長征五號：十年鑄劍助力航天強國夢

一軒

2016年11月3日20時43分，我國最大推力新一代運載火箭長征五號，在中國文昌航天發(fā)射場點火升空。約30分鐘后，載荷組合體與火箭成功分離，進入預定軌道，長征五號運載火箭首次發(fā)射任務取得圓滿成功。長征五號運載火箭的首飛成功，標志著我國運載火箭實現(xiàn)升級換代，運載能力進入國際先進行列，是由航天大國邁向航天強國的關鍵一步，令人稱奇的是，在長征五號首飛成功的背后，是一支平均年齡只有33歲的年輕團隊。

年輕團隊

突破諸多世界難題

長征五號總指揮王玨、總設計師李東帶著一支平均年齡不到33歲的年輕技術團隊，在長征五號運載火箭研制過程中，先后突破了以12項重大關鍵技術為代表的247項關鍵技術。研制團隊在長征五號運載火箭研制過程中首次引入先進的數(shù)字化設計手段，實現(xiàn)了數(shù)字化模裝替代實物模裝，完成了型號數(shù)字化設計、數(shù)字化分析、數(shù)字化試驗的三大數(shù)字化工作，大大縮短了研制周期、節(jié)約了研制經費，

在長征五號火箭的研制過程中，這群年輕人先后突破并掌握了一大批具有完全自主知識產權的全新技術，推動了我國運載火箭技術的進步，實現(xiàn)了我國運載火箭從3.35米直徑向5米直徑的跨越，為我國未來大規(guī)模開發(fā)利用空間資源、以及在深空探測中發(fā)出“更強中國音”提供了堅實基礎。同時，長征五號運載火箭的研制也培養(yǎng)了一批技術人才，牽引了天津大運載火箭基地和海南文昌發(fā)射場的建設，也為后續(xù)重型運載火箭的研制打下了良好基礎。

十年攻關路中國火箭躋身世界一流

近20層樓高的長征五號，起飛推力超過1000噸，這足夠讓10架波音747齊飛，而25噸級的運載能力幾乎可將3個天宮二號同時送入太空，目前，長征五號的運載能力亞洲最大、世界一流的，直徑由中國現(xiàn)役火箭最大的3.35米擴大到5米，在一系列的技術創(chuàng)新背后，是長征五號研制團隊走過的整整10年艱辛歷程。

直徑擴展到5米，對于火箭研制來說，是革命性的，正如總設計師李東所說，長五從設計、仿真、制造到地面各種試驗都變了，全箭采用247項核心技術，新技術比例幾乎達到100%，國際上研制新型火箭，包括衛(wèi)星飛船，采用新技術比例一般不超過30%，所以長五是真正的跨代產品。

“長五雖然個頭大，但很智能?！毖兄茍F隊的自信來自五項世界首創(chuàng)的控制技術：發(fā)動機聯(lián)合搖擺、大型運載火箭實時卸載+主動導引+預測關機的復合控制、助推器多點支撐起飛主動抗漂移控制、大推力發(fā)動機精準關機控制和大型液體運載火箭飛行控制與燃料利用集成的數(shù)字化網絡構架，長五箭體采用了運載能力更強的前捆綁主傳力結構，即箭體芯級懸空，靠4個助推支撐整個箭體，像芭蕾舞踮腳的舞姿。

李東介紹，以往長征火箭的零部件最多幾萬個，而長五達到了十幾萬個。設計量是以往火箭的3.5倍以上，為了應對這個新挑戰(zhàn)，研制團隊采用了全數(shù)字化三維設計方法，細到每一個螺釘?shù)拇笮『臀恢枚寄芤荒苛巳弧?/p>

艱難起步艱苦攻關隊伍在歷練中走向成熟

2008年，與長征五號研制并行推進的天津大火箭基地是在一片鹽堿灘涂上開工的。長征五號使用了一整套全新的制造設備，2009年底，天津基地成功焊接第一個球形底，2010年打造第一個工藝短箱，2011年底交付第一個試驗產品……圖紙上的線條從廠房的一側進入，從另一側輸出變?yōu)閷嵨?，組成長五的各種“器官”。

進入2009年后，大量試驗逐步開展起來，整個研制隊伍也進入了挫折最多的階段。這年3月，長五火箭轉入初樣階段。

使用零下252.5度的低溫推進劑讓長五的性能大幅提升，但難度也成正比例地提升。2012年6月的一天，5米直徑貯箱低溫靜力試驗正在北京進行，當載荷達到93%設計工況時，箱體突現(xiàn)出現(xiàn)裂痕。如果處在實際飛行中，這將導致箱體結構失穩(wěn)，后果嚴重，

