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10月28日，海南省文昌市，长征五号运载火箭在海南文昌发射场垂直转运至发射位置。 长征五号大火箭的成功首飞，将中国送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营，全世界为之震撼。更让人惊叹的是，被称作火箭之本的发动机，竟是在“短短”10多年间研制出来，赶上这一历史之战，成为大火箭首飞大捷的重要功臣。 在长征五号的身上，共配备了3种全新大推力发动机，都是国内首屈一指的大家伙，分别摘得我国“最大推力液氧煤油发动机”“最大推力氢氧发动机”“比冲性能最高的火箭发动机”3个桂冠。 如果打一个比方，这些大推力的发动机，就是长征五号的“大心脏”，被认为是运载火箭的技术核心和技术基础，其技术水平在很大程度上决定着火箭的性能、可靠性和成本等关键指标。中国青年报·中青在线记者采访相关专家，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 从铺天盖地的报道里，人们对于长征五号运载火箭究竟有多大并不陌生：约57米，立起来有20层楼高，起飞质量约900吨，不过，要托举这么重的大家伙，并不容易。 大火箭，离不开大推力，而大推力，离不开发动机。 目前，我国现役火箭发动机单台推力最大只有70吨左右，想要发射超大型航天器，就显得“力不从心”了。 新型的大推力发动机应运而生。 根据航天科技集团六院副院长周利民的说法，由该院研制的常规推进剂系列发动机，为“神舟”飞天、“嫦娥”奔月和多种卫星的发射提供了动力保 证，创造了世界航天史上高可靠性、高成功率的传奇，被誉为中国的“金牌动力”。然而，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，经过15年不懈攻关，8台全新研制的120吨液氧煤油发动机，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动机，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，有一个说法备受瞩目，即这是无毒无污染绿色环保型新一代运载火箭、起飞推力超过1000吨、运载能力最大，等等。要达成这些目标，都离不开大推力发动机的功劳。 那么，这些发动机的威力究竟有多大？ 以120吨液氧煤油发动机为例，周利民打了个形象的比喻，涡轮泵是发动机的动力源泉，被称为发动机的“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吨氢氧发动机，作为长征五号的一级主动力，也表现不俗。 这是我国首台大推力、高性能、地面起动直接入轨的氢氧发动机。航天科技集团六院副院长李斌说，它的研制成功，填补了我国大推力氢氧发动机空白，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吨级液氧煤油发动机和50吨级液氢液氧发动机研制攻关，过了6年，即2006年，长征五号才真正在国家层面取得正式立项。 破解大火箭“心脏”难题 不过，这一研制过程并不容易。 周利民有一个形象的说法，研制发动机就像攀登珠穆朗玛峰的难度，“一些外国专家说，即使我们设计出来，我们也不可能把它制造出来”。 他至今记得，面对全新的发动机，研制团队开始了夜以继日的科技攻关，几十种新材料、100多种新工艺一一被攻克。然而，发动机的起动成为一只最大的拦路虎。 周利民说，所谓起动，就类似于飞机的起飞，而起动技术，是发动机研制的难点和关键。“因为在起飞阶段，发动机的转速，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好，就有可能导致失败。” 最初让研制团队备受打击的是，发动机样机研制出来后，其试车结果连续4次均遭失败：两次起动爆炸，两次燃气系统烧毁。 周利民说，这些对整个研制队伍、设计队伍信心打击非常大，很多人做梦都梦见爆炸的场景，吃不下饭，睡不好觉。 |
