11月3日20時43分，我國首枚大型運載火箭長征五號在中國文昌航天發(fā)射場點火升空。約30分鐘后，載荷組合體與火箭成功分離，進入預(yù)定軌道，火箭首飛任務(wù)圓滿成功。此次發(fā)射成功，標志著中國運載火箭實現(xiàn)升級換代，運載能力進入國際先進行列，是中國由航天大國邁向航天強國的重要標志。

    據(jù)國家國防科工局、國家航天局介紹，長征五號運載火箭采用5米直徑芯級，捆綁4枚3.35米直徑助推器，全長約57米，起飛重量約870噸；具備近地軌道25噸級、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸級的運載能力，比現(xiàn)役火箭地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力提高了2.5倍以上；首次采用芯一級2臺50噸級氫氧發(fā)動機與4枚助推器各2臺120噸級液氧煤油發(fā)動機的組合起飛方案，10臺發(fā)動機同時點火，起飛推力達1060噸，代表了中國運載火箭科技創(chuàng)新的最高水平。

    大體格

    長五火箭的體重接近900噸，相當(dāng)于15架波音737客機的重量總和，所以很多人都稱它為“胖五”。

    記者從長五火箭的抓總研制單位——中國航天科技集團了解到，與現(xiàn)役火箭相比，長五火箭“腰身”更粗。其直徑比現(xiàn)役火箭多出近一半，它的芯級直徑達5米，助推器直徑達3.35米，而我國現(xiàn)役火箭芯級直徑為3.35米，助推器直徑為2.25米。

    “腰圍”史無前例，“身高”同樣令人仰視。長五火箭高約57米，僅次于長征二號F運載火箭。此外，長五火箭的級數(shù)少，在執(zhí)行同一高度的軌道任務(wù)時，如果現(xiàn)役火箭需要3級，那么長五火箭只用2級即可。

    長五火箭個頭大，力氣也大。“大體格”的長五火箭有12顆“大心臟”。充足的燃料，強勁的動力，讓長五火箭的運載能力一躍達到國際一流水平。長五系列運載火箭低軌運載能力可達25噸級，高軌運載能力可達14噸級，越過了國際上大型運載火箭近地軌道運載能力20噸、高軌運載能力10噸的門檻，可與美國宇宙神5、德爾塔4，歐洲阿里安5等世界主力大型火箭比肩。

    低體溫

    “大體格”讓長五火箭可容納更多的推進劑。長五火箭推進劑總加注量遠超我國現(xiàn)役火箭。其芯級全部采用低溫推進劑，這在我國運載火箭的研制歷史上還是頭一次。這個“龐然大物”90%以上的重量為深低溫液氫液氧燃料。它周身冰冷，由此得名“冰箭”。

    為何要把長五火箭打造成“冰箭”呢？一來綠色環(huán)保，二來運載能力大。現(xiàn)役火箭采用的多是偏二甲肼和四氧化二氮推進劑，有劇毒，而液氫液氧燃燒后產(chǎn)生的是水，無毒無污染。此外，液氫液氧燃燒產(chǎn)生的運載能力堪稱巨大。也因此，長五火箭被稱為“大力士”，它能“舉”起的重量是現(xiàn)役火箭最大運載能力的2.5倍左右。

    為了使火箭在燃料加注以及飛行過程中，外表面溫度保持在0℃以上，從而避免火箭儀器、電纜等受極低溫影響產(chǎn)生功能異常，研究人員為“冰箭”度身定制了“防寒服”。“防寒服”有“里”有“面”，雖然一共只有十幾毫米厚，卻是讓箭體保持體溫的“利器”。

    “防寒服”里最主要的材料叫做“低密度全閉孔聚氨酯泡沫塑料”，由近10種原材料按照一定的配比高速撞擊混合反應(yīng)而成，這些液體材料分成兩組，就像“哥倆好”膠水一樣，一旦混合，就會在幾秒鐘之內(nèi)發(fā)生發(fā)泡反應(yīng)、并快速固化成型。

