长征五号发动机是怎样炼成的

原题目：长征五号发念头是怎样炼成的

长征五号大火箭的成功首飞，将中国送入包含美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营，全球为之震动。更让人赞叹的是，被称作火箭之本的发念头，竟是在“短短”10多年间研制出来，遇上这一历史之战，成为大火箭首飞大捷的重要罪人。

在长征五号的身上，共配备了3种全新大推力发念头，都是国内数一数二的大家伙，分别摘得我国“最大推力液氧石油发念头”“最大推力氢氧发念头”“比冲性能最高的火箭发念头”3个桂冠。

假如打一个好比，这些大推力的发念头，就是长征五号的“大心脏”，被以为是运载火箭的技术核心和技术基础，其技术水平在很洪水平上决定着火箭的性能、靠得住性和本钱等关键指标。中国青年报·中青在线记者采访有关专家，揭秘这一大火箭“心脏”是怎样炼成的。

可把上海黄浦江的水打到青藏高原

从漫山遍野的报道里，人们关于长征五号运载火箭究竟有多大其实不生疏：约57米，立起来有20层楼高，起飞质量约900吨，可是，要托举这么重的大家伙，其实不简单。

大火箭，离不开大推力，而大推力，离不开发念头。

如今，我国现役火箭发念头单台推力最大只有70吨左右，想要发射超大型航天器，就显得“力有未逮”了。

新型的大推力发念头应运而生。

依据航天科技集团六院副院长周利民的说法，由该院研制的惯例推进剂系列发念头，为“神舟”飞天、“嫦娥”奔月和多种卫星的发射提供了动力保证，制造了世界航天史上高靠得住性、高成功率的传奇，被誉为中国的“金牌动力”。但是，航天人并未躺在这一荣誉中，停下研制更先进技术的脚步。

周利民说，通过15年不懈攻关，8台全新研制的120吨液氧石油发念头，被装配在长征五号运载火箭的4个助推器上，4台全新研制的氢氧发念头，则在一级和二级火箭上各装配了两台。

在长征五号首飞成功之时，有一个说法备受注视，即这是无毒无浑浊绿色环保型新一代运载火箭、起飞推力超出1000吨、运载能力最大，等等。要达成这些目的，都离不开大推力发念头的功绩。

那么，这些发念头的威力究竟有多大？

以120吨液氧石油发念头为例，周利民打了个形象的比方，涡轮泵是发念头的动力源泉，被称为发念头的“心脏”，即火箭心脏的“心脏”。这个“心脏”的最高压强达到500个大气压，相当于把上海黄浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。

50吨氢氧发念头，作为长征五号的一级主动力，也体现不俗。

这是我国首台大推力、高性能、地面起动直接入轨的氢氧发念头。航天科技集团六院副院长李斌说，它的研制成功，补充了我国大推力氢氧发念头空白，使我国液体火箭推进技术的整体水平跨上一个大的台阶。

在中国航天界，有一句话被奉为圭臬，即“发展航天、运载先行”“运载发展、动力先行”。毕竟，动力系统是火箭之本。

中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师龙乐豪说，长征五号的研制历程就完美地印证了这句话。早在2000年，我国先行启动了120吨级液氧石油发念头和50吨级液氢液氧发念头研制攻关，过了6年，即2006年，长征五号才真正在国家层面获得正式立项。

破解大火箭“心脏”困难

可是，这一研制过程其实不简单。

周利民有一个形象的说法，研制发念头就像攀缘珠穆朗玛峰的难度，“一些外国专家说，即便我们设计出来，我们也不也许把它制造出来”。

他至今记得，面临全新的发念头，研制团队开始了通宵达旦的科技攻关，几十种新材料、100多种新工艺逐个被攻克。但是，发念头的起动成为一只最大的拦路虎。

周利民说，所谓起动，就相似于飞机的起飞，而起动技术，是发念头研制的难点和关键。“缘由是在起飞阶段，发念头的转速，要从静止状态转到几万转，温度则从常温一下子进入到极高温，而留给我们的控制时间，则是以毫秒级来计的，任何一个控制配合不怎样好，就有也许致使失败。”

