长征五号火箭绰号“大火箭”“冰箭”,它究竟有多“大”多

长征五号 - 搜狗百科
长征五号(一般指)是中国研制的新一代重型系列,与欧洲基本同级。其设计思想以、系列化、组合化为重点。初步定名为“长征五号”的中国新一代无毒、无污染、高性能、低成本和大推力的,已经突破多项关键技术,进入到实质性研制阶段,并预计于2015年年底在中国海南省首飞。
Long March 5
LEO运载能力
约45~63.2米
约5800~约11600千牛
中国新一代运载火箭产业化基地
中华人民共和国
GTO运载能力
大火箭、冰箭
约620~850吨
预计2015年底
长征五号进入二十一世纪,随着中国和世界航天事业的发展,对大型运载火箭需求的提高,中国原有的“长征”系列火箭所用的、和箭体直径越来越显得过时,越来越不能适应航天事业的发展需要,越来越不能不能适应国际航天商业发射市场的需求。研制的卫星质量已经达到了5.1吨,下一代的将达到6.5~7吨,这已经远超中国现阶段(Geostationary Transfer orbit,GTO)运载能力最大的5.5吨的运载能力;在2017年后将进行大型的建设,核心舱质量将达到20吨级别,这更远超现有9.2吨的(Low Earth orbit,LEO)运载能力;在完成一期的绕月,二期的落月后,采样返回的三期工程也需要更大运力的火箭才能实现;再往后10年在方面,对火星,木星,和小行星带探测也需要更大运力的运载火箭。因此发展大推力火箭是迫在眉睫。从“”火箭成功发射“”卫星以来,中国“长征”系列运载火箭走过从常规推进到低温推进、从串联到捆绑、从一箭单星到、从发射卫星载荷到发射飞船的技术历程,具备发射各种轨道的能力,并在可靠性、安全性、发射成功率、入轨精度等方面达到国际一流水平。随着“”运载火箭将“”通信卫星成功送入太空,中国“长征”系列运载火箭顺利完成第一百次航天发射,“长征”火箭的发射记录也由两位数步入三位数。这一百次航天发射,是发展的一个重要里程碑,它标志着中国“长征”火箭已形成一个成熟的航天运载体系,标志着中国将由航天大国逐渐进入航天强国行列。三十七年来,中国“长征”火箭还逐步走向世界,先后把二十八颗美国、法国、瑞典等国制造的卫星成功送入太空,并在半个月前成功发射“”,实现中国整星出口零的突破。如今,中国“长征”火箭已成为国际宇航市场上知名的高科技品牌,在国际商业卫星发射服务市场上占有重要的一席之地。翻开发射记录,中国“长征”火箭完成前五十次发射用了二十八年,后五十次只用了九年。业内人士称,中国“长征”火箭将用更短的时间,去完成下一个一百次航天发射。
瞄准世界先进水平,实现跨越式发展,努力缩小与先进国家的差距。实现、系列化、组合化设计,形成高可靠、低成本、无污染、好使用的新型。坚持独立自主开发,争取国际合作。既继承又创新,力求整体优化,不追求过高的单项技术性能。
系列化、通用化、组合化即不是为某一特定的任务设计火箭,而通过不同模块的不同组合形成覆盖各个运力区间的火箭系列。
一个系列即长征五号系列及其衍生的系列和(见“衍生型号”一节)。两种发动机即120吨级YF-100煤油及50吨级YF-77液氧火箭发动机。三个模块即5米直径模块、3.35米直径模块和2.25米直径模块。
长征五号布局结构分为六种构型,用字母A-F表示,分别对应其下属的六款火箭。其中构型A、B、C为带的一级(即“一级半”),主要用于发射;构型D、E、F为带助推器的二级火箭结构(即“二级半”),主要用于发射高轨道航天器。其中构型D为基本型。长征五号采用,火箭各组成部分对应不同的模块:芯一级对应5米直径火箭芯级模块,芯二级对应5米直径火箭模块,3.35米直径助推器对应3.35米直径火箭助推级模块,2.25米直径助推器对应2.25米直径火箭助推级模块。四种基础模块根据不同方式搭配再加上等火箭部件就可以形成六种不同构型火箭。
长征五号基本型(即构型D)包含了上述所有4个模块,涵盖了系列火箭所有关键技术项目,结构具有代表性,下面以它为例进行火箭总体布局介绍。基本型为带助推的两级火箭。火箭由顶至下依次为、子二级(上面级)、子一级、2个3.35米和2个2.25米直径助推器。在芯一级配置2台50吨级以液氢液氧为燃料的,第一级燃料箱旁捆绑了四个助推器,3.35米和2.25米直径助推器交替排列。3.35米直径助推器配置2台120吨级以液氧煤油为燃料的,2.25米直径助推器配置单台120吨。芯二级(即上面级)采用改进的三子级氢氧发动机YF-75D作为主动力。每个助推器上有一个稳定尾翼。
