運載火箭長征五號發(fā)射

　　我國新一代運載火箭長征5號計劃于11月初擇機首飛。它是我國目前推力最大的運載火箭。其地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達13噸，近地軌道運載能力達25噸，這比我國現(xiàn)役火箭的運載能力提升了2.5倍以上，火箭整體性能和總體技術(shù)達到國際先進水平。

　　昵稱“胖五”

　　長征5號首次采用5米直徑箭體結(jié)構(gòu)，首次使用無毒無污染的液氫/液氧與液氧/煤油發(fā)動機組合起飛方案，因而力大無比。此前，我國火箭芯級直徑都是3.35米。由于體格粗壯，所以長征5號的綽號叫“胖五”。其體格之所以粗壯是為了容納更多的推進劑，產(chǎn)生更大推力。這樣也可以減少火箭的級數(shù)，從而減少火箭的分離次數(shù)，提高火箭的可靠性。

　　該火箭的芯一級、二級級發(fā)動機都采用液氫/液氧燃料，而助推器采用液氧/煤油燃料。這種同時采用兩種無毒無污染的低溫燃料發(fā)動機組合起飛方案在我國是首次。為什么采用這種復雜的組合起飛方案，這是因為芯一級、芯二級工作時間長，所以適宜采用高比沖的液氫/液氧動力系統(tǒng);助推器工作時間相對較短，因此適宜采用推力大、推進劑密度大的液氧/煤油動力系統(tǒng)，使發(fā)動機的密度比沖增加。采用這種方案，火箭規(guī)模最小，使用的發(fā)動機臺數(shù)最少，從而可以有效提高運載能力與運載效率。

　　其芯級全部采用低溫推進劑，這在我國運載火箭的研制歷史上也是頭一次。由于液氫溫度為—253℃，液氧為—183℃，所以長征5號內(nèi)部是遠遠低于冰點的超低溫，是名副其實的“冰箭”。由于其燃燒產(chǎn)生的是水，所以實現(xiàn)了無毒、無污染，這也標志著我國在運載火箭的可靠性、安全性、適應性及環(huán)境友好性方面又上了一個新臺階。

　　“三化”是寶

　　長征5號系列火箭采用“一個系列、兩種發(fā)動機、三個模塊”的總體思路，貫徹了“通用化、組合化、系列化”的設計思想。

　　“兩種發(fā)動機”是指研制50噸液氫/液氧發(fā)動機和120噸液氧/煤油發(fā)動機;“三個模塊”是指裝有2 臺50噸液氧/液氫發(fā)動機的5米直徑模塊、裝有2 臺120 噸液氧/煤油發(fā)動機的3.35米直徑模塊、裝有1 臺120噸液氧/煤油發(fā)動機的2.25米直徑模塊。采用模塊化的設計思想可以實現(xiàn)技術(shù)共用，提高可靠性，節(jié)省成本，縮短研制周期。

　　長征5號在執(zhí)行地球同步轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射任務時采用兩級半構(gòu)型火箭直接入軌，在執(zhí)行近地軌道發(fā)射任務時采用一級半構(gòu)型火箭直接入軌。這不僅能大幅度提高運載能力，而且可以降低了成本。其中所謂的半級是指捆綁的助推器。

　　在長征5號系列的6種構(gòu)型中，推力最大的是以下兩種：

　　一種是帶4個助推器的兩級半構(gòu)型,其芯一級、二級直徑均為5米。芯一級采用5米直徑模塊;芯二級采用2臺9噸級推力液氫/液氧發(fā)動捆綁;芯一級還捆綁了4個3.35米直徑模塊。其地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力為14噸。它主要執(zhí)行地球同步轉(zhuǎn)移軌道航天器的發(fā)射任務，將在2017年發(fā)射嫦娥5號月球采樣返回器等。

　　另有一種是在上述方案的基礎上去掉第二級。其近地軌道運載能力為25噸。它主要執(zhí)行近地軌道航天器的發(fā)射任務，將在2018年發(fā)射20噸級空間站艙段

　　動力十足

　　長征5號火箭上配有3種12臺全新大推力發(fā)動機均，它們均采用無毒無污染的推進技術(shù)，且分別是我國最大推力的液氧/煤油發(fā)動機、最大推力的液氫/液氧發(fā)動機和比沖性能最高的火箭發(fā)動機。

　　芯一級上的2臺50噸液氫/液氧發(fā)動機在國際同類發(fā)動機中處于先進水平，使我國液體火箭推進技術(shù)的整體水平跨上一個大的臺階。該發(fā)動機有以下特點。

　　一是運載效率高。它是火箭化學推進劑中能量最高的燃料，比沖最高能夠達到465秒，比現(xiàn)有常規(guī)燃料發(fā)動機性能提高約50%。

　　二是推力十分大。與現(xiàn)役上面級液氫/液氧發(fā)動機相比，50噸液氫/液氧發(fā)動機真空推力是其9倍，推力室室壓是其2.7倍，氫渦輪泵功率是其15倍，氧渦輪泵功率是其20倍，是我國目前運載火箭家族中“龍頭老大”。

　　三是綠色很環(huán)保。其燃燒產(chǎn)物為潔凈度達99.99%的純凈水，具有綠色環(huán)保、零碳排放等優(yōu)點，是世界上排放種類最少、最綠色環(huán)保的發(fā)動機，因此長征5號運載火箭也被成為“綠色火箭”。

　　芯二級上的2臺9噸級液氫/液氧發(fā)動機是我國首個采用先進的閉式膨脹循環(huán)方式的氫氧發(fā)動機，也是我國目前比沖最高的'火箭發(fā)動機，能大大提高發(fā)動機的自身可靠性，可以通過多次啟動，助推火箭進入地球轉(zhuǎn)移軌道。

　　4個助推器上的8臺120噸液氧/煤油發(fā)動機是我國單臺推力最大、技術(shù)最先進、應用前途最廣泛的新型動力裝置，填補了我國補燃循環(huán)發(fā)動機技術(shù)空白，使我國成為世界第二個掌握高壓補燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動機技術(shù)的國家。

　　前景廣闊

　　按照系列化、組合化思想，長征5號系列運載火箭首次實現(xiàn)了6種構(gòu)型同時開展總體設計，成功解決了6種構(gòu)型同時優(yōu)化與設計的難題。

　　長征5號火箭首次采用了5米直徑大型箭體結(jié)構(gòu)。5米直徑大型箭體結(jié)構(gòu)不僅僅是結(jié)構(gòu)外形尺寸的簡單放大，而且是從結(jié)構(gòu)形式、材料選擇、制造工藝、制造工裝、試驗驗證體系的徹底革新。通過長征5號火箭研制，不僅使我國掌握了5米直徑結(jié)構(gòu)的設計、制造能力，也突破了千噸級靜力試驗技術(shù)等，同時大型結(jié)構(gòu)制造也帶動了材料、機械加工、熱處理、焊接、檢測等裝備制造業(yè)的大發(fā)展。

　　2017年，我國將用長征5號發(fā)射嫦娥5號月球采樣返回器，2018年將開始陸續(xù)發(fā)射3個20噸級的空間站艙段，2020年將發(fā)射我國首個火星探測器。它也可用于發(fā)射不同地球軌道大型載荷及其它深空探測任務載荷，同時為我國未來載人登月用的重型火箭研制奠定了良好的基礎。

　　長征5號將實現(xiàn)我國火箭運載能力的大幅度跨越，為我國后續(xù)國家重大航天工程任務提供高可靠、低成本、無毒無污染、適應性強、安全性好、運載能力大的先進運載工具。

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