大，長征五號火箭將完成質的飛躍，大幅提升中國自主進入空間的能力，把中國火箭送入包括美國和俄羅斯在內的世界主流火箭陣營。

    和以往長征系列火箭相比，長征五號火箭外形設計有一個突出改變，即整流罩採用了特別設計的馮卡門曲線外形，四個助推器頭部都採用了斜頭錐造型。之所以這樣設計，就是為了減少空氣阻力，讓火箭獲得更大的運載能力。長征五號火箭的另一大特點，是在燃料上下足了功夫。不同於目前使用化學燃料的常規火箭，長征五號火箭採用無毒、無污染的液氫液氧作為推進劑。在其800多噸的身體裡，90%是零下252攝氏度的液氫和零下183攝氏度的液氧，已經接近低溫的極限，所以專家們形像地稱其為“冰箭”。液氫具有極強的揮發性，而火箭發射時尾部火焰溫度將達到3000攝氏度，如若隔熱不當，液氫有可能消耗殆盡。為此，科研人員想盡一切辦法，通過絕熱方式對火箭進行控制，給“冰箭”穿上一件厚厚的“絕熱服”，保證火箭不被熱量“入侵”。

　　120噸液氧煤油發動機的威力到底有多大？專家打了個比方，120噸液氧煤油發動機產生的最高壓強達500個大氣壓，相當於把上海黃浦江的水打到了5000米高度的青藏高原。然長征五號火箭採用了全新技術，其研製複雜程度超過以往任何型號的長征系列火箭，但它的設計可靠性卻是最高的。中國現役火箭設計可靠性最高為0.97，而長征五號火箭設計可靠性達到了0.98。為達到0.98的高可靠性，長征五號火箭的核心控制儀器普遍採用了三取二的冗餘技術。通俗地講，就是有三個同樣的儀器互為備份。十年研製，歷經無數次試驗攻關，迎來的是中國火箭技術的巨大跨越。長征五號火箭的研製，不僅標誌著長征​​系列火箭的升級換代，更帶動了整個研製平台和產業鏈的更新。相對於國內現役長征系列火箭，長征七號、長征五號運載火箭全面大量使用液氧/煤油、液氫/液氧低溫推進劑組合，成為名副其實的低溫火箭，其中長征五號更是因為應用了液氫，得“冰箭”之譽。