更大的運(yùn)載能力鋪就更大的航天舞臺(tái)

“運(yùn)載火箭的能力有多大，航天的舞臺(tái)就有多大?！?/p>

2016年11月3日20時(shí)43分，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射成功，標(biāo)志著中國(guó)空間運(yùn)載能力進(jìn)入一個(gè)新的階段。

長(zhǎng)征五號(hào)火箭總長(zhǎng)約57米，起飛重量約870噸，起飛推力約1060噸，近地軌道運(yùn)載能力25噸級(jí)，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力14噸級(jí)，地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力8噸級(jí)。是我國(guó)運(yùn)載火箭升級(jí)換代的里程碑工程，創(chuàng)新難點(diǎn)多、技術(shù)跨度大、復(fù)雜程度高，代表了我國(guó)運(yùn)載火箭科技創(chuàng)新的最高水平。其首次飛行任務(wù)的成功實(shí)施，填補(bǔ)了我國(guó)大推力無毒無污染液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的空白，火箭運(yùn)載能力位居我國(guó)榜首，并進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)之列，是我國(guó)由航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志，為我國(guó)新一代運(yùn)載火箭系列化、型譜化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，為后續(xù)探月工程三期、載人航天、火星探測(cè)等國(guó)家重大科技專項(xiàng)和重大工程的順利實(shí)施提供了有力保障。

新在哪里？

長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭按照系列化、組合化、模塊化思想設(shè)計(jì)，采用全新設(shè)計(jì)的箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、電氣和發(fā)射支持系統(tǒng)，火箭芯一級(jí)、芯二級(jí)直徑5米，捆綁4個(gè)3.35米直徑的助推器。

技術(shù)新。和以往火箭相比，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭是一枚全新研制的火箭，核心技術(shù)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。全箭采用了247項(xiàng)核心關(guān)鍵新技術(shù)，新技術(shù)比例幾乎達(dá)到100%。而國(guó)際上研制新型火箭，包括衛(wèi)星飛船，采用新技術(shù)的比例一般不超過30%。

采用全數(shù)字化三維設(shè)計(jì)。長(zhǎng)征五號(hào)使用零部件達(dá)十幾萬個(gè)。它的設(shè)計(jì)量是以往火箭的3.5倍以上。為應(yīng)對(duì)這個(gè)新挑戰(zhàn)，長(zhǎng)征五號(hào)采用了全新全數(shù)字化三維設(shè)計(jì)方法，細(xì)到每一個(gè)螺釘?shù)拇笮『臀恢枚寄芤荒苛巳弧?/p>

使用新的“大心臟”。長(zhǎng)征五號(hào)火箭立起來有20層樓高，起飛質(zhì)量約878噸，要托舉這么重的大家伙，需要大推力發(fā)動(dòng)機(jī)。我國(guó)現(xiàn)役火箭發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)推力最大只有70噸左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。經(jīng)過15年不懈攻關(guān)。8臺(tái)全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)被裝配在四個(gè)助推器上，4臺(tái)全新研制的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在一級(jí)和二級(jí)火箭上各裝配了兩臺(tái)。長(zhǎng)征五號(hào)全箭起飛時(shí)總推力達(dá)1060噸，主要來自8臺(tái)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的威力到底有多大？專家做了個(gè)比喻，120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)達(dá)500個(gè)大氣壓，相當(dāng)于把上海黃浦江的水打到5000米高度的青藏高原。

超低溫液態(tài)推進(jìn)劑。長(zhǎng)征五號(hào)采用無毒無污染的零下183℃的液氧和零下252℃的液氫作為推進(jìn)劑，因此，它還有個(gè)形象的稱謂，叫“冰箭”。這些超低溫的液態(tài)推進(jìn)劑就分別貯藏在巨大的箭體貯箱之中，通過內(nèi)部加壓輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)。推進(jìn)劑貯箱直徑達(dá)5米，為減輕重量，箱體最薄的地方只有幾毫米。研制這樣直徑的薄壁低溫貯箱，對(duì)于中國(guó)航天人來說也是第一次。而且采用的鋁合金材料也是全新的，這意味著以往小直徑低溫貯箱的研制經(jīng)驗(yàn)無法復(fù)制。

長(zhǎng)征五號(hào)雖然采用全新技術(shù)，研制復(fù)雜程度超過以往任何一個(gè)型號(hào)的長(zhǎng)征系列火箭，但它的設(shè)計(jì)可靠性卻是最高的。我國(guó)現(xiàn)役火箭設(shè)計(jì)可靠性最高的是0.97，而長(zhǎng)征五號(hào)設(shè)計(jì)可靠性達(dá)到了0.98。而且，長(zhǎng)征五號(hào)堅(jiān)持“無毒、無污染、低成本、高可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、安全性好”的原則，采用無毒無污染的液氧煤油和液氫液氧推進(jìn)系統(tǒng)，賦予中國(guó)運(yùn)載火箭“綠色環(huán)保大推力”的新名片。

難在哪里？

長(zhǎng)征五號(hào)作為我國(guó)運(yùn)載火箭升級(jí)換代的里程碑工程，是我國(guó)全新研制的一型大推力、高可靠、無毒無污染新一代運(yùn)載火箭，工程技術(shù)跨度、攻關(guān)難度以及任務(wù)實(shí)施規(guī)模在我國(guó)運(yùn)載火箭研制史上尚屬首次。