卫星整流罩
长征五号首个整流罩在211厂成功下线长征五号卫星整流罩是目前国内直径最大、质量最大的整流罩,直径5.2米,长度根据不同的下属型号而有所不同。该整流罩首次采用了外形和横向线性分离装置等新技术。整流罩将与一起垂直整体运输、吊装。
芯一级采用5米直径火箭芯级模块。5米直径模块采用全新的大直径技术,使用和作为,使用2台50吨级YF-77发动机双摆,以及相应的新的增压输送系统和等。为了简化操作、提高可靠性、降低成本,芯级采用的贮箱,而不采用共底结构。长征五号一级氢箱生产中运用铣焊一体技术、内撑外压技术和辅助支撑技术等手段。长征五号在箭体加工上使用了先进的技术。长征五号芯一级数据直径5.0米推进剂液氧液氢总长度31.7米液氧加注量133.3吨/117.28立方米液氢加注量24.7吨/350.69立方米推进剂加注总量158.3吨结构质量17.8吨加注后总质量175.6吨发动机两台YF-77氢氧发动机海平面推力2×510kN真空推力2×700kN海平面3085m/s真空比冲4179m/s发动机工作时间480秒
长征五号芯二级氢箱芯二级采用5米直径火箭模块。同样作为5米直径模块,其采用全新的大直径技术,使用和作为,采用改进的三子级氢氧发动机YF-75D作为主动力,2次启动,发动机双摆,以及相应的新的增压输送系统和伺服机构等。另外芯二级采用无毒、无污染,配有气氧煤油姿控发动机。芯二级的液氢箱采用与芯一级氢箱相同的结构形式,液氧箱则采用直径3.35米悬挂贮箱。长征五号芯二级数据直径5.0米推进剂液氧液氢总长度10.6米液氧加注量19.1吨/16.54立方米液氢加注量3.8吨/53.95立方米推进剂加注总量17.1吨结构质量4.8吨加注后总质量22.2吨发动机两台YF-75D氢氧发动机真空推力2×81.3kN真空比冲4340m/s发动机工作时间700秒
与芯级的捆绑连接采用成熟的静定连接方式,为提高火箭的运载能力并改善结构的动特性,采用前支点传力方式,前支点设在箱间段。为降低分离过程中的冲击、提高可靠性,火箭的分离系统采用线性分离装置。助推器与芯级相同采用独立结构的贮箱。储箱使用2219铝合金。1、3.35米直径助推器3.35米直径模块继承中国等火箭芯级已有的3.35米直径技术,使用液氧和煤油推进剂,安装两台120吨级YF-100,再加上与发动机配套的增压运输系统和等。3.35米直径助推器数据直径3.35米推进剂液氧煤油总长度27.6米煤油加注量97.5吨/85.78立方米液氧加注量37.5吨/44.83立方米推进剂加注总量144.0吨结构质量12.0吨加注后总质量155.7吨发动机两台YF-100液氧煤油发动机海平面推力2×1200kN真空推力2×1340.5kN海平面2942m/s真空比冲3286.2m/s发动机工作时间180秒2、2.25米直径助推器2.25米直径模块继承等火箭助推器已有的2.25米直径技术,使用液氧煤油推进剂,安装一台120吨级YF-100液氧煤油发动机,再加上与发动机配套的增压运输系统和伺服机构等。2.25米直径助推器数据直径2.25米推进剂液氧煤油总长度25.0438米煤油加注量45.5吨/40.03立方米液氧加注量17.5吨/20.92立方米推进剂加注总量63.0吨结构质量6.0吨加注后总质量69.0吨发动机一台YF-100液氧煤油发动机海平面推力1200kN真空推力1340.5kN海平面比冲2942m/s真空比冲3286.2m/s发动机工作时间150秒注:以上表格数据分别来自《》和《神剑凌霄:长征系列火箭的发展历程》两本书籍,数据可能有矛盾之处。
YF-100发动机
YF-100火箭发动机YF-100是一种煤油,是中国1990年代中期研发的八十五吨推力发动机的挖潜型。在中它将被安装在火箭的助推器上。YF-100采用先进的富氧预燃分级燃烧循环。YF-100发动机地面推力约120吨,地面比冲约300秒,真空推力约136吨,比冲约335秒,喷口直径约1.4米,可以65%节流以调节推力。 YF-100可以回收重复利用,指一台发动机在阶段可以进行多次试车,而且试车后仍可用于发射,以减少研制成本。
YF-77发动机
