经济日报@“胖五”：蛰伏900个日夜，归来仍是少年军事|火箭|航空航天|发动机

2019年12月27日，我国首型运载能力最大、无毒无污染液体火箭——长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功将实践二十号卫星送入预定轨道。

这个由于体型宽大而得名“胖五”的家伙，向来行事低调，这下却成了“网红” 。

经济日报@“胖五”：蛰伏900个日夜，归来仍是少年。长征五号遥三运载火箭发射瞬间。姜天骄摄

大力士“胖五”

事情要从2006年说起，那时我国开始着手准备新一代大推力运载火箭，因为在过去40年里，我国的火箭都是采用3.35米箭体直径的结构设计，运载能力已经远远不能满足未来航天发展的需求。

经过10余年的工程研制，我国先后于2016年11月3日和2017年7月2日实施了两次发射，其中首次“遥一”发射取得圆满成功，第二次“遥二”火箭因发动机故障未能将卫星送入预定轨道。

后经确认，此次发射失利的原因在于火箭芯一级氢氧发动机在复杂力热环境下，局部结构发生异常，发动机推力瞬时大幅下降，致使发射任务失利。也就是说， “胖五”的心脏出了问题。

火箭的“心脏”就是发动机，经过研制团队900多个日夜的攻关，现在“胖五”身上的氢氧发动机已经恢复了健康。

“胖五”的液氧煤油发动机单台推力120吨，是目前中国火箭发动机中推力最大的。打个形象的比方，火箭点火瞬间，单台发动机产生的压强足以将黄浦江的水打到高海拔的青藏高原上。由此可想而知， “胖五”的有效载荷，也就是运载卫星的能力明显增强了，约是现役火箭的三倍，可以一次将16辆小汽车的重量送入太空。

未来，我国的月球探测、火星探测、载人空间站等工程，都需要强大的运载能力作支撑， “胖五”自然当仁不让。

环保卫士“胖五”

如果你认为“胖五”只是力气大那就错了。他其实还是一个非常具有环保意识的“暖男” 。

在他的身体里的流淌的液氢、液氧和煤油都是无毒、无污染的。点火之后，它们通过“心房”（氢氧发动机和液氧煤油发动机），经过燃烧瞬间到达2000摄氏度以上，氢氧燃烧后产生的都是绿色、环保、无污染的水蒸气。

“胖五”虽然块头大，但是要让它成为名副其实的大力士，科研人员还需要对它进行严格的体重管理，科学减脂，杜绝虚胖。

很多人减肥，首先想到的就是节食，而长五火箭减重却是为了让自己变成“大胃王” ，能够“吃”进更多的燃料， “举”起更重的重物。为此，火箭设计师们为“胖五”开展了全面的减重优化，火箭芯级的重量、箱体薄厚都是通过优化计算和试验验证得出的。

看来，就像一个人的重量并不完全代表一个人的力气，长五火箭通过“燃脂” ，让自身重量更轻，然而力气更大。

会跳芭蕾的“胖五”

俗话说，内行看门道，外行看热闹。大家坐在电视机前观看过火箭发射的实况，很多时候只被点火升空的一瞬间震撼，且不知道这里面还有很多值得关注的“看点” 。

在“胖五”发射时，作为助推发动机的8台120吨级液氧煤油发动机和芯一级动力的2台50吨级氢氧发动机几乎同时点火，烈焰从火箭尾部喷出，这时候， “胖五”就像穿上了夺目的“燕尾服”一跃而上，十分壮观。

其实，在120吨级发动机起动之前，还有一个非常关键的环节，就是在即将点火前向发动机燃烧室吹入高压氮气，最终实现点火瞬间的“快且柔” 。就像短跑运动员，在发令枪打响的一瞬间，能迅速冲出起跑线但不至于太过生硬而摔倒。

火箭点火瞬间，会有一股巨大的白雾包裹箭体。这又是什么呢？这是水雾。要知道，每台发动机点火瞬间，每秒会产生400公斤的燃气，箭体尾部燃气温度高达一千多度。这些水雾就是用于降温减噪的上千吨水，被高温燃气瞬间气化的结果。

星箭分离后， “胖五”还会在空中完成俯仰、偏航和滚转等一系列高难度“芭蕾动作” ，这就是姿态控制在起作用。让胖小子跳芭蕾的秘诀就在于辅助发动机。在星箭分离前，负责沉底管理的4台发动机还会为火箭再次加速，让卫星与箭体分离时具备一个合适的初始速度，以便后续精准入轨。这些发动机并不大，成人用单手就能抓住。

如果说液氧煤油发动机和氢氧发动机让“胖五”有了壮可练金刚拳铁砂掌的气魄，那辅助动力系统，就让“胖五”具备了柔可跳优雅小芭蕾的完美身姿。

本领高强的“胖五”

“与我国此前的火箭相比，长五火箭的任务适应性很强。 ”据中国航天科技集团火箭院总体设计部轨道设计师王建明介绍，它既能把25吨级的航天器送到近地轨道、把14吨级的航天器送到地球同步转移轨道，又能把8吨级的探测器送到地球－月球转移轨道。在搭配合适的上面级后，长五火箭还能把探测器送到木星等太阳系内行星。

运载火箭的能力有多大，航天事业的舞台就有多大。 “胖五”蛰伏900多个日夜，归来仍然意气风发。

经济日报@“胖五”：蛰伏900个日夜，归来仍是少年。从此，我国将具备发射更重的航天器、将航天器送向更远的深空的能力，航天事业将开启崭新的篇章。