1000多吨的起飞推力、5米直径的芯级，长征五号用最直接的方式亮出了自己大火箭的身份，使其与美国德尔塔、欧洲阿里安、俄罗斯质子号等火箭并驾齐驱，而这强劲的“底气”来自装配在4个助推上的8台120吨液氧煤油发动机和安装在火箭芯级上的两台50吨氢氧发动机。

长征五号火箭总设计师李东以120吨液氧煤油发动机为例介绍，这款发动机产生的最高压强达500个大气压，能把上海黄浦江的水打到5000米高度的青藏高原。两种发动机联合秀“肌肉”，让深空探测不再遥不可及。

掌控“生命曲线” 并联试车定乾坤

1990年，长二捆火箭发射成功，当时近10吨的运载能力不容小觑，已满足中国航天发射需求，但中国航天人并没有低头走路，他们将目光投向了未来。

当时还地处陕西宝鸡深山中的中国航天科技集团公司六院，开始组织研发一种无毒绿色的新动力。自此，120吨液氧煤油发动机的研制方案登场了。

“1991年，研究生一毕业，我就到沟里（067基地）去研究这个（发动机）了。”25年来，长征五号副总设计师陈建华把青春献给了液氧煤油发动机，“方案是世界最先进的，与老一代发动机的设计思想完全不一样，师傅们都没法带着干，我们就慢慢了解、琢磨。当时还有很多人认为我们做不出来。”

团队花了7年时间完成图纸设计，但当时的技术基础让设计“变现”遭遇了尴尬。在零经验的前提下，设计人员和工艺人员一起研究、试制。

有些槽，机器铣不到位，技师就一点点刻，像雕花一样。“记得有个关键件，只有六院7103厂的老师傅曹华桥和曹玉玺能加工出来，大家都称他们为‘ 曹大师’。”陈建华回忆，“ 大家不断学习、摸索，所以发动机研制也培养了很多技能很高的技师。”

2001年，经过精雕细琢的第一台发动机固定到了试车台上。大家无法再打造这样一个“独一无二的艺术品”，因此称之为“独生子”。

点火后，发动机发出“咣当”一声巨响，不少人以为爆炸了，指挥员李伟民瞬间按下停止按钮。在大家惊魂未定时，情节发生了转折：发动机完好，成功获得试验数据。

“现在我们看发动机试车都很淡定了，但那会儿液氧煤油发动机的阵势大家都没见过，吓了一跳。”按下停止按钮的李伟民现在已经成为六院165 所副总设计师，回忆起当年的情景仍历历在目。

试车成功鼓舞了士气，也让发动机于2001年转入初样研制。然而，第二台发动机上台一点火就炸了。

研制时间紧张，研发团队抓紧分析，仔细研究试验曲线，开展仿真分析，研究机理，加紧加工新的发动机。让人始料未及的是，新发动机点火后再次意外爆炸。

“发动机点火后，推力在极短的时间内由0吨增加到120吨，每个参数会形成一条曲线，如何找到并控制住那条安全曲线有很深的学问，那是发动机启动的‘生命曲线’，非常难，因为在燃烧过程中各个组件都在急剧变化。”陈建华说，“如果再失败，项目就要下马了，所以第二次爆炸后，我们都不敢动了。”

研制工作陷入困境。士气受到重挫的团队中，很多人情绪跌至谷底，甚至变得烦躁起来。

大家憋着一股劲儿各负其责找原因，他们仍不相信一些质疑声中的“不可能”。一个月后，大家在“枝叶繁茂”的故障树中找到了原因，但问题也随之而来：敢不敢再来？爆炸的巨响让大家心有余悸。

时任六院院长的雷凡培将责任揽到自己头上，同时鼓励大家继续前行。半年后，团队决定继续往前走，大家心里有了底，但之前失败的阴影仍笼罩在心头。2009年12月，发动机转入试样阶段，高工况运行正常。

转年11月11日，发动机进行了双机并联试车，并取得成功。在前进的路上，大家找回了自信。

最美助推斜头锥 为伊消得人憔悴

熟悉长征系列火箭的人一眼就看出了长征五号火箭助推的与众不同——斜头锥设计。

“就像高铁的车头，斜头锥能让火箭的气动性更好，阻力减少就意味着推力增加，也使箭体更加美观。”长征五号助推主任设计师李泯江介绍。

长征五号火箭助推采用斜头锥设计

美丽并不简单：助推一共需要5万多个标准件，而头锥是现役火箭里最复杂的结构件之一。头锥和直筒段通过一个椭圆框连接，但并不像在纸上画个圆弧那样简单，加工时要应对不对称、厚薄不匀等因素，需要大量锻件、机加件。头锥在装配时，需要七八套精度较高的型架支撑，而现役火箭一两套就足够了。