YF-77火箭发动机YF-77是一种液氧火箭发动机,将被用于长征五号系列运载火箭的芯一级。YF-77采用双涡轮分别驱动液氢泵和工作方式,具有混合比和推力调节功能,地面推力约52吨,约310秒,真空推力约70吨,比冲约419秒,喷口直径约1.45米。
YF-75D发动机
YF-75D火箭发动机YF-75D发动机是中国新一代氢氧发动机,采用膨胀燃烧循环。YF-75D发动机性能现有的YF-75发动机相近,均为真空推力约80千牛和真空比冲约440秒,但可靠性有了很大提高,还可能具备更多的启动次数,将用于长征五号系列运载火箭的上面级。
长征五号电气系统采用电气系统一体化设计。箭上电气系统包括控制、测量、能源以及附加等模块。其中控制模块主要完成火箭飞行过程中的、制导以及等功能,并且采用GNSS/ 惯性测量与捷联冗余控制系统;测量模块主要完成箭上飞行参数的测量以及安控等功能;能源模块完成箭上仪器设备的供电功能,附加功能模块则完成火箭的利用、故障监测等功能。采用总线对各个功能模块进行信息综合、统一供配电。
长征五号的生产任务将由位于天津的新一代运载火箭产业化基地完成。2007年,与天津市签约,新一代运载火箭产业化基地落户。国防科工委副主任虞列贵在开工仪式上说,该基地是研制工程的基础保证,也是后续批量生产和产业化、军民结合的航天高科技重要基地。基地建成后,将满足中国未来30~50年发展空间技术及和平利用空间的需要,实现运载技术跨越式发展和航天可持续发展。新一代运载火箭产业化基地一期工程包括铸锻造、、机加工、表面处理、部段生产、总装测试、等厂房。长征五号的大部分部件将在新一代运载火箭产业化基地生产,而和3.35米直径分别由和负责生产。
文昌卫星发射中心长征五号发动机和3.35米直径助推器由西安和上海生产后运送至天津,进行组装、集成和测试,之后运送至准备发射。突破3.35米直径的限制,芯级直径达到5米,要将其箭体运送至发射场,原本常用的铁路运输由于隧道直径不足等问题无法使用,于是海运成为了最好的选择。海运由专门的运输船完成,这时长征五号的大直径将不成问题。而海运,也成了长征五号将发射地点选择在濒海的海南的原因之一。长征五号在产业化基地完成后将被运送至天津港,装入专门为大火箭准备的大型集装箱,由新型运输船远望21号运输。经渤海、黄海、东海、台湾海峡、南海、琼州海峡等海域,经过五至七天时间,航行约一千八百海里,到达海南省西码头,再通过公路运往发射场内的火箭水平转载准备厂房。火箭搭载的(载荷)将空运至海口,经公路运往航天器总装测试厂房。
新一代充分采用模块化技术,通过的组合形成运载火箭系列,满足不同的任务需求。新一代运载火箭作为的升级换代产品,在多个方面将实现跨越式的发展,主要包括以下几个方面:
运载能力大
最大运载能力25吨,最大运载能力为14吨,分别是现有长征火箭最大运载能力的2.5倍和2.7倍。
采用、、煤油等无毒、无污染,顺应了国际形势和国策的要求,也符合国际运载技术的发展趋势。
贯彻简洁设计、三化设计的思想,在大幅度提高火箭运载能力的同时,也使单位质量的入轨成本比现有有较大的下降。
以比传统火箭普遍少一级的一级半(“半”表示有)或二级半构型来提高火箭固有可靠性,以冗余、容错、降额等设计方法的广泛运用来提高,以牵制释放装置来提高发射可靠性。长征五号可靠性为98%,比中国载人火箭97%的可靠性还多出一个百分点。
包括灵活的任务执行能力,完整的运载能力覆盖范围,以及良好的,来满足用户多种多样的需求。
论证与预研阶段
1986年11月中国启动实施了高技术研究发展计划,简称。“863计划”中的第二个重要的高技术领域航天技术领域主题项目之一为大型和天地往返运输系统主题(简称为204主题项目)。90年代,担任863计划和大型运载火箭专家组组长的朱森元[46] 提出,必须是低成本、高可靠、无污染、模块化研制、积木式发展的。该建议在经过论证和完善后,成为中国新一代运载火箭发展的基本原则。2001年中国新一代大推力运载火箭研制计划正式立项。这一时期,火箭研制专家组确定了两条火箭模块确定原则:一是以火箭发动机推力来确定模块,包括助推模块,推力为120吨力(正负20吨),采用,和箭身模块,推力为50~70吨力(地面推力50吨,真空推力70吨,正负20吨),采用发动机;二是以火箭箭身直径为模块,包括2.25米、3.35米和5米箭身模块。动力系统方面,二十世纪80年代中国张贵田院士就提出发展高压补燃液氧煤油发动机的设想,经过其努力863计划将液氧煤油发动机列入规划。