承载航天强国梦 “长征五号”一飞冲天

2018-11-01 06:54来源:未知

  2016年11月3日20时43分,我国最大推力新一代运载火箭“长征五号”首次发射成功,标志着我国运载能力已进入国际先进行列,中国正由航天大国迈向航天强国。

  “长征五号”被称为“大火箭”,它到底有多大?在“长征家族”中,“长征五号”的高度绝对算得上家族里的“巨人”。竖立起来的“长征五号”高度约57米,足足有20层楼高。

  除了高之外,“长征五号”还非常“壮”,起飞重量达到878吨,相当于15架波音737客机的重量总和,所以它也被人们昵称为“胖五”。

  个高体壮的“胖五”,力气也很大。其低轨运载能力可达25吨级,高轨运载能力可达14吨级,越过了国际上大型运载火箭近地轨道运载能力20吨、高轨运载能力10吨的门槛,可与美国宇宙神5、德尔塔4,以及欧洲阿里安5等世界主力大型火箭比肩。

  据航天科技集团六院副院长李斌介绍,“胖五”全箭起飞时总推力可达1060吨。而此前我国现役火箭发动机的单台推力最大只有70吨左右,要想发射超大型航天器就远远不够。

  目前在“胖五”上共配备了12台全新大推力发动机。其中,8台全新研制的120吨液氧煤油发动机被装配在长五火箭的4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。

  120吨液氧煤油发动机的威力到底有多大?专家形象地称,120吨液氧煤油发动机产生的最高压强可达500个大气压,相当于把上海黄浦江的水打到5000米高度的青藏高原。

  其实,“胖五”还有个别名“冰箭”。之所以称之为“冰箭”,是因为其90%以上的重量为深低温液氢液氧燃料,所以周身冰冷。

  为何要使用这种深低温液氢液氧燃料呢?一是绿色环保,现役火箭采用的多是偏二甲肼和四氧化二氮推进剂,有剧毒,而液氢液氧燃烧后产生的是水,无毒无污染。二是运载能力更大,液氢液氧燃烧产生的运载能力堪称巨大,它能“举”起的重量是现役火箭最大运载能力的2.5倍左右。

  此外,“胖五”还有一颗闪闪发光的大“眼睛”。相对于传统火箭整流罩的“小天窗”,“胖五”是国内第一型采用“全景式天窗”大型“全透波结构”整流罩的火箭,这可以满足任何卫星的通信要求。

  拥有中国火箭最高、最胖、最重等多项之“最”的“长征五号”,代表了我国运载火箭科技创新的最高水平,填补了大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白,实现了异型发动机起飞技术的重大突破。

  不仅如此,它也是实现未来探月工程三期、载人空间站、首次火星探测任务等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障。

  2017年嫦娥五号落月采样返回、2018年发射空间站核心舱、2020年发射火星探测器等任务都将依靠“长征五号”来实现。

  作为中国运载火箭升级换代的里程碑工程,“长征五号”的工程技术跨度、攻关难度以及任务实施规模在我国运载火箭研究史上堪称最大。从2006年国家正式立项开始,就有上万航天人参与“长征五号”的研制,进行了上千次各类试验。

  仅举一个数据来看,以往长征火箭使用的零部件最多几万个,而“长征五号”使用的零部件达十几万个。它的设计量是以往火箭的3.5倍以上。

  不过,研制上最大的挑战还是在于直径从3.35米到5米的跨越。不要小看这个1.65米的差距,在中国航天科技集团公司一院长征五号火箭总设计师李东看来,这不是一个简简单单的放大,而是一个质的飞跃,从设计能力、仿真手段、加工制造一直到地面各种试验,都是一个飞跃。

  以箭体结构制造为例,加工制造5米的箭体结构,从基础的机械加工、贮箱的焊接,到铆接所有的工装,这些有的甚至顶到了我国基础工业的天花板,其难度之大可见一斑。

  和以往的长征系列火箭相比,“长征五号”在外形设计上突出的改变就是整流罩采用了特别设计的冯卡门曲线外形,4个助推器头部都采用了斜头锥造型。之所以如此设计,都是为了减少空气阻力,让火箭获得更大的运载能力,而研制这个斜头锥造型就耗时六、七年。

  在“长征五号”的研制过程中,研制团队遇到了各种各样的“拦路虎”。然而心怀“航天强国”梦的航天人砥砺前行,夜以继日地攻坚克难,铸就了今天实至名归的“大火箭”。

  航天界有这样一种说法,“火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大”。的确,运载火箭的技术水平代表着一个国家进入空间的能力。而进入空间的能力,则是一个国家开发利用空间资源、维护国家空间安全的前提。

  自1994年“长征三号”甲系列火箭首飞以来,中国已有20年没有新型火箭诞生的事实,进一步证实了中国航天“大而不强”的现状。

  反观其他航天国家,中国的航天界意识到“发展航天,动力先行”的重要性,于是开始思考新一代航天动力系统的发展。

  从1986~1995年在国家863计划支持下开展了新一代运载火箭的论证工作,到1996年前后“长征五号”开始关键技术研究,再到2006年国务院批准新一代运载火箭基本型长征五号立项研制,直至2016年首飞成功的“长征五号”,中国终于拿到了“航天强国”的入场券。