火箭"长征5号"发射成功 中国进入重型火箭时代

2016-12-12 11:53 我要评论 来源:
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  图说:长征五号运载火箭。来源:上观新闻

  (来源·《知识就是力量》杂志社)11月3日20时40分,随着一声惊天动地的巨响,我国目前运载能力最大的新一代运载火箭长征五号在海南文昌基地发射升空。

  长征五号运载火箭是我国研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程,是一型绿色环保无污染的全新火箭,箭体直径达到5米,不仅是我国最高、体积最大的火箭,也是运载能力最强的火箭,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,比现役火箭的运载能力提升了2.5倍以上。火箭上配备的三种全新大推力发动机,分别摘得我国“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”三个桂冠。

  长征五号运载火箭于2006年被国家正式批准立项研制,可谓十年磨一“箭”。长征五号首飞成功将完成质的飞跃,大幅提升我国自主进入空间的能力,把我国火箭送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。我国未来的载人空间站、探月工程三期以及火星探测等都将使用长征五号运载火箭实施相关发射任务。

  昵称“胖五”

  长征5号首次采用5米直径箭体结构,首次使用无毒无污染的液氢/液氧与液氧/煤油发动机组合起飞方案,因而力大无比。此前,我国火箭芯级直径都是3.35米。由于体格粗壮,所以长征5号的绰号叫“胖五”。其体格之所以粗壮是为了容纳更多的推进剂,产生更大推力。这样也可以减少火箭的级数,从而减少火箭的分离次数,提高火箭的可靠性。

  该火箭的芯一级、二级级发动机都采用液氢/液氧燃料,而助推器采用液氧/煤油燃料。这种同时采用两种无毒无污染的低温燃料发动机组合起飞方案在我国是首次。为什么采用这种复杂的组合起飞方案,这是因为芯一级、芯二级工作时间长,所以适宜采用高比冲的液氢/液氧动力系统;助推器工作时间相对较短,因此适宜采用推力大、推进剂密度大的液氧/煤油动力系统,使发动机的密度比冲增加。采用这种方案,火箭规模最小,使用的发动机台数最少,从而可以有效提高运载能力与运载效率。

  其芯级全部采用低温推进剂,这在我国运载火箭的研制历史上也是头一次。由于液氢温度为—253℃,液氧为—183℃,所以长征5号内部是远远低于冰点的超低温,是名副其实的“冰箭”。由于其燃烧产生的是水,所以实现了无毒、无污染,这也标志着我国在运载火箭的可靠性、安全性、适应性及环境友好性方面又上了一个新台阶。

  

  “三化”是宝

  长征5号系列火箭采用“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体思路,贯彻了“通用化、组合化、系列化”的设计思想。

  “两种发动机”是指研制50吨液氢/液氧发动机和120吨液氧/煤油发动机;“三个模块”是指装有2 台50吨液氧/液氢发动机的5米直径模块、装有2 台120 吨液氧/煤油发动机的3.35米直径模块、装有1 台120吨液氧/煤油发动机的2.25米直径模块。采用模块化的设计思想可以实现技术共用,提高可靠性,节省成本,缩短研制周期。

  长征5号在执行地球同步转移轨道发射任务时采用两级半构型火箭直接入轨,在执行近地轨道发射任务时采用一级半构型火箭直接入轨。这不仅能大幅度提高运载能力,而且可以降低了成本。其中所谓的半级是指捆绑的助推器。

  在长征5号系列的6种构型中,推力最大的是以下两种:

  一种是带4个助推器的两级半构型,其芯一级、二级直径均为5米。芯一级采用5米直径模块;芯二级采用2台9吨级推力液氢/液氧发动捆绑;芯一级还捆绑了4个3.35米直径模块。其地球同步转移轨道运载能力为14吨。它主要执行地球同步转移轨道航天器的发射任务,将在2017年发射嫦娥5号月球采样返回器等。

  另有一种是在上述方案的基础上去掉第二级。其近地轨道运载能力为25吨。它主要执行近地轨道航天器的发射任务,将在2018年发射20吨级空间站舱段。

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