1988年他率领队伍开始研究性试验,到1990年全面开展关键技术攻关,1990年从前苏联引进了2台RD-120高压补燃液氧煤油发动机进行原理研究,此后1995年进行全系统发动机试车。以此为基础中国开始开发国产YF-100高压补燃液氧煤油发动机,1998年动力部门取得联试的成功,为开展高压补燃液氧煤油发动机铺平了道路。2000年9月YF-100大推力液氧煤油发动机通过研制和技术保障条件国家立项,2001年10月转入初样研制阶段,2005年12月转入试样阶段。上世纪90年代中国开始大推力氢氧发动机的研制工作,最终YF-77于2001年12月研制立项获得批复,发动机关键技术攻关全面展开。
方案设计阶段
2006年10月、财政部联合批复了新一代运载火箭基本型工程研制的立项进入工程研制。
初样研制阶段
日,通过方案转评审,进入初样研制阶段。2011年,一级半最大构型立项进入工程研制。2012年,进入大型地面验证最后阶段。日,长征五号系列运载火箭首件一级氢箱研制成功。2012年2月,长征五号系列运载火箭顺利完成初样第二轮全箭数字样机模装协调工作,在史上首次实现了全型号数字工程化应用。长征五号运载火箭助推器分离实验日,长征五号系列运载火箭研制在天津顺利完成大型分离试验,这是初样研制阶段最重要的大型地面试验之一。2012年6月,芯级二级氢箱全面展开液氢状态低温。2012年12月初,首个在211厂成功下线。日,长征五号运载火箭全箭振动试验拉开了序幕。2013年3月,长征五号系列运载火箭贮箱首次试验成功。日,长征五号运载火箭一级氧箱完成了低温静力试验。日,完成5.2米直径整流罩分离试验,是迄今为止中国进行的最大直径的分离试验。日,长征五号在北京成功进行助推器动力系统试车。动力系统方面,2009年12月,YF-77转入试样研制阶段。日,120吨级液氧煤油发动机项目通过国家验收。日,YF-100大推力液氧煤油发动机在西安成功进行了极限工况热试车。日,YF-77氢氧发动机500秒长程热试车取得圆满成功,标志着2014年长征五号火箭首飞发动技术状态已经确定。
试样研制阶段
日,长征五号通过初样转试样阶段评审,进入试样研制阶段。日,长征五号首个箭体总装进入收尾阶段。2013年10月,长征五号芯一级箭体装载用大型集装箱成功研制。日,长征五号全箭振动特性试验全面展开。2013年10月,长征五号火箭助推模块超大尾翼研制成功。2014年03月,一院成立了新一代运载火箭联合指挥部,统筹管理协调长征五号、长征五号乙、和固体运载火箭的研制工作。动力系统方面,月,长征五号火箭芯二级氢氧发动机YF-75D进入验收阶段。日,YF-100通过了工艺鉴定试车,进入工程应用阶段。2014年7月,YF-75D完成高空模拟校准试验。
1986年11月,中国启动实施,项目之一为大型运载火箭和天地往返运输系统主题。2000年9月,YF-100大推力通过研制和技术保障条件国家立项。2001年,中国新一代大推力运载火箭研制计划正式立项。2001年12月,YF-77氢氧发动机正式立项。2006年10月,新一代运载火箭基本型工程研制的立项进入工程研制。日,审议通过了《航天发展“十一五”规划》,明确新一代运载火箭为中国航天重大科技工程。2007年8月,中国海南获中国国务院、中央军委批准立项。日,新一代运载火箭产业化基地一期工程开工建设。日,长征五号转入初样研制阶段。2010年11月,长征五号的模型在珠海航展中登场,是其首次公开亮相。2011年,一级半最大构型长征五号乙立项进入工程研制。日,120吨级液氧煤油发动机YF-100项目通过中国国家国防科工局验收。2012年9月,中国最大推力高达70吨的电动振动试验系统研制成功。2012年9月,天津产业化基地一期投入使用。日,YF-77氢氧发动机500秒长程试车成功,标志着长征五号火箭首飞发动技术状态确定。日,远望21号下水。日,长征五号运载火箭研制转入试样阶段。日,中国研制出70吨级的世界最大推力的。2014年(预计),海南文昌卫星发射中心竣工。2015年年底(预计),首飞。
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转藏至我的藏点正式进入发射阶段!最大火箭长征五号究竟有多大!-中青在线
正式进入发射阶段!最大火箭长征五号究竟有多大!发布时间: 15:59 来源:中青在线 作者:来点科学
  长征五号大巨人终于要发射了!
