長(zhǎng)征五號(hào)是我國(guó)迄今為止運(yùn)載能力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭。放眼世界，長(zhǎng)征五號(hào)的運(yùn)載能力也達(dá)到或超過(guò)國(guó)外主流大型火箭，如歐洲的阿麗亞娜5、美國(guó)的德?tīng)査?、宇宙神5等，火箭總體和部分分系統(tǒng)技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。隨著長(zhǎng)征五號(hào)的復(fù)飛成功，中國(guó)航天的高光2019就此完美收官。

作者：樊巍、周倫杰

2019年12月27日晚20點(diǎn)45分，承載著無(wú)數(shù)國(guó)人期望的長(zhǎng)征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射中心點(diǎn)火升空，成功將目前我國(guó)研制的最重地球同步軌道衛(wèi)星實(shí)踐二十送入預(yù)定軌道，至此，闊別公眾視野兩年之久，肩負(fù)中國(guó)航天未來(lái)重任的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭復(fù)飛成功，中國(guó)航天的高光2019就此完美收官，超級(jí)2020由此揚(yáng)帆啟航。

長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭是一款由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司研制的大推力兩級(jí)半液體火箭，其箭長(zhǎng)56.97米，芯級(jí)直徑5米，助推直徑3.35米，起飛推力1078噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力14噸，近地軌道運(yùn)力25噸，是我國(guó)迄今為止起飛規(guī)模最大，運(yùn)載能力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭。放眼世界，長(zhǎng)征五號(hào)的運(yùn)載能力也達(dá)到或超過(guò)國(guó)外主流大型火箭，如歐洲的阿麗亞娜5、美國(guó)的德?tīng)査?、宇宙神5等，火箭總體和部分分系統(tǒng)技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

長(zhǎng)征五號(hào)使用無(wú)毒無(wú)污染的液氧煤油/液氫液氧作為推進(jìn)劑，全箭采用了八臺(tái)地面推力120噸的YF-100液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)地面推力50噸的YF-77氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)真空推力8.83噸的YF-75D新型膨脹循環(huán)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，共計(jì)三種型號(hào)12臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)作為核心動(dòng)力。

其中用于芯級(jí)的兩臺(tái)YF-77氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)堪稱長(zhǎng)征五號(hào)的技術(shù)亮點(diǎn)，同時(shí)也是研發(fā)難度所在。在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)目前具有最高的比沖性能，而且具有環(huán)保無(wú)污染的顯著特點(diǎn)，但與此同時(shí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)也因?yàn)椴捎玫囊簹淙剂蠝囟鹊椭?253℃，工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)又要經(jīng)受3300℃的極熱環(huán)境，這種“冰火兩重天“的巨大反差造成大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的研制難度極大，擁有成熟的大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)通常也被認(rèn)為是世界航天強(qiáng)國(guó)的重要技術(shù)標(biāo)志之一。

據(jù)之前公開(kāi)報(bào)道顯示，兩年前的長(zhǎng)征五號(hào)遙二運(yùn)載火箭之所以發(fā)射失利，恰恰就是因?yàn)榛鸺�芯一�?jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在復(fù)雜力熱環(huán)境下，局部結(jié)構(gòu)發(fā)生異常，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)推力瞬時(shí)大幅下降。

此番長(zhǎng)征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)之所以備受矚目，牽動(dòng)人心，也是因?yàn)槲磥?lái)幾年迫在眉睫的一系列重大航天工程，如探月三期嫦娥五號(hào)月球探測(cè)器，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)，中國(guó)載人空間站建設(shè)等都需要長(zhǎng)征五號(hào)肩負(fù)發(fā)射任務(wù)，這迫使長(zhǎng)征五號(hào)必須戰(zhàn)勝氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)之疾，長(zhǎng)征五號(hào)遙三發(fā)射任務(wù)不容有失。

據(jù)長(zhǎng)征五號(hào)火箭總指揮王玨介紹，在長(zhǎng)征五號(hào)遙二運(yùn)載火箭發(fā)射失利之后，火箭研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了兩年多的歸零和驗(yàn)證工作，“研制團(tuán)隊(duì)攻克了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難關(guān)，解決了問(wèn)題，消除了隱患，認(rèn)識(shí)水平和技術(shù)能力都得到了進(jìn)一步的提高”。在完成發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題歸零的同時(shí)，長(zhǎng)五火箭的技術(shù)改進(jìn)和可靠性提升工作也實(shí)現(xiàn)了突破。

長(zhǎng)征五號(hào)火箭總設(shè)計(jì)師李東在接受媒體采訪時(shí)也表示，在歸零過(guò)程中，通過(guò)建立故障樹(shù)，對(duì)50多個(gè)可能造成推力下降的事件進(jìn)行了逐一的排查，最終確認(rèn)了故障的最大可能原因。此后，根據(jù)故障調(diào)查的結(jié)論，對(duì)芯一級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，從結(jié)構(gòu)、材料和工藝等方面都采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高了對(duì)飛行環(huán)境的適應(yīng)性。

據(jù)了解，長(zhǎng)征五號(hào)遙三火箭在遙二火箭的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了200余項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，其中比較重大的技術(shù)改進(jìn)有9項(xiàng)，包括了發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)、長(zhǎng)排整流罩設(shè)計(jì)改進(jìn)、利用系統(tǒng)調(diào)節(jié)方案改進(jìn)等。長(zhǎng)征五號(hào)遙三火箭累計(jì)共進(jìn)行了40余次15000余秒關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)。

2019年10月18日，長(zhǎng)征五號(hào)遙三火箭通過(guò)了出廠評(píng)審，10月27日，運(yùn)抵海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)。12月27日，長(zhǎng)征五號(hào)遙三在長(zhǎng)征五號(hào)遙二運(yùn)載火箭發(fā)射失利30多個(gè)月，900多天后，以一次完美的飛行，從失利走向成功，完成了華麗的涅槃。

此次長(zhǎng)征五號(hào)遙三火箭發(fā)射成功也標(biāo)志著長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭將加速進(jìn)入工程應(yīng)用階段。特別是明年由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭擔(dān)綱的探月工程三期嫦娥五號(hào)發(fā)射任務(wù)，我國(guó)首次火星探測(cè)發(fā)射任務(wù)，中國(guó)載人空間站建設(shè)任務(wù)都將如期順利開(kāi)展，未來(lái)一年長(zhǎng)征五號(hào)將不斷延伸中國(guó)民族在浩瀚宇宙中的足跡，恭喜長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭王者歸來(lái)！

攝影：eos5