中國航天科技集團有限公司研制的長征五號運載火箭今天在文昌航天發(fā)射場點火升空，成功將“天問一號”火星探測器順利送入預(yù)定軌道。中國航天科技集團有限公司第八研究院院長張宏俊介紹，其中八院承擔(dān)長征五號助推器以及火星環(huán)繞器的總體設(shè)計與研制工作。

長征五號運載火箭芯級直徑達5米，捆綁4個3.35米助推器，起飛推力超過1000噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸的運載能力。本次發(fā)射是長征五號運載火箭第4次發(fā)射，長征五號系列運載火箭第5次發(fā)射，也是長征系列運載火箭第XXX次發(fā)射。

中國航天科技集團有限公司第八研究院黨委書記宗文波告訴記者，長征五號4個助推器為火箭提供了90%以上的起飛推力，是長征五號運載火箭起飛的主要動力源。

長征五號是我國首個采用助推器支撐的捆綁火箭，4個直徑3.35米助推器迄今為止都是國內(nèi)最大的低溫液體助推器。助推器五臟俱全，相當(dāng)于一枚單級運載火箭。每個助推器安裝了2臺120噸液氧煤油發(fā)動機，并為全箭提供豎立狀態(tài)的支撐。此外，長征五號助推器采用的氣動外形良好的斜頭錐是國內(nèi)最大的偏置集中力艙體。

　　從0到1，新技術(shù)的突破

長征五號運載火箭副總指揮兼副總設(shè)計師鮑國苗介紹，自2006年10月立項以來，八院長征五號型號研制團隊先后突破了14項重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。當(dāng)時最具挑戰(zhàn)的是國內(nèi)首個前捆綁點主傳力艙體結(jié)構(gòu)，因其能極大地改善芯級部分艙段的載荷環(huán)境，提高運載能力，八院長征五號型號便成了國內(nèi)該領(lǐng)域首個“吃螃蟹”的。

長征五號芯級直徑達5米，而助推模塊直徑只有3.35米，根據(jù)總體設(shè)計方案，火箭采用了助推主支撐的方式，即在全箭豎立時，靠分布于4個助推上的12個支撐點停放在發(fā)射臺上。要實現(xiàn)這種支撐，對助推器的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求非常高，不僅需要承受住火箭800多噸的自身質(zhì)量，經(jīng)受住文昌航天發(fā)射場特有的大風(fēng)等考驗，而且還要在火箭助推飛行的過程中，能將幾百噸的推力有效傳遞給芯級并經(jīng)受發(fā)動機產(chǎn)生的復(fù)雜熱環(huán)境的考驗。這給研制團隊提出極大的挑戰(zhàn)。

為有效提供全箭盡可能大的起飛推力，長征五號助推器采用了斜頭錐和前捆綁主傳力結(jié)構(gòu)，在飛行過程中，助推發(fā)動機產(chǎn)生的推力通過頭錐上的前捆綁點傳遞給芯級，在頭錐不足0.1平方米前捆綁點處需要承受300多噸的偏置集中力載荷。這就像一個人“單肩”扛重物，為了抗住勁，研制團隊為頭錐量身定制了一款專屬的“梁式”承載偏置集中力構(gòu)型，用3000多個零件鉚接而成斜頭錐，而錐體與芯級的前捆綁點軸承支座則采用了一體化設(shè)計，有效保證了結(jié)構(gòu)的強度。最終通過了多艙段聯(lián)合低溫靜力試驗，有效驗證了該型結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性，并于2013年6月29日，成功通過助推器熱試車試驗。2016年11月3日，長征五號首飛成功，標(biāo)志著中國運載火箭突破了大型捆綁火箭偏置集中載荷結(jié)構(gòu)的設(shè)計瓶頸，為長征五號從無到有奠定了堅實的基礎(chǔ)。

　　從1到4，新形勢的考驗

長征五號系列火箭作為新一代大型運載火箭，肩負著我國探火、探月、載人空間站等國家重大科技工程的發(fā)射任務(wù)，在加速推進航天強國建設(shè)的過程中，八院長征五號研制團隊將面臨“多任務(wù)同時開展、多地域同步作戰(zhàn)”的新形勢。海南發(fā)射、天津維護、交付總體、天津轉(zhuǎn)運、北京桌面聯(lián)試、上?？傃b總測等幾乎是并行開展，由一個地方到北京、上海、天津、文昌四地作戰(zhàn)，如此高強度的節(jié)奏非?？简灠嗽洪L征五號系列項目辦的統(tǒng)籌策劃能力。為此，項目辦提前策劃，通過合理安排人員、合并串行流程等，梳理出具體保障人員名單，并根據(jù)當(dāng)前人員缺口采取適當(dāng)調(diào)補來確保高密度發(fā)射情況下的型號隊伍配置。另外，梳理出能合并開展的項目，比如新助推的天津轉(zhuǎn)運和已交付助推的天津復(fù)測，通過串行實施，不僅提高了人員使用效率，還減少了出差往返時間，保證了總體計劃的有序、按時推進。

長征五號系列火箭密集發(fā)射新常態(tài)除了人員緊張這一難點，還具有高可靠性的壓力。如何提高高密度發(fā)射下連續(xù)保成功的能力，是八院長征五號研制團隊持續(xù)追求的目標(biāo)。人們常說從源頭解決問題，但過程控制同樣重要。設(shè)計師作為產(chǎn)品的“源頭”，對產(chǎn)品進行全面的梳理，將與產(chǎn)品功能性能相關(guān)的項目列舉出來，排除功能相同的參數(shù)，保留真正影響飛行成敗的參數(shù)作為設(shè)計特性。經(jīng)統(tǒng)計，最終確定的設(shè)計特性有近4000項。八院長征五號通過設(shè)計特性“全檢全測全記”，形成了運載火箭產(chǎn)品從生產(chǎn)到驗收全過程的產(chǎn)品數(shù)據(jù)包，為后續(xù)發(fā)現(xiàn)研制過程中的問題、探索產(chǎn)品可靠性增長奠定了堅實的基礎(chǔ)。

多地協(xié)同作戰(zhàn)雖然是八院長征五號研制團隊面臨的巨大挑戰(zhàn)，但發(fā)射場產(chǎn)保工作更像是肩挑的重擔(dān)。八院長征五號系列項目辦向現(xiàn)役火箭學(xué)習(xí)，從發(fā)射場產(chǎn)保和預(yù)案兩方面出發(fā)，梳理出發(fā)射場產(chǎn)保項目共162項，發(fā)射場預(yù)案49條。按表格化細化操作細則，堅持做到“一個動作、一個口令”，走好成功路上的“最后一公里”。（記者 葉薇）