推倒重來。聽到這個消息，一些隊員流下了眼淚。接下來的3年，團隊從頭開始，重新設計研制芯級的貯箱，

“綁得牢、站得穩(wěn)、點得著、分得開是對助推器的要求?！遍L五助推主任設計師李泯江介紹，“類似高鐵車頭的斜頭錐設計，讓氣動性更好，也更美觀?！?/p>

“這是目前中國最大的助推器，20多米長，共需要5萬多個標準件，而頭錐是現(xiàn)役火箭里最復雜的結構件之一，研制歷時六七年，”談起技術，長五助推模塊總裝工藝師張游打開了話匣，然而去年5月結婚的他，至今還沒兌現(xiàn)跟妻子度蜜月的諾言，

2005年，已經歷過9次成功試車的50噸氫氧發(fā)動機在點火后，突然出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。經過反復研究“會診”，燃燒室耦合振動問題被鎖定，兩年后，團隊終于通過加擋板，分區(qū)燃燒，錯開了頻率，解決了問題，長五副總設計師王維彬1986年參加工作，曾參與我國第二型氫氧發(fā)動機的研制，“經過反思，大家吸取了教訓，沒有放之四海而皆準的理論，一定要親自實踐?！?/p>

全新氫氧發(fā)動機推力近9倍于現(xiàn)役氫氧發(fā)動機，研制節(jié)奏很難一把就摸準。2013年，發(fā)動機臨近驗收，試車現(xiàn)場，發(fā)動機突然燃燒了起來，在場的研制人員驚呆了。王維彬說：“這相當于上了十幾年學，參加高考，第一門就考砸了。”

120噸液氧煤油發(fā)動機在西安同步推進。發(fā)動機曾連續(xù)4次試車失敗，爆炸把團隊的士氣炸飛了。但沒多久，他們咬咬牙，憋著勁兒繼續(xù)點火試車，向前走?！斑@個發(fā)動機一度不被看好，我們從零開始，一直在摸索它的‘脾氣?！遍L五副總師陳建華1991年研究生一畢業(yè)就到當時的067基地研制這款發(fā)動機。

2001年，沒有任何相關經驗的研制人員雕花般加工出第一臺發(fā)動機。一路走來，到2013年，嘗盡了數(shù)次歸零的苦澀，當年6月，長五助推雙機并聯(lián)，成功進行了當時亞洲最大噸位的動力系統(tǒng)試車。2015年、2016年，長六、長七兩型火箭分別用首飛展示了液氧煤油發(fā)動機的優(yōu)異性能。

攻堅克難長征五號研制實現(xiàn)新跨越

2013年6月，長五火箭轉入試樣階段。在研制路上不停拐彎的團隊感到路況越來越好，加速的機會來了。

長五副總設計師王曉玲說：“火箭軟件規(guī)模越來越大，長征三號甲系列有幾十個，長征二號F有100多個，長七有200多個，到長五就有300多個了，軟件代碼達到了430多萬行?！?/p>

2015年，喜訊傳來：結構研制團隊改進了鍛環(huán)、板材、設計的具體細節(jié)，結構問題解決了，大直徑結構件工藝和原材料控制也都上了新臺階。

同年8月的一天，國務院副總理馬凱到集團公司親眼見證了長五動力系統(tǒng)的驚艷表現(xiàn)，整個隊伍的士氣也因此大振。

在10米長的助推氧箱加工中，團隊使用了攪拌摩擦焊工藝方法。這也是中國運載火箭首次通過自研設備在大型艙段上使用攪拌摩擦焊工藝，被稱為得意之作。

長五助推總體結構負責人吳小軍說：“由于助推受力方式變了，僅調研連接芯級和助推的承力接頭就花掉團隊一年多的時間，而加工接頭部件直接提升了團隊的機加能力，被稱為一‘寶。”長五的研制使一些技術得以升級換代。

堅強意志過硬技術戰(zhàn)勝意外挑戰(zhàn)書寫航天奇跡

歷經十年艱苦研制，長征五號首飛當晚，研制團隊面臨一系列意外挑戰(zhàn)憑借過硬技術和完善的預案，在臨射前的163分鐘里，以堅強意志克服一系列困難，取得了長征五號首飛的圓滿成功。

當晚發(fā)射準備中，長征五號遇到的第一個棘手問題來自火箭助推器氧排氣管道。長征五號4個助推器安裝了8臺120噸級液氧煤油發(fā)動機，安全加注、穩(wěn)定燃燒等技術難度極大。問題的排查耽誤了一些時間，發(fā)射被推遲到19點01分。

第二個問題又接踵而至：芯一級氫氧發(fā)動機在預冷過程中出現(xiàn)非正常現(xiàn)象。發(fā)射場指控大廳里出現(xiàn)了騷動，科研人員聚成多個小組，討論聲在緊張的空氣中回蕩。同一時刻，長征五號核心研制人員與專家火速商議，為了集中注意力，他們鎖上了會議室的門。經過商議，長征五號研制團隊制定出方案，這一方案并未超出預案范疇。據李東回憶，閉門會議大概開了20多分鐘，時間一分一秒過去，距離發(fā)射窗口后沿越來越近。實踐17號衛(wèi)星研制團隊緊急研究，認為窗口可以后延至21點。

