長征五號全解讀:新技術比例100%
近日,位於天津的中國新一代運載火箭的總裝車間,已經完成全系統合練任務的長征五號試驗箭,即將迎來今年下半年的首次飛行。
長征五號不遜世界主流火箭
運載能力比現役火箭提升2.5倍以上
長征五號火箭隊伍中有一個順口溜:「長五、長六和長七,後面來了個長十一。要說哪個最威武?還要看我們長五。」
圖為合練中的長征五號運載火箭
「長征五號」是我們國家正在研製的,起飛規模最大、技術跨度最大、運載能力最大的一枚大型運載火箭,它的能力和國外現在主流大型運載火箭是相當的,具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸的運載能力,比現役火箭的運載能力提升了2.5倍以上。」
長征五號運載火箭之所以大,主要體現在它的外形巨大,箭體直徑達5米,這是目前我國研製火箭中直徑最大的,而目前我國現役火箭箭體直徑最大的只有3.35米。
中國航天科技集團公司一院長征五號運載火箭總設計師李東介紹:「不要小看這個箭體結構從3 .35米到5米的跨度,這是一個質的飛躍,不是一個簡單的放大。從設計的能力、模擬的手段,加工製造一直到地面各種試驗,都是一個飛躍。例如,箭體結構製造,要加工製造5米的箭體結構,要從基礎的機械加工、貯箱的焊接、鉚接所有的工裝都是一個大的飛躍,有很多技術難題需要克服。
如果「首飛」成功,長征五號將完成質的飛躍,大幅提升我國自主進入空間的能力,把中國火箭送入包括美國和俄羅斯在內的世界主流火箭陣營。中國未來的載人空間站、探月工程三期、以及火星探測,都將使用長征五號運載火箭。
新技術使用比例100%
複雜程度最高,可靠性也最高
與我國之前研製的火箭相比,長征五號運載火箭是一枚全新研製的火箭,核心技術具有完全自主知識產權。全箭採用了247項核心關鍵新技術,新技術比例幾乎達到100%。而國際上研製新型火箭,包括衛星飛船,採用新技術的比例一般不超過30%。
圖為長征五號火箭正在組裝中
長征五號運載火箭不僅塊頭大,而且技術新,比我們國家過去任何一個型號的長征火箭都要複雜。以往長征火箭使用零部件最多幾萬個,而長征五號運載火箭使用的零部件達十幾萬個。它的設計量是以往長征火箭的3.5倍以上。
為了應對新挑戰,長征五號運載火箭還採用了全新的全數字化三維設計方法,細到每一個螺釘的大小和位置都能一目了然。
長征五號雖然採用全新技術,研製複雜程度超過以往任何一個型號的長征系列火箭,但它的設計可靠性卻是最高的。我國現役火箭設計可靠性最高的是0.97,而長征五號設計可靠性達到了0.98。
一台火箭發動機能將水抽到青藏高原
8台全新研製的120噸液氧煤油發動機 長征五號起飛推力達1060噸
大火箭離不開大推力。長征五號運載火箭立起來有20層樓高,起飛質量約878噸,要托舉這麼重的大傢伙,需要大推力的發動機。
目前,我國現役火箭發動機單台推力最大只有70噸左右,要想發射超大型航天器就遠遠不夠。
經過15年不懈攻關,8台全新研製的120噸液氧煤油發動機被裝配在長征五號運載火箭的4個助推器上,4台全新研製的氫氧發動機在一級和二級火箭上各裝配了兩台。
圖為長征五號運載火箭使用的120噸發動機
長征五號全箭起飛時總推力達1060噸,主要來自8台液氧煤油發動機。120噸液氧煤油發動機的威力到底有多大?專家打了個形象的比喻,120噸液氧煤油發動機產生的最高壓強達500個大氣壓,相當於把上海黃浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。
中國航天科技集團公司六院副院長周利民表示,最初讓研製團隊備受打擊的是,發動機樣機研製出來後試車的結果,連著4次發動機試車,均遭失敗,兩次起動爆炸,兩次燃氣系統燒毀。經過近半年緊張艱苦的攻關,研製團隊終於摸清了發動機試車失敗的根源和發生爆炸的不同機理,通過模擬優化,選定最理想的啟動方案和程序,發動機終於試車成功。
十年磨一「箭」
萬事俱備 只欠東風
長征五號運載火箭2006年國家正式批准立項研製,可謂十年磨一「箭」。
據不完全統計,十年中,有上萬航天人參與了長征五號的研製,進行的各類試驗也不下千次。而十年,僅僅是從國家正式批准立項算起,實際上,長征五號運載火箭的前期論證和攻關早從30年前的國家863計劃就開始了。被稱為火箭心臟的大推力發動機早在15年前就已經立項開始研製了。
無數次的試驗失敗和攻關,迎來的是中國火箭技術的巨大跨越。長征五號運載火箭的研製不僅標誌著長征系列火箭的升級換代,而且帶動了整個研製平台和產業鏈的更新。
從去年9月開始,長征五號運載火箭已經進行了130多天的發射場合練。目前,長征五號運載火箭正在天津總裝車間按計劃進行總裝,準備迎接今年下半年的首飛大考。(來源:央視焦點訪談)
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