“先前生产一个斜头锥需要七八个月，现在能控制在三到四个月。”长征五号助推模块总装工艺师张游一手握拳抵在另一只手的掌心，“目前，头锥成了八院149厂的拳头产品。”

长征五号助推总体结构负责人吴小军说：“长五靠助推支撑‘站立’，让助推受力变成了‘偏心’的。助推的不同位置受力不同，就不能用之前的方式安装了，增加了难度。”仅调研连接芯级和助推的承力接头就花掉团队一年多的时间，而加工接头部件直接提升了149厂的机加能力，被称为一宝。

在舱段总装中，所要安装的120吨液氧煤油发动机是目前推力、质量、体积最大的，安装调节精度可控制在1度。

“绑得牢、站得稳、点得着、分得开”是对助推的要求，而相关验证试验大过了预想。助推静力试验中，整个助推20多米，很多单位因试验规模过大而拒绝接单。

长五第一次做偏置集中力试验时，并没有合适高度的承力墙。李泯江说：“这个过程我们有过归零。摸底试验没通过，蛮难的。”

安装气瓶时，团队用放大镜检查密封面，用内窥镜检查管路，并进行声像记录，四个助推照片达2万多张。在28项复查中，前后方研制人员配合，仔细查看每一张照片，如履薄冰。

2013年6月底，长五助推试车成功，这也是当时亚洲吨位最大的动力系统试车。

鏖战“氢”与“氧” 成功之路百战多

1986年，关于大运载火箭配什么发动机，各方已经开始研讨了。1996年，在“863计划”的支持下，按照低成本、高可靠的理念，50吨氢氧发动机开始了关键技术预先研究。到2001年底，高压多级氢涡轮泵等关键技术获得突破，发动机转入工程研制。

“这是我国第三型氢氧发动机。”长征五号副总设计师王维彬于1986 年参加工作，曾参与我国第二型氢氧发动机的研制，“后来参数做了调整，真空推力由50吨提升到70吨，比预研提高了40%，近9倍于现役氢氧发动机的推力。”

长征五号火箭芯级发动机吊装

大推力发动机各项指标提高，需要研制能在液氢条件下使用的高强度材料，而寻找新材料和工艺的过程耗费了大量时间，其中两个组件让团队揪心了十几年。

这其中，低温钛合金叶轮裂纹、掉块问题2009年得以解决，氢涡轮泵低温重载轴承完全解决问题则是在2012年。

2004年，新的试车台建成，一次能试车500秒，研制节奏越来越好。然而正在团队大呼过瘾之时，一个大问题又开始拷问团队。

“已经历过9次成功试车，却突然出现燃烧不稳定，0.2秒到0.3秒，发动机瞬间就坏了，一个平的面板上鼓起一个大包。”王维彬说。

针对燃烧“脉象紊乱”，专家紧急“会诊”，然而采取的一些措施并不奏效。经过反复研究，燃烧室耦合振动问题被锁定。在随后的两年里，团队在试车和失败中寻找解决方案，终于通过加挡板、分区燃烧，错开了频率，解决了问题。

“共振的破坏力很大。当时美国登月用的土星五号火箭液氧煤油发动机出现了相似问题，他们做了大量试验，而我们攻克这一难关也花了不少的代价。”王维彬说，“国外解决这个问题，一般采取两个措施。咱就用了一个，方法很简单，但小方能治大病，还没有副作用，不影响发动机比冲。”

六院北京11所主推进发动机部件设计部主任颜勇回忆，当初大家并不考虑共振，这源于国外的经典报告，即氢氧发动机不采取防止燃烧不稳定的措施也无影响。另外一个报告记录只要氢的温度大于零下218度就没问题。

经过反思，团队吸取了教训——不照搬理论。没有放之四海而皆准的理论，实践不能省。也正是在失败与分析的不断循环中，中国航天对50吨氢氧发动机的研究更加深入、透彻。

一波刚刚平息，一波又来侵袭。2013年，试车点火后，发动机突然着火，系统立即自动关机。结果，半个发动机被烧毁，在场的研制人员被惊呆了。

经过归零发现，一个隔离氢氧的部件有微小的疏松，就像冻豆腐有微小的孔，让氢和氧渗漏“ 见面了”，着了火，3000度的高温将发动机烧毁。后来，这个零件改用更加可靠的方式生产，问题得以解决。

曲折的路走到了2015年。8月的一天，国务院副总理马凯到六院101所亲眼见证了长五动力系统的完美表现。长征五号副总指挥曲以广回忆：“当时，我们称其为一大战役。所以赢下后，整个队伍士气大振。”

如今，除了“没有动力，航天就走不远”，“发动机研制人员心理素质好”也成为了共识，因为大发动机研制风险大、周期长，还要面对爆炸等突如其来的失败，严重消耗时间和精力。

在长征五号总指挥王珏看来，如今两款发动机的配合让中国在未来的载人空间站、探月工程三期以及火星探测上都更有底气。（王旭/文 何超/摄）