19點左右，已經撤退到安置點的一院15所陳通斌和謝建明師傅突然接到通知：返回發(fā)射塔架。他們是長征五號芯一級氦配氣臺操作手，此時的任務是為火箭調整氦氣供應，為氫氧發(fā)動機預冷。當時燃料早已加注完畢，數(shù)百噸燃料懸在頭頂，他們卻沒有任何時間為此擔心。“這就是我的工作，沒有想太多，”陳通斌事后回憶道。

時間一分一秒過去，突然，屏幕上一直居高不下的溫度數(shù)據大幅降低，很快便降至允許起飛的數(shù)值。陳通斌、謝建明等人以干凈利落的操作，圓滿解決了發(fā)動機預冷問題，

經過兩個棘手問題的挑戰(zhàn)，操作人員懷著十二分專注做著發(fā)射前的每項工作，終于進入倒計時3分鐘，01號指揮員下達口令“3分鐘，準備！”點火在即，令所有人始料未及的是，3分鐘準備很快被暫停，點火時間再次后推。

指令幾度被暫停、重置，本應順暢的流程，像尚未磨合的齒輪，卡了殼。

長征五號副總設計師婁路亮解釋道，屢次暫停倒計時是因為數(shù)據傳輸顯示出現(xiàn)了故障，并非火箭本身的原因。操作人員沒有及時得到相關數(shù)據，按照規(guī)定可以暫停流程?！皩﹂L征五號，我們一直很有信心。關鍵時刻要相信團隊每一位成員，相信一線！”他說，

接下來，中國航天史上罕見的一幕出現(xiàn)了，進入倒計時10秒內，控制系統(tǒng)操作人員因為沒有接收到相關數(shù)據，仍果斷暫停了讀秒。

“已經倒數(shù)讀秒，（出現(xiàn)問題）關系到能否成功發(fā)射，沒有時間多考慮，全靠我們的自信?！崩顚W鋒說。

操作人員判斷沒有問題。接著，恢復10秒倒計時。

終于，“點火”口令在等待了163分鐘后響亮發(fā)出，長五火箭噴出千鈞之力，緩緩起身、出塔，穿入云霄，

指控大廳里，情緒如閘門甫開，掌聲、歡呼聲瞬間爆發(fā)。

飛入天空的長征五號表現(xiàn)完美，助推器分離、拋整流罩，一氣呵成。

點火1821秒后，長五與載荷組合體成功分離，標志著長五首飛圓滿成功。10年礪箭，終于一試霜刃。

作為我國運載能力最大、研制規(guī)模最大、技術跨度最大的一枚火箭，長五的研制難度遠超現(xiàn)役火箭。研制人員經過10年艱苦攻關，實現(xiàn)了新技術應用幾乎達100%的創(chuàng)舉。難度大意味著風險也高，在發(fā)射前的近3個小時里，中國航天人依靠過硬的技術和萬無一失的準備工作，終于克服了重重挑戰(zhàn)，取得勝利。

回首這驚心動魄的近3個小時，李東認為，在倒計時階段發(fā)現(xiàn)問題時，承擔技術支持任務的年輕設計師們敢果斷決定暫停，迅速判斷問題性質，并重置倒計時，這需要相當大的勇氣。

“這是研制團隊技術過硬、有自信心的表現(xiàn)，是年輕一代航天人成熟的表現(xiàn)。他們的表現(xiàn)出乎很多人的意料，也出乎我的意料，他們真的是非常專業(yè)！”李東高度評價這支年輕的設計師團隊。

“這是我們遇到的挑戰(zhàn)和風險最大的一次航天發(fā)射，但我們戰(zhàn)勝了困難，取得了成功?！遍L五總指揮王玨眼含熱淚。

即使一顆心數(shù)次提到嗓子眼，但科研人員始終對自己的大火箭充滿信心。

放眼未來中國航天迎來更大的舞臺

數(shù)據顯示，有上萬名航天人參與了長征五號的研制，研制生產各類產品19000臺套，累計開展近7000次、1000余項地面試驗。2016年初，長五試驗隊到中國文昌航天發(fā)射場合練時，大家通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，團隊平均年齡32.8歲，給人以無限的希望和寄托。我國計劃于2017年發(fā)射嫦娥五號探測器，登陸月球并采樣返回。長征五號將成為此次任務的運載工具。

長征五號的整流罩直徑達5.2米，一次能將20多噸重的空間站艙段送入太空。我國將用長征五號B發(fā)射空間站，已經計劃了5次發(fā)射任務。

2020年，我國還將用長征五號發(fā)射火星探測器。后續(xù)一些地球同步軌道發(fā)射任務也在規(guī)劃中。

“運載火箭的能力有多大，航天事業(yè)的舞臺就有多大”。長征五號是我國運載火箭升級換代的里程碑，也是我國由航天大國邁向航天強國的重要標志。它為我國新一代運載火箭系列化、型譜化發(fā)展奠定了堅實基礎，將為后續(xù)探月、載人航天、火星探測等國家重大工程提供有力保障，其投入應用后，必將為我國未來航天活動提供廣闊的空間。