“胖五”研制有多难？

11月3日晚，我国首枚大火箭长征五号首次发射圆满成功，它是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志。长征五号总长大约57米，直径5米，而此前我国火箭的最大直径只有3.35米，只和长征五号助推器的直径相当。它的运载能力也较以往提高了2.5倍，而且它还高可靠、低成本、无污染。有了长征五号，未来空间站建设等多个国家重大科技任务，就获得了更加强大的保障和支持。树立起这块新的里程碑需要突破重重关口，难度超出常人想象，无异于一次新的长征。

发射过程几经推迟一波三折

十年磨一剑，3日晚对中国航天人来说是一个激动人心的夜晚，但对现场的长征五号研制发射人员来说，却是经历了一波三折的考验：发射时间原定18点，后来几经推迟，最终延迟到了20点43分。

据专家介绍长征五号推迟发射有两个重要原因：一个是发射前发现一级助推器排气管道出现问题；二是芯一级的氢氧发动机在预冷过程中出现意外，温度降不下来。但是，专家讨论认为不影响发射，最终在窗口期的最后时刻圆满解决问题，把中国首枚大型火箭送上太空。

长征五号运载火箭采用全新设计的箭体结构、全新的动力系统、全新的电气系统，并启用了全新的发射场系统。为了提高火箭运载能力，火箭芯级直径由过去的3.35米扩展到5米，这是我国从1975年以来，第一次改变火箭的直径，别看直径只增加了1米多，但是一个数量级的变化，对火箭研制来说是一个全新的挑战。

大推力发动机研制曾连续失败

发展航天，动力先行。新一代火箭首先要解决大推力问题，之前我国单台发动机推力最大的只有75吨，远远满足不了长征五号的需求。

长征五号采用了新一代无毒无污染的氢氧和液氧煤油发动机组合方式，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，两台50吨、两台9吨的全新研制的氢氧发动机分别装配在一级和二级火箭上。

在研制过程中，摆在研制人员面前最大的难题就是如何攻克大推力液氧煤油发动机技术，而这个技术以前也只有俄罗斯掌握。

一些外国专家评论，即使我们能设计出来，但以我们现有的材料和工艺水平，也不可能制造出来。但是中国航天人就是不信这个邪，研制团队夜以继日进行攻关，几十种新材料、一百多种新工艺被一一攻克。

然而，当发动机进入试车阶段时，启动阶段能量匹配技术又拦在了研制团队面前，发动机连续几次试车都遭遇失败。经过艰苦的攻关，研制团队选定了最佳优化方案，第五次试车终于获得了成功。

推进剂燃料储箱焊缝长2公里

长征五号发动机要实现大推力，除了大推力发动机以外，还需要研制匹配更大的储箱装载更多的推进剂燃料。

一级液氢储箱里面装载的燃料是零下253度的液态氢，防热层只有几十毫米厚。火箭要突破地球重力，需要在很短的时间内达到很高的速度，在飞行过程中储箱要承受巨大的载荷，有的局部轴向压力要超过1000吨。这些严酷的条件都对储箱的整体刚度、强度提出了极高的要求。

为了使火箭做得更轻，储箱的箱体在满足飞行条件的情况下必须尽量薄，目前它壳壁最薄的地方只有几毫米厚，这在国际上都属于领先的。这对储箱的设计、材料、加工工艺都提出了极高的要求。长征五号储箱选用了全新的铝合金材料。

第一次研制5米直径的大储箱，如何焊接成为一个关键难点，长征五号火箭储箱需要焊接的焊缝长达2公里，要把这么薄壁的结构，可靠地焊接在一起，这对制造工艺和制造设备提出了很高的要求。

自主研发70吨级超大型振动台

长征五号运载火箭是一枚全新研制的火箭，几乎所有的设备都是全新研制的，而这些设备是否达到要求，都需要经过地面的实验来验证。

据统计，长征五号火箭发射前已累计开展近7000次、1000多项地面试验。其中有一项重要的实验就是振动实验。

火箭在发射过程中会遇到令人头疼的“振颤”问题。所谓振颤即高频的抖动，控制不好很容易造成火箭损毁。因此火箭从单机设备到分系统，到每个舱段都要使用振动台进行模拟振动实验。

振动台的应用范围很广，除了民用还可以用在军事领域，西方发达国家对振动台的出口有严格的限制，在长征五号研制之前，我国还没有与之匹配的超大型的振动台，以前我国只能买到9吨以下的振动台。

最新研制的70吨级超大型振动台，是目前世界上最大的振动台，除了应用于长征五号的振动试验，还可以应用在大飞机、卫星、高铁、核电等领域。我国自主研发的振动台，目前已经有条件的出口到俄罗斯、美国，用户包括美国宇航局。

247项核心关键技术自主研发

据了解，长征五号运载火箭从发动机，大结构，大的控制系统，测量系统，地面发射支持系统，到整个研发过程中所用到的大型的机床设备，火箭所涉及到的所有核心技术的知识产权都在我们自己手里。

长征五号运载火箭使用了2300多件电器产品，采用了247项核心关键新技术，几乎100%都是全新研发的。而国际上研制新型火箭，采用新技术的比例一般不超过30%。采用全新的技术不仅意味着设计、研制的难度增大，也意味着系统风险的增大。

航天是一个系统工程，据不完全统计，10年中，有几十家核心参研单位，上万航天人参与了长征五号的研制。

据央视

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长征五号的大火箭“朋友圈”

中国最大推力新一代运载火箭长征五号3日首飞成功。长五火箭为什么被许多业内人士称为“大火箭”？国外还有哪些“伙伴”？

据中国运载火箭技术研究院研究员、长五火箭总指挥王珏介绍，长五火箭有三“大”：体格大——与它的“兄弟们”相比，长五“腰围”史无前例，“身高”同样令人仰视；力气大——它有12颗“大心脏”，燃料充足、动力强劲，运载能力国际一流；难度大——攻克了大直径、少级数化等多项难关，代表了世界大型火箭发展趋势。

从这三“大”的特点来看，与长五处于同一级别的世界主力大型火箭主要有以下几种：

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——由美国联合发射联盟公司生产，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。

近两年，宇宙神5型火箭完成了商业货运飞船“天鹅座”、美国首个小行星采样探测器“奥西里斯－REx”等的发射任务。不过，由于宇宙神5型火箭所用发动机为俄罗斯生产，其使用越来越受到来自美国国会等方面的压力。

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。这种火箭能够水平加工和装配，在推出后，因成本低廉、性能可靠而一炮走红。

此外，据华盛顿智囊机构全球安全网站的高级技术暨空间政策分析师查尔斯·维克介绍，美国商业航天部门目前还在研制“火神”“猎鹰重型”以及“新格林”号大推力火箭，预计它们都有相当于或者超出德尔塔4型火箭的运载能力。

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