  发射时间:11月初择机发射。
  发射地点:海南文昌航天发射场。
  今天,来自国防科工局、国家航天局的官方消息称,首次实施飞行任务的我国最大推力新一代运载火箭长征五号,在海南文昌发射场完成技术区相关工作后,垂直转运至发射区,这标志着其首飞任务正式进入发射阶段。
  长征五号火箭力爆棚?
  长征五号是我国目前运载能力最大的新一代运载火箭,采用全新设计的箭体结构、动力、电气和发射支持系统,使用无毒无污染的液氧液氢和液氧煤油作为推进剂。
  火箭芯级直径5米,捆绑4个3.35米直径助推器,配置多台氢氧发动机和液氧煤油发动机,起飞推力超过1000吨。
  长征五号进行垂直转运
  按照国防科工局、国家航天局副局长吴艳华的说法,长征五号是我国运载火箭升级换代的里程碑和重要标志!
  此话怎讲?晒一组数据就清楚了:长征五号实现了我国液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨越,能够将我国进入空间能力提升2.5倍以上,可实现近地轨道运载能力25吨级、地球同步转移轨道运载能力14吨级。
  用来干吗?探火星、载人登月!
  那么,这个我国目前运载能力最大的火箭巨人,究竟能用来干吗?
  按照官方的说法,即将承担后续探月工程三期、载人空间站、首次火星探测等多个国家重大科技工程发射任务。
  事实上,按照已经立项的来说,就是探月工程三期,载人航天空间站工程,火星探测等重大专项任务。还没有立项的,但已经备受航天人憧憬的就是“载人登月工程”,即为我国 未来载人登月用的重型火箭研制奠定了良好的基础。当然,也可用不同地球轨道大型载荷、及其它深空探测任务载荷的发射。
  按照官方的说法,作为我国运载能力最大的新一代运载火箭,长征五号集成了多项最新的航天技术,首次采用5米直径箭体结构,首次使用无毒无污染的液氢液氧与液氧煤油发动机组合起飞方案,全新研制高可靠的控制系统, 对我国运载火箭发展具有升级换代的里程碑意义。
  前面咱们说的是长征五号,下面,我们可以进一步了解其他新一代运载火箭,看看他们有啥区别。(看完最后的彩蛋图,相信你就知道长征五号究竟有多大了!)
  新一代运载火箭大集合
  所谓新一代,就是为加强航天运输系统建设,按照“通用化,系列化,组合化”的思路,采用新型的无毒无污染液氧煤油和液氢液氧推进剂,构建了新一代大,中,小型运载火箭的发展序列。
  长征五号
  长征五号运载火箭是新一代大型两级低温液体捆绑式运载火箭,是我国目前研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程,将完全采用无毒无污染推进剂,火箭起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,与国际上主流运载火箭的运载能力相当,可以完成近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站和月球探测器等各类航天器的发射任务。
  长征七号今年6月25日从海南文昌航天发射场首飞成功,它主要用于发射近地轨道或太阳同步轨道有效载荷,将承担载人航天货运飞船等发射任务,未来也可以承担商业航天和国内其他航天器的发射需求。
  长征十一号长征十一号运载火箭是我国新型四级固体运载火箭,也是我国新一代运载火箭中唯一一型固体型号,主要用于满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求,能实现24小时以内的快速发射。日,长征十一号在酒泉卫星发射中心首次点火发射,成功将4颗微小卫星送入太空。
  当然,文字看着不过瘾,咱们“来点科学”还有图,点开下面两张图片查看高清大图,涨知识就是这么简单。
  ▽ 对,说的就是我们 ▽
  △ 横屏来看更震撼 △
  文:邱晨辉
  长征五号现场转运图来源于央视新闻
  火箭对比图来源于中国青年报·中青在线
  其他图片均来自于航天科技集团一院
  http://016.bqy.pub【责任编辑:来点科学】
