【长征五号成功首飞】长征五号首飞成功 中国火箭运载能力进入国

【长征五号成功首飞】长征五号首飞成功 中国火箭运载能力进入国际先进行列 “胖五”创新何其多

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【长征五号成功首飞】经济日报编者按：长征五号是长征系列火箭中第一个直径达到5米的大胖子，被火箭研制者们亲切地称为“胖五”。想知道这个外表憨厚的“胖五”有哪些精巧有趣的技术创新吗？请看经济日报？中国经济网记者从中国文昌航天发射场发回的报道——cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

新型动力 绿色环保cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“胖五”作为我国目前最大推力的运载火箭，其最大亮点就是拥有强大的绿色环保“中国芯”——三型两种新型火箭发动机。它们就是2001年立项的50吨级氢氧发动机、2006年立项的9吨级膨胀循环氢氧发动机和2000年立项的120吨级液氧煤油发动机。这是航天科技集团六院“长征五号”新动力研制人员历经20余年创新攻关交上的优秀答卷。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

三型发动机各有特色。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

50吨氢氧发动机是“胖五”的芯一级主动力，是我国首台大推力、高性能、地面起动直接入轨的氢氧发动机，由两台独立工作的单机通过机架并联构成，地面推力达100吨，具有完全自主知识产权，100%国产化，综合性能达到国际先进水平。它的研制成功，填补了我国大推力氢氧发动机空白，使我国液体火箭推进技术的整体水平跨上一个大的台阶。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

膨胀循环氢氧发动机在工作过程中，全部推进剂都能无损失地燃烧产生推力，性能高，也因此被业内称为“最优动力循环”。作为“胖五”的芯二级主动力发动机，9吨级膨胀循环氢氧发动机采用先进的闭式膨胀循环系统，且可以通过多次启动助推火箭进入地球转移轨道。它的研制成功，标志着我国上面级氢氧发动机达到了世界先进水平，实现了重大技术跨越。研制过程中获得了超高转速氢涡轮泵技术、主动引射高空模拟试车技术等为代表的一批具有自主知识产权的先进成果。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“胖五”的助推级采用了120吨级液氧煤油火箭发动机。这款发动机是我国单管推力最大、技术最先进、应用前途最广泛的新型动力装置，该发动机的研制，填补了我国补燃循环发动机技术空白，使我国成为继前苏联之后第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机技术的国家，实现了从常规有毒推进剂开式循环液体推进技术至绿色无毒推进剂闭式循环液体推进技术的巨大跨越。以液氧煤油发动机为主动力的长征五号新一代系列运载火箭，运载能力与国外最先进的“阿里安5”“宇宙神5”“德尔塔4”“安加拉”运载火箭达到同一水平。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“薄皮大馅” 坚不可摧cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

长征五号运载火箭这个大胖子，身高约57米，起飞时体重约870吨。大家肯定会觉得，“胖五”外壳必须特别厚重，才能足够坚固。可是你知道吗？火箭壳体“蒙皮”厚度是毫米级。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

火箭的外壳专业术语称为“蒙皮”。“蒙皮”的主要材料为铝合金，这种材料强度高、耐腐蚀、重量轻、成本低，在长征三号甲系列、长征二号F等火箭飞行过程中综合性能最好，是做“蒙皮”的最佳选择。其中最重要的一点是，铝合金材料轻，可以为火箭减轻重量，人们形容火箭是“薄皮大馅”，“蒙皮”薄了，就可以装更多的燃料，“举”起更重的卫星。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

火箭要外壳轻薄，更要坚不可摧。为此，航天科技集团中国运载火箭技术研究院的设计人员在设计时，会在“蒙皮”内部用一个个框环和桁条组成一个圆柱形的框架，把框架与蒙皮铆接在一起，组成火箭的壳段。该院火箭箭体结构设计师邵英翠介绍：“火箭‘蒙皮’很薄、很软，但根据受力分析进行科学计算、结构优化后，用铆钉把‘蒙皮’和框架固定，每一壳段有上千个铆钉，就保证了整体结构的强度和刚度。”cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

当然，如果“蒙皮”过薄，靠不断加密内部框架来保证坚固性的话，反而会使体重增加，达不到预期效果。因此，设计人员要计算出蒙皮和框环、桁条的最佳配比。随着技术不断进步，设计人员计算得越来越精确，火箭结构也越来越优化，“蒙皮”的厚度也随之变得越来越薄。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

箭体结构设计人员李操说：“在满足箭体刚度和强度的前提下，火箭壳体薄了，整个火箭的重量就减轻了，既能保证有效承载，也让火箭飞行得更完美。”cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

邵英翠说：“以‘长五’火箭为例，火箭整流罩的‘蒙皮’面板厚度只有0.3毫米，在相同刚度下，火箭壳段的重量将减少10%以上。”cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“冰箭”不冷 三层防寒cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“胖五”也称冰箭，因为它肚子里装满深低温液氢液氧燃料，其中液氢温度达零下253摄氏度、液氧达零下183摄氏度。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

火箭体内90%以上都是这种深低温燃料，但火箭并不冷，外表面温度依然可以保持在0℃以上，这是因为火箭的燃料贮箱外都穿着“防寒服”，让火箭内部的仪器、设备、电缆等正常工作。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“防寒服”有里有面共3层，一共不到30毫米，却是给火箭保持体温的利器，“冰箭”不冷全靠它。“防寒服”中的“棉花层”不能直接涂在贮箱金属表面，因为贮箱受冷收缩时，“棉花”层因收缩性能比金属小会导致脱粘，影响隔温效果。所以，它有“里”有“面”。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“防寒服”的“里”是一层胶粘剂，不到1毫米厚，比“棉花”层更适应金属材料的热胀冷缩，且摩擦力大，能同时与金属材料的贮箱和“棉花”完美贴合，设计人员又叫它“缓冲层”。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“防寒服”的“面”是一层蘸胶玻璃纤维织物，有0.9毫米厚，它也叫保护层，可以保护“棉花”不吸收外界水气、不被损坏，更好地发挥隔温性能。cGY鄂东网|www.xianzhaiwang.cn

“棉花”层全称“低密度全闭孔泡沫塑料绝热层”，氢箱外表的“棉花”层厚20毫米，氧箱外表的“棉花”层厚10毫米。这种棉花层由近10种原材料按照配比高速撞击混合反应而成。航天科技集团中国运载火箭技术研究院703所防隔热材料设计师申雄刚介绍说，这近10种材料分成两组，都是液体，就像“哥俩好”胶水一样，一旦混合，会在10秒钟之内发生发泡反应、固化成形。

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