12颗“大心脏”助力运载能力提升2倍以上
“大体格”让长五火箭可容纳更多的推进剂,其推进剂总加注量远超我国现役火箭。在其800多吨的身体里,90%是-252摄氏度的液氢和-183摄氏度的液氧,这已经接近低温的极限,“冰箭”一名正源于此。采用无毒、无污染的液氢液氧作为推进剂,不但更加环保,而且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还是头一次。
与此同时,长五火箭还有12颗“大心脏”———科技人员在长五的一级和二级火箭上各装配了2台全新研制的氢氧发动机,并在4个助推器上装配了8台全新研制的120吨液氧煤油发动机。
120吨液氧煤油发动机的威力到底有多大?专家打了个形象的比喻,120吨液氧煤油发动机产生的最高压强达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。长征五号火箭总体主任设计师何巍告诉记者,在外形上,4个助推器设计成“斜头锥”样子,就像孩子一样依偎在芯一级的身旁,“这样可以减小空气阻力,火箭飞起来会更省劲儿,从而提升运载能力。”据悉,长五火箭比现役火箭的运载能力提升了2倍以上。
“长五系列运载火箭低轨运载能力可达25吨级,高轨运载能力可达14吨级。”王珏介绍称,国际上大型运载火箭的“门槛”是近地轨道运载能力20吨、高轨运载能力10吨,事实上,长五火箭已经可以与美国宇宙神5、德尔塔4,欧洲阿里安5等世界主力大型火箭比肩。
据介绍,长征五号将直接服务于我国探月三期工程、载人空间站工程和火星探测工程等具有里程碑意义的国家重大科技工程,并用于不同轨道大型载荷及深空探测任务载荷的发射。这将把中国火箭送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。
247项核心新技术 比载人火箭更可靠
“因为‘大体格’体现着‘大难度’。长五火箭壮硕的外貌,意味着我们攻克了大直径、少级数化难关,而这也是世界大型火箭发展的趋势。”王珏说。
据了解,长征五号运载火箭不仅块头大,而且技术新,与我国之前研制的火箭相比,长征五号运载火箭是一枚全新研制的火箭,核心技术具有完全自主知识产权。
长征五号火箭采用了247项核心关键新技术,新技术比例几乎达到100%。“国际上研制新型火箭,包括卫星飞船,采用新技术的比例一般不超过30%。”王珏说,以往长征火箭使用零部件最多几万个,而长征五号运载火箭使用的零部件达十几万个。它的设计量是以往长征火箭的3.5倍以上。
与此同时,为了应对新挑战,长征五号运载火箭还采用了全新的全数字化三维设计方法,细到每一个螺钉的大小和位置都能一目了然。
值得一提的是,长五火箭设计中还大量使用冗余和预度等手段,进一步提高设计可靠性,也是我国有史以来第一个全面采用系统级冗余技术的运载火箭。经过这样精心的设计,长征五号火箭的设计可靠性达到了0.98,比载人的长征二号F火箭的0.97还要略高一筹。