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新闻排行榜长征五号绰号“大火箭”“冰箭”,它究竟有多“大”多“冰”
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日20时43分在文昌航天发射场,随着一声震耳欲聋的巨响,有着“大火箭”、“冰箭”之称的长征五号划出一道绚丽的曲线瞬间消失在苍穹之中。至此,我国由航天大国向航天强国又迈进了坚实的一步。
日20时43分在文昌航天发射场,随着一声震耳欲聋的巨响,有着“大火箭”、“冰箭”之称的长征五号划出一道绚丽的曲线瞬间消失在苍穹之中。至此,我国由航天大国向航天强国又迈进了坚实的一步。
[责任编辑:万庆丽]
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播放数:535774“大火箭”长征五号首飞成功 总重近900吨直径5米
来源:综合
作者:京华时报
原标题:“大火箭”长征五号首飞成功 未来将承担探月探火任务
  昨晚8点43分,中国最大推力新一代运载火箭长征五号在中国文昌航天发射场点火升空,约30分钟后,由远征二号上面级和实践十七号卫星组成的载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,长征五号运载火箭首次飞行任务圆满成功。长征五号是实现未来探月工程三期、载人空间站、首次火星探测任务等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障。按计划,2017年嫦娥五号落月采样返回、2018年发射空间站核心舱、2020年发射火星探测器等任务都将依靠长征五号来实现。
  大火箭
  &&力气大
  “膀大腰圆”列长征家族第一
  中国工程院院士龙乐豪研究了一辈子火箭,但在航天科工集团一院天津长征火箭制造公司总装车间,当他第一次看到长征五号巨大的身躯时,依然被深深地震撼了。
  长征五号是名副其实的“膀大腰圆”。总长近57米,站起来有20层楼那么高;总重近900吨,几乎是长征二号F和长征三号B两款火箭的重量之和;直径5米,如此“大腰围”无法通过有些铁路隧道,所以只能通过海运。
  体型大,“胃口”也大。长征五号为两级半液体火箭,可以加载近800吨推进剂,长征二号F和长征三号B两枚火箭的推进剂加起来,才能“喂饱”一枚长征五号。但与这两位“前辈”比起来,长征五号的推进剂有着本质区别。这个“庞然大物”90%以上的重量都是液氢液氧燃料,其中液氢的温度达零下253摄氏度,液氧的温度达零下183摄氏度,人送外号:“冰箭”。
  体型大,“脸皮”却薄。你能想到吗?长征五号的外壳厚度最薄处竟然只有1毫米多,整流罩的“蒙皮”厚度仅有0.3毫米。对比巨大的箭体,真可谓“薄如蝉翼”。长征五号运载火箭结构设计员李操说:“火箭壳体薄了,火箭的重量就减轻了,就能加载更多燃料,运送更多有效载荷。”
  大块头有大力气。长征五号的起飞推力超过1000吨,近地轨道运载能力达到25吨,远地轨道运载能力达到14吨,是长征二号F火箭近两倍,堪称长征家族排名第一的飞天“大力士”。
  为了发射这个“巨无霸”,科研人员为其量身定制了新“座驾”。此前,长征二号F火箭的发射平台重达800吨,但与长征五号的发射平台相比,只赶得上后者的一个零头――新研制的大火箭活动发射平台,总重量达到了1800多吨,是目前亚洲最大的火箭发射平台。
  &&技术新
  火箭主承力构件用3D打印
  长征火箭从2米25、3米35直径,到现在的5米直径,不仅仅是简单的腰围增加,而是巨大的技术跨越。
  这个“大力士”可谓集最新技术的“宠爱”于一身,如果要准确描述它,“首次”“突破”将会是高频词。据统计,长征五号研制全程共突破了240多项关键技术,其中有12项是重大关键技术突破,实现了由内而外的全面升级。在与世界现役火箭的对比中,栾恩杰院士得出结论:“长征五号的整体性能和总体技术,已达到国际先进水平。”