研制難度大。與國(guó)際航天發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)和工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，大型運(yùn)載火箭工程研制經(jīng)驗(yàn)不足，基于現(xiàn)役運(yùn)載火箭的技術(shù)儲(chǔ)備和工業(yè)基礎(chǔ)無法對(duì)長(zhǎng)五火箭工程研制形成支撐。為此，需重新構(gòu)建技術(shù)研發(fā)體系，策劃相關(guān)技術(shù)攻關(guān)路徑及制造試驗(yàn)方案，突破大直徑支撐結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化設(shè)計(jì)、新材料工藝保障及大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件精密制造等一系列基礎(chǔ)技術(shù)難關(guān)。目前，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭共計(jì)突破大直徑箭體結(jié)構(gòu)、大型低溫捆綁火箭耦合振動(dòng)抑制等12大類247項(xiàng)新技術(shù)，累計(jì)開展7000余次、1000余項(xiàng)地面試驗(yàn)，火箭動(dòng)力系統(tǒng)試車、模態(tài)試驗(yàn)、助推器分離、整流罩分離、發(fā)射場(chǎng)合練等多項(xiàng)大型地面試驗(yàn)，創(chuàng)下了我國(guó)液體運(yùn)載火箭研制規(guī)模之最。

研制工作量大。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭起飛質(zhì)量870噸，GTO軌道運(yùn)載能力14噸級(jí)，與現(xiàn)役長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭相比，起飛質(zhì)量和運(yùn)載能力分別是其2倍和2.5倍以上，具有系統(tǒng)方案復(fù)雜、配套產(chǎn)品數(shù)量多等特點(diǎn)，總體工作量和產(chǎn)品配套數(shù)量達(dá)長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭的3倍以上，對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭工程研制試驗(yàn)方案策劃、研制流程布局以及地面試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)帶來了嚴(yán)峻考驗(yàn)，工程研制組織實(shí)施任務(wù)繁重，各項(xiàng)工作稍有不慎將有可能造成長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭整體研制任務(wù)的失利。

研制保障條件建設(shè)難度大。按照長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭總體技術(shù)方案，我國(guó)現(xiàn)有研制、試驗(yàn)以及發(fā)射場(chǎng)等地面基礎(chǔ)設(shè)施已難以滿足工程研制需求，需重新開展相關(guān)研制保障條件建設(shè)工作。對(duì)此，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭工程隊(duì)伍克服重重困難，攻克了多項(xiàng)運(yùn)載火箭大型地面試驗(yàn)技術(shù)難關(guān)，建成了亞洲規(guī)模最大的全箭振動(dòng)塔、動(dòng)力系統(tǒng)試車臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)、中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)及測(cè)控體系等多個(gè)大型地面設(shè)施。建立形成了集三維設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造、仿真試驗(yàn)、工程應(yīng)用等諸多領(lǐng)域?yàn)橐惑w的新型液體火箭及發(fā)動(dòng)機(jī)研制能力和工業(yè)制造體系，為我國(guó)航天運(yùn)載火箭領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

強(qiáng)在哪里？

技術(shù)牽引力強(qiáng)。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭工程研制遵循“一個(gè)系列、兩種發(fā)動(dòng)機(jī)、三個(gè)模塊”的發(fā)展思路（即：構(gòu)建一個(gè)新一代運(yùn)載火箭系列，實(shí)施液氧煤油、液氫液氧兩種發(fā)動(dòng)機(jī)研制，形成基于新型動(dòng)力系統(tǒng)的5米直徑、3.35米直徑、2.25米直徑箭體模塊），嚴(yán)格按照“通用化、組合化、系列化”的設(shè)計(jì)原則開展工程各項(xiàng)工作，著力突出技術(shù)方案的可轉(zhuǎn)化性，全力以赴帶動(dòng)現(xiàn)役3.35米直徑運(yùn)載火箭動(dòng)力系統(tǒng)升級(jí)換代，牽引我國(guó)無毒無污染新一代運(yùn)載火箭系列化發(fā)展。目前以長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭120噸級(jí)推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)及3.35米、2.25米直徑箭體模塊為代表的多項(xiàng)新技術(shù)、新成果，已成功應(yīng)用于長(zhǎng)征六號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)等新一代運(yùn)載火箭研制和飛行試驗(yàn)，為進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)役3.35米直徑運(yùn)載火箭動(dòng)力系統(tǒng)升級(jí)換代，牽引無毒無污染新一代運(yùn)載火箭系列化、型譜化發(fā)展，提供了有力保障。

輻射帶動(dòng)力強(qiáng)。做好技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和開發(fā)應(yīng)用，是我國(guó)航天事業(yè)有效服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要途徑。針對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)多、涉及科學(xué)領(lǐng)域廣、機(jī)理問題深等特點(diǎn)，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭工程始終堅(jiān)持貫徹落實(shí)軍民融合深度發(fā)展指導(dǎo)思想，針對(duì)火箭技術(shù)成果，逐步建立形成了以精密制造、新型材料以及流體、傳熱燃燒、光機(jī)電一體化等技術(shù)為主導(dǎo)的多項(xiàng)民用技術(shù)，并逐步推廣服務(wù)于裝備制造、環(huán)保、冶金、石油、化工、電力、消防等多個(gè)行業(yè)，多項(xiàng)產(chǎn)品成功替代進(jìn)口，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，走出了一條軍民融合、協(xié)調(diào)發(fā)展的特色之路。