下半年首飞的长征五号运载火箭，未来将参与空间站、探月工程三期及火星探测等任务
中国最大火箭长啥样
下半年，长征五号运载火箭将实施首飞。作为目前我国高度最高、体积最大、运载能力最强的火箭，长征五号火箭一直备受公众关注。记者日前走进中国运载火箭技术研究院，探秘中国最大火箭到底长啥样。
有20层楼高，箭体直径达5米，是国内目前运载能力最强的火箭
记者在中国航天科技集团所属的中国运载火箭技术研究院看到，长征五号火箭有20层楼高，箭体直径达到5米，当之无愧是我国高度最高、体积最大的火箭。据专家介绍，长征五号火箭近地轨道的运载能力达到25吨，比现役火箭运载能力提高了2.5倍以上，是国内目前运载能力最强的火箭。据了解，火箭上配备的三种全新大推力发动机，分别摘得了我国“最大推力液氧煤油发动机”、“最大推力氢氧发动机”和“比冲性能最高的火箭发动机”三顶桂冠。
提起长征系列火箭，大家并不陌生，其四个子系列已经实现了载荷由小到大、轨道由低到高的基本覆盖。研制长征五号火箭的目的，在于进一步提高航天发射的载荷质量。
按照“通用化、系列化、组合化”的设计思路，长征五号火箭由直径分别为5米的芯级模块、3.35米及2.25米的助推器模块，与50吨氢氧发动机、120吨液氧煤油发动机“组合搭档”工作，形成了一个完整系列的6种构型。据专家介绍，这种模块化组合设计，不仅能使长征五号火箭满足不同用户的多种需求，还形成了更强的运载能力，实现一箭多星，能降低单位质量的入轨成本。
资料图：中国“长征五号”运载火箭
在其800多吨的身体里，90%是零下252摄氏度的液氢和零下183摄氏度的液氧，因而被称为“冰箭”
回顾长征五号火箭的研制过程，完全可以称得上十年磨一“箭”。自2006年国家正式批准立项研制以来，航天人就一直亲切地称它为“大火箭”：一是外形巨大，光箭体直径就达5米，而目前我国现役火箭箭体直径最大的只有3.35米。二是起飞质量大，长征五号火箭起飞质量约878吨，具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨运载能力。三是作用大，长征五号火箭将完成质的飞跃，大幅提升我国自主进入空间的能力，把中国火箭送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。
和以往长征系列火箭相比，长征五号火箭外形设计有一个突出改变，即整流罩采用了特别设计的冯卡门曲线外形，四个助推器头部都采用了斜头锥造型。之所以这样设计，就是为了减少空气阻力，让火箭获得更大的运载能力。
长征五号火箭的另一大特点，是在燃料上下足了功夫。不同于目前使用化学燃料的常规火箭，长征五号火箭采用无毒、无污染的液氢液氧作为推进剂。在其800多吨的身体里，90%是零下252摄氏度的液氢和零下183摄氏度的液氧，已经接近低温的极限，所以专家们形象地称其为“冰箭”。
液氢具有极强的挥发性，而火箭发射时尾部火焰温度将达到3000摄氏度，如若隔热不当，液氢有可能消耗殆尽。为此，科研人员想尽一切办法，通过绝热方式对火箭进行控制，给“冰箭”穿上一件厚厚的“绝热服”，保证火箭不被热量“入侵”。
这些超低温的液态推进剂分别贮藏在巨大的箭体贮箱之中，通过内部加压输送给发动机。推进剂贮箱直径达5米，为了减轻重量，箱体最薄的地方只有几毫米。研制这样直径的薄壁低温贮箱，对于中国航天人来说，也是第一次。并且采用的铝合金材料也是全新的，这意味着以往小直径低温贮箱的研制经验无法复制。
面对艰巨挑战，研制团队历经3年反复试验攻关，通过改善受力设计和焊接工艺的综合办法，终于攻克了储箱焊缝裂纹的工艺难题。2015年4月，改进后的长征五号火箭所有低温推进剂贮箱都通过了压力考核，而且强度比原来提高了60%。
长征五号运载火箭使用的120吨发动机
采用了247项核心关键新技术，具有完全自主知识产权
和以往火箭相比，长征五号火箭的核心技术具有完全自主知识产权。全箭采用了247项核心关键新技术，新技术比例几乎达到100%。而国际上研制出的新型火箭，包括卫星飞船，采用新技术的比例一般不超过30%。
火箭研制是一项高风险的事业。长征五号火箭不仅块头大，而且技术新，这意味着它比以往任何一个型号的长征火箭都要复杂。以往长征火箭使用零部件最多几万个，而长征五号火箭使用零部件达十几万个，它的设计量是以往火箭的3.5倍以上。为应对这个新挑战，长征五号火箭采用了全新的全数字化三维的设计方法，精细到连每一颗螺钉的大小和位置都一目了然。
大火箭当然离不开大推力。我国现役火箭发动机单台推力最大只有70吨左右，远远不够。经过科研人员15年的不懈攻关，8台全新研制的120吨液氧煤油发动机被装配在四个助推器上，4台全新研制的氢氧发动机在一级和二级火箭上各装配了两台。长征五号火箭全箭起飞时，总推力将达到1060吨，主要来自8台液氧煤油发动机。
长征五号火箭正在组装中
120吨液氧煤油发动机的威力到底有多大?专家打了个比方，120吨液氧煤油发动机产生的最高压强达500个大气压，相当于把上海黄浦江的水打到了5000米高度的青藏高原。
虽然长征五号火箭采用了全新技术，其研制复杂程度超过以往任何型号的长征系列火箭，但它的设计可靠性却是最高的。我国现役火箭设计可靠性最高为0.97，而长征五号火箭设计可靠性达到了0.98。为达到0.98的高可靠性，长征五号火箭的核心控制仪器普遍采用了三取二的冗余技术。通俗地讲，就是有三个同样的仪器互为备份。
十年研制，历经无数次试验攻关，迎来的是中国火箭技术的巨大跨越。长征五号火箭的研制，不仅标志着长征系列火箭的升级换代，更带动了整个研制平台和产业链的更新。
相关文章
头条焦点
精彩导读
关注我们