  “出生”数字化――长征五号在研制过程中首次全面推进先进的数字化设计手段,引进三维数字化设计工具,构建了我国运载火箭研制历史上第一个全三维数字火箭,开创了火箭型号数字化研制的先河。作为运载火箭的主承力构件,长征五号的钛合金芯级捆绑支座竟然是3D打印出来的,不仅强度更高,加工速度更快,重量还比原来的高强钢设计减少30%。航天科技一院长征五号运载火箭总设计师李东告诉记者,3D打印将为今后火箭的主承力部段轻量化结构设计与制造,提供强有力的技术支撑。
  “心脏”系列化――长征五号的研制,牵引出三型高性能新型火箭发动机,均采用无毒无污染的推进技术。其中,120吨级液氧煤油发动机推力大、比冲高,已成为我国新一代运载火箭各个不同构型火箭共用的基础动力装置;50吨级液氧液氢发动机,在国际同类发动机中处于先进水平;8吨级膨胀循环先进上面级液氧液氢发动机技术,可以大大提高发动机的自身可靠性,为我国首创。“三型发动机的研制,使我国运载推进技术水平大幅提高。”栾恩杰说。
  “座驾”一体化――首次亮相的大火箭活动发射平台实现了10多项技术突破,它的最大亮点是将原来发射塔上的上百台地面设备集成在现有发射平台上,实现了机、电、液、气等众多系统的一体化,使火箭在发射塔的准备流程成倍缩短。科研人员还开发出了“十二点调平技术”,只需操作按钮,就能使大火箭实现自动调平,让火箭“坐”得又直又稳。
  “脑袋”通用化――长征五号不仅坐得更稳,“脑袋”也更“灵光”。现役火箭头部的整流罩都是金属铝结构,卫星装在里面无法与外界通讯。为了保持卫星与地面的通讯畅通,必须在整流罩上开个口,用其他透波材料打个补丁,就像“开天窗”一样。“因为每次装载的卫星不同,&天窗&的位置每次都不一样,因此整流罩不具备通用性。”长征五号运载火箭结构设计师戴政介绍说,长征五号的整流罩首次采用了全透波结构,就像给卫星信号开了个“全景天窗”,通用性极强,将使后续火箭整流罩的设计和生产效率得到大幅提高。
  &&研制难
  从论证到发射经历整30年
  从2006年立项至今,长征五号冲刺了10年。但是,从提出论证到如今,长征五号整整走了30年,可谓30年磨一“箭”。
  上个世纪80年代中期,时任长征三号甲系列运载火箭总设计师龙乐豪,带领团队深入研究国际航空发展方向,结合我国当时的技术基础,提出了发展大火箭的设想。从那时起,中国开启了大火箭的漫漫征途。
  1986年,在国家“863”计划支持下,我国开始了论证研制新一代运载火箭。
  1995年,我国开展新一代运载火箭方案论证以及液氧煤油与氢氧两种大推力火箭发动机关键技术研究。
  2000年,120吨级液氧煤油发动机立项研制。
  2001年,50吨级液氢液氧发动机立项研制。
  2006年,国务院正式批准新一代运载火箭基本型长征五号立项研制,从此开始长达10年的攻坚磨砺。
  航天科技一院长征五号运载火箭总设计师李东告诉记者,仅就火箭捆绑结构而言,由于长征五号火箭芯级推力每个捆绑点高达330吨,比以往的中型火箭增加了3倍多,这就意味着大火箭必须采取全新的设计。在没有任何经验可以借鉴的情况下,航天科技集团一院的设计人员,进行了上千次的结构模型分析和优化,历时数年终于完成了“大推力捆绑结构设计”,实现了我国火箭结构设计史上的重大突破。
  5米直径大型箭体结构为我国运载火箭首次采用,是火箭实现运载能力重大跨越的基础,无论是设计、制造还是试验,难度都极大。据科研人员介绍,仅新型贮箱的焊缝就有近2公里长,是长征二号和长征三号两种火箭的总和。这2公里的焊缝,可谓是长征五号集梦想与艰难于一体的攻关之旅的生动写照。
  一组数据见证了长征五号诞生的艰难:据统计,长征五号总的研制项目达到800余项,科研人员累计开展试验1289项,各种地面试验总计超过两万余次,生产各类单机一万八千多台,仅电气系统的元器件就有11万个,是长征二号、长征三号两型火箭元器件总和的1.5倍。“长征五号一个助推器所需要分析的动力学特性参数,几乎是过去一枚火箭的工作量。”航天科技集团某所试验主管王鹏辉说。
  想未来
  未来探月探火都将用长五
  在我国运载火箭升级换代中,长征五号究竟扮演什么样的角色?