    大心臟

    大火箭離不開大推力。長五火箭立起來有20層樓高，起飛質(zhì)量約878噸，要托舉這么重的大家伙，需要大推力的發(fā)動機。而目前，我國現(xiàn)役火箭發(fā)動機單臺推力最大只有70噸左右，要想發(fā)射超大型航天器就遠遠不夠。

    經(jīng)過15年不懈攻關(guān)，8臺全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動機被裝配在長五火箭的4個助推器上，4臺全新研制的氫氧發(fā)動機在一級和二級火箭上各裝配了兩臺。

    120噸液氧煤油發(fā)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(fā)動機產(chǎn)生的最高壓強達500個大氣壓，相當(dāng)于把上海黃浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。

    發(fā)動機與分系統(tǒng)之間的匹配也是一個難題。長征二號F遙5火箭產(chǎn)生的8Hz振動（又名POGO振動），曾給首位航天員楊利偉帶來極大的痛苦。這種共振就像人的心臟不停地抖動一樣，嚴重威脅生命，同樣在火箭上，共振會造成箭體結(jié)構(gòu)損壞，后果不堪設(shè)想。

    由于“大火箭”體積比普通火箭更大，在飛行過程中，就可能產(chǎn)生比長征二號F遙5火箭更強烈的振動。要保證火箭可靠飛行，就必須抑制這一振動。經(jīng)過多年的努力，研究人員成功突破了復(fù)雜動力學(xué)建模、大型管路動態(tài)特性試驗、大型低溫蓄壓器設(shè)計研制等關(guān)鍵技術(shù)，最終攻克了長五火箭芯一級、芯二級和助推器的POGO 穩(wěn)定性設(shè)計難關(guān)，有效抑制共振給大火箭帶來的損害。

    薄臉皮

    別看“胖五”身高數(shù)十米，體重幾十噸，你一定想不到，它的火箭殼體“蒙皮”的厚度不足2毫米，而整流罩的“蒙皮”厚度僅有0.3毫米，真可謂“薄如蟬翼”。

    火箭的外殼專業(yè)術(shù)語稱為“蒙皮”，“蒙皮”的主要材料為鋁合金，這種材料強度高、耐腐蝕、重量輕、成本低。而且，最重要的一點，鋁合金材料輕，可以為火箭減輕重量，人們形容火箭是“薄皮大餡”，“蒙皮”薄了，就可以裝更多的燃料，“舉”起更重的衛(wèi)星。

    除了保證火箭外殼輕薄，更要保證它堅不可摧。為此，設(shè)計人員在設(shè)計時，會在“蒙皮”內(nèi)部用一個個框環(huán)和桁條組成一個圓柱型的框架，把框架與蒙皮鉚接在一起，這就組成了火箭的一個殼段。在發(fā)射過程中，無論受到哪個方向的外力，都不會影響火箭的飛行。

    在滿足箭體剛度和強度的前提下，火箭殼體薄了，整個火箭的重量就減輕了，既能保證有效承載，也讓火箭飛行地更完美。

    大眼睛

    “胖五”有顆大“眼睛”。長五火箭是國內(nèi)第一型采用大型“全透波結(jié)構(gòu)”整流罩的火箭。相對于傳統(tǒng)火箭整流罩的“小天窗”，長五火箭的整流罩可謂是一個“全景式天窗”，可滿足任何衛(wèi)星的通信要求。

    火箭在發(fā)射的過程中，地面要隨時與衛(wèi)星“聯(lián)絡(luò)”，以確認衛(wèi)星處于正常狀態(tài)。整流罩雖能保護衛(wèi)星不受沖擊，但也“屏蔽”了通信信號。因此，要根據(jù)衛(wèi)星的通信要求在整流罩上開個小口，用可透過電磁波（以下簡稱“透波”）的材料做一個“天窗”，并對其它部分進行加強。

    長五火箭的整流罩采用了一種新型的透波材料。研究人員用了幾個月的時間，攻克了該透波材料成型模具的設(shè)計難題，確保材料精準成型。這不僅大大縮短了火箭的生產(chǎn)周期，更使我國成為國際上少數(shù)幾個能研制出大型“全透波結(jié)構(gòu)”整流罩的國家之一。