起初让研制团队备受打击的是，发念头样机研制出来后，其试车结果持续4次均遭失败：两次起动爆炸，两次燃气系统销毁。

周利民说，这些对全部研制队伍、设计队伍信念打击特别大，许多人做梦都梦见爆炸的场景，吃不下饭，睡不怎样好觉。

通过一段时间的攻关，研制团队最终摸清了发念头试车失败的本源和产生爆炸的不一样机理，通过仿真优化，选定最理想的启动方案和程序，发念头最终试车成功。

不只如此，凡是与发念头这个大“心脏”有关的，都有一个个坎儿要迈，“8Hz”困难就是其中一个。

8Hz，听起来比较专业，但说起它带来的影响，也许都有印象。航天科技集团一院长征五号火箭动力系统整体主管设计师于子文说，长征二号F遥5火箭产生的8Hz振动，就曾给我国第一名航天员杨利伟带来极大的苦楚。

这类共振就像人的心脏一直地发抖一样，严重威逼生命。相同在火箭上，共振会形成箭体构造破坏，效果不堪假想。

作为大火箭，长征五号的体积比普通火箭更大，在飞行过程当中，便也许产生比长征二号F遥5火箭更强烈的振动。要保证火箭靠得住飞行，就必须克制这一振动。

于子文就是专门破解这个困难的，他所在的团队攻克了POGO稳固性设计难关，冲破了复杂动力学建模、大型管路动态特征实验、大型低温蓄压器设计研制等关键技术，为长征五号火箭靠得住飞行提供了强有力保证。

重型火箭正向我们走来，关键技术已在攻关

如今，长征五号成功发射，中国从此拥有大型运载火箭。

这个将于2017年年末择机实施“嫦娥五号”发射任务、2018年择机实施空间站工程发射任务、2020年前后实施火星探测器发射任务的大火箭，也为我国将来重型火箭的研制积累了有关技术，这其中就不乏发念头的技术储备。

依据国家航天局前局长栾恩杰的说法，长征五号的研制，牵引出“心脏”系列化，即三型高性能新型火箭发念头，均采取无毒无浑浊的推进技术。这三型发念头的研制，使我国运载推进技术水平大幅提升。

李斌举了一个例子，他所在的航天科技集团六院建成了亚洲最大的火箭发念头试车台和大功率泵实验室，其中试车最大能力达到500推力吨级，这为我国研制载人登月重型运载火箭的大推力发念头奠定了基础。

所谓重型运载火箭，是指近地轨道运载能力达100吨级的一型火箭，依照栾恩杰的说法，重型运载火箭研制成功后，将满足将来较长时代深空探测、载人月球探测等国家重大科技活动任务需求。

最近几年来，美国、俄罗斯等世界航天强国均把发展先进的航天运载技术确立为国家的重要战略，纷纷制定和出台了多项推进空间技术发展的航天政策和规划。美国重型运载火箭“太空发射系统”已转入具体设计和制造阶段，俄罗斯筹划在2030年前研制出重型运载火箭并完成载人登月。

长征五号首飞成功的当天晚上，国防科工局总工程师、国家航天局秘书长田玉龙就披露，我国的重型火箭也已经在路上。

田玉龙说，国防科工局已于2010年展开重型运载火箭论证，用时一年构成整体方案，通过组织深化论证并经有关领域院士专家询问，在2015年明确了重型运载火箭技术方案。

如今，我国已经同意重型运载火箭第一个研制阶段立项研制，即关键技术攻关及方案深化论证阶段。从2015年起，利用4~5年时间，展开关键技术攻关工作，集中冲破一大量核心技术。

而发念头的研制，又将是其中的重头戏。

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