  “就像长征二号是现役火箭系列的&始祖&,长征五号将是我国新一代运载火箭的&始祖&。”龙乐豪院士说:“这两种型号都是划时代的奠基之作。”当年,长征二号研制成功后,中国航天人以这个型号为基础,开发了长征二号系列、长征三号系列和长征四号系列运载火箭。
  如今,长征五号接过“接力棒”,将担负起引领我国无毒、无污染新一代运载火箭系列化型谱化的重任。此前,已经成功完成首飞的长征六号、长征七号运载火箭,均是由长征五号研发技术延伸出来的“缩小版”型号。未来,科研人员还将根据长征五号的技术基础,开发出新一代的长征系列大火箭,包括未来载人登月用的重型火箭,都将以长征五号为研发原型。
  大火箭,大梦想,大推力。长征五号研制成功,大幅提升了我国进入太空的能力,是我国由航天大国向航天强国迈进的重要支撑和显著标志。不久的将来,长征五号将陆续运载新型月球探测器、火星探测器进入太空,中国空间站计划也将在长征五号的助推下成为现实。按计划,2017年嫦娥五号落月采样返回、2018年发射空间站核心舱、2020年发射火星探测器等任务都将依靠长征五号来实现。
  作为中国大运载时代的“开拓者”、深空探测的“主力军”,长征五号开启的未来将会更加精彩。展望发展前景,栾恩杰院士充满信心。他设想:有了大火箭,中国将来还可以建设太空望远镜、太空发电站等设施。长征五号执行“一箭多星”式发射任务的能力更强,未来构建全球定位系统、全球通信系统等,所花费的时间将大幅缩短。
  追历史
  “长征火箭家族”成长记
  长征一号、长征二号、长征三号、长征四号、长征六号、长征十一号、长征七号、长征五号等,形成了具有中国特色的长征系列运载火箭家族。
  “长征火箭家族”的诞生要从1958年说起。1957年10月,苏联发射了第一颗人造地球卫星。1958年5月,毛泽东在中国共产党八届二中全会上提出,“我们也要搞人造卫星”。1966年5月,我国第一颗人造地球卫星定名为东方红一号,运载火箭定名为长征一号。经过长期艰苦的努力和探索,日,长征一号运载火箭在酒泉卫星发射中心将中国首颗自主研制的东方红一号科学试验卫星成功送入太空。中国由此成为继苏、美、法、日后,第五个能够独立发射人造地球卫星的国家。
  日,长征二号运载火箭发射返回式卫星一举成功,3天后卫星返回地面。我国成为世界上第三个掌握航天器返回技术的国家。
  长征二号先后有长征二号C、长征二号D、长征二号E、长征二号F等改进型。其中,长征二号F运载火箭是我国第一个载人运载火箭,1999年首飞成功,日,长征二号F运载火箭将神舟五号飞船送入太空。我国成为世界上第三个掌握载人航天技术的国家。
  长征三号运载火箭是在长二基础上于1984年研制成功的,增加了第三级低温高能液氢液氧发动机。为了适应通信卫星容量和重量不断增大和变化的要求,此后我国相继研制出长三甲、长三乙、长三丙三种运载火箭,被称为“长三甲”系列,不仅拓展了我国火箭使用范围,也成功打入了国际市场。
  日,长征三号甲运载火箭成功将中国首颗月球探测卫星嫦娥一号送入预定轨道。日,长征三号乙运载火箭将嫦娥三号探测器成功送入太空。之后,嫦娥三号探测器圆满实现月面软着陆,玉兔号月球车实现月面巡视勘察,我国成为世界上第三个成功实现航天器地外天体软着陆的国家。
  日,我国新一代中型运载火箭长征七号在中国文昌航天发射场首飞成功。这是长征系列运载火箭的第230次飞行。作为我国新一代高可靠、高安全、无毒、无污染的中型运载火箭,长征七号近地轨道运载能力达到13.5吨,比大家熟悉的长征二号F提高了近60%。长七首飞,是中国以建设空间站为目标的空间实验室任务第一次发射,标志着中国载人航天工程空间实验室任务顺利开启。
  昨天,长征五号成功首飞,这意味着“长征火箭家族”面向太空的长征又踏出了新的一步。
  看世界
  全球“大火箭”
  阿丽亚娜5型火箭 欧洲生产的大推力运载火箭,于1996年首次试验发射,1999年正式投入商业发射。火箭长50.5米,直径5.4米,可将10吨载荷运至地球同步转移轨道,近地轨道运载能力可达20吨。
  安加拉5型火箭 俄罗斯的大型运载火箭,于2014年首次发射成功。火箭长55米,最大总重750吨以上,近地轨道运力近25吨,地球同步转移轨道运力最大可达7吨以上。
  宇宙神5型火箭 是美国军方航天发射采用的主要火箭之一,可实施相对小质量载荷的近地轨道与地球同步转移轨道级别发射任务,其地球同步转移轨道运力为8.9吨,近地轨道运力为18.85吨。
  德尔塔4型火箭 本世纪初美国低成本火箭研究计划的第一个产物,是具有11吨至25吨近地轨道运力的中型大推力火箭。
  A04版―A05版稿件 综合新华社 解放军报
(责任编辑:钟庆辉 UN660)
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