——长征五号运载火箭十年艰辛研制

11月3日傍晚，苍茫的夜色向海平面延伸过去，给中国文昌航天发射场蒙上了一层静谧的薄纱。巨大的轰鸣声忽然袭来，由中国航天科技集团公司抓总研制的我国新一代大型运载火箭长征五号飞升起来。那团烈焰让刚刚藏进夜里的世界突然在壮丽的光芒中显现，海面上荡漾起灿烂的金波。观看发射的人群中不时发出惊叹声，因为他们感到了脚下的震动。

近20层楼高的长征五号，起飞推力超过1000吨，这足够让10架波音747齐飞，而25吨级的运载能力几乎可将3个天宫二号同时送入太空。长五是目前运载能力亚洲最大、世界一流的火箭，直径由中国现役火箭最大的3.35米扩大到空前的5 米。这增加的1.65米放在地面上，我们两步便可跨过，而长五研制团队整整走了10年。

“胖五”头脑清醒 会跳芭蕾

长征五号运载火箭成为国家项目是在2006年10月，如果从前期论证和攻关算起，可追溯到30年前的国家863计划。

火箭运载能力大，要靠大发动机和大结构。长五总指挥王珏介绍，由长五项目牵引出的120吨液氧煤油发动机和50吨氢氧发动机在上世纪90年代初已开始研制。让火箭装更多推进剂，要么将火箭做长，要么做粗。考虑到细长结构不够坚固，专家们选择了大直径。

直径扩展到5米，对于火箭研制来说，是革命性的。正如长五总设计师李东所说，长五从设计、仿真、制造到地面各种试验都变了。全箭采用247项核心技术，新技术比例几乎达到100%。国际上研制新型火箭，包括卫星飞船，采用新技术比例一般不超过30%，所以长五是真正的跨代产品。

直径增大的长五个子不到60米，和现役火箭差不多，显得“ 又萌又胖”，因此获得了“胖五”的昵称。

“长五胖，但不笨。”长五副总设计师李学锋的自信来自五项世界首创的控制技术：发动机联合摇摆、大型运载火箭实时卸载+主动导引+预测关机的复合控制、助推器多点支撑起飞主动抗漂移控制、大推力发动机精准关机控制和大型液体运载火箭飞行控制与燃料利用集成的数字化网络构架。

李学锋意识到业余的听众已经坠入云里雾里，便深入浅出地说：“控制系统每20毫秒计算一次，是火箭的大脑。这些技术能让长五在飞行中‘头脑清醒’，按预定路线飞行，在规定位置做规定动作，还能根据情况随机应变，闪转腾挪。”

在研制路上，一场场激烈的讨论让大家红过脸，也擦出了灵感的火花，并由此诞生出新三垂测发模式、脐带塔发射平台等方案。与现役火箭中间芯级支撑地面“拎着”4个助推不同，长五箭体采用了运载能力更强的前捆绑主传力结构，即箭体芯级悬空，靠4个助推支撑整个箭体，像芭蕾舞踮脚的舞姿。

李东介绍，以往长征火箭使用的零部件最多几万个，而长五达到了十几万个。设计量是以往火箭的3.5倍以上。为了应对这个新挑战，研制团队采用了全数字化三维设计方法，细到每一个螺钉的大小和位置都能一目了然。

2008年，与长五研制并行推进的天津大火箭基地在一片盐碱滩涂上开工。长五副总指挥曲以广说：“当时我们往1700亩地上的水泡子里填土，建厂房。冬天没暖气，我们又搭起帐篷、蒙古包取暖，大家穿着羽绒服调试设备。”

长五使用了一整套全新的制造设备。2009年底，天津基地成功焊接第一个球形底，2010年打造第一个工艺短箱，2011年底交付第一个试验产品……图纸上的线条从厂房的一侧进入，从另一侧输出变为实物，组成长五的各种“器官”。

推倒重来现“高冷” “脉象紊乱”摸脾气

在大家的印象里，进入2009年后，大量试验逐步开展起来，整个研制队伍也进入了挫折最多的阶段，仿佛在海上遭遇暴风雨。这年3月，长五火箭转入初样阶段。

使用零下252.5度的低温推进剂让长五在性能上获得大幅提升，但难度也成正比例地提升。2012年6月的一天，5米直径贮箱低温静力试验正在北京进行，当载荷达到93%设计工况时，箱体突现出现裂痕。如果处在实际飞行中，这将导致箱体结构失稳，后果严重。

要推倒重来。听了这个消息，一些队员流下了眼泪，还有的喝起了闷酒。“在设计时，大家一克一克地减重，又考虑结构要牢固，做出来不容易，所以这次失败的打击很大。”谈起这段经历，王珏记忆犹新，“21米长的贮箱，壁厚不到3毫米，就像放大版的可乐易拉罐，一毫米的误差就会让传力方式发生变化。”

接下来的3年，团队从头开始，重新设计研制芯级的贮箱。长五因低温特点得名“冰箭”，但彼时则显得有些“高冷”。

“绑得牢、站得稳、点得着、分得开是对助推器的要求。”长五助推主任设计师李泯江介绍，“类似高铁车头的斜头锥设计，让气动性更好，也更美观。”

“这是目前中国最大的助推器，20多米长，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，研制历时六七年。做静力试验时，好多单位因为试验规模过大而拒绝接单。”谈起技术，长五助推模块总装工艺师张游打开了话匣，然而去年5月结婚的他，至今还没兑现跟妻子度蜜月的诺言。

2005年，已经历过9次成功试车的50吨氢氧发动机在点火后，突然出现燃烧不稳定现象，燃烧室壁板鼓出一个大包。发动机突然“脉象紊乱”，令人惊叹又匪夷所思。经过反复研究“会诊”，燃烧室耦合振动问题被锁定。两年后，团队终于通过加挡板，分区燃烧，错开了频率，解决了问题。

“一开始没有考虑到耦合振动，因为国外有个经典报告，说氢氧发动机不采取防止燃烧不稳定的措施也无影响，就像想不感冒，不用非要提前吃感冒药预防。”长五副总设计师王维彬1986年参加工作，曾参与我国第二型氢氧发动机的研制，“经过反思，大家吸取了教训，没有放之四海而皆准的理论，一定要亲自实践。”

全新氢氧发动机推力近9倍于现役氢氧发动机，研制节奏很难一把就摸准。2013年，发动机临近验收，国家国防科工局组织参观试车。试车现场，发动机突然“掉链子”，最后直接燃烧了起来，在场的研制人员惊呆了。王维彬说：“这相当于上了十几年学，参加高考，第一门就考砸了。这是最惨的一次。”

120吨液氧煤油发动机在西安同步推进。发动机曾连续4次试车失败，爆炸把团队的士气炸飞了。但没多久，他们咬咬牙，憋着劲儿继续点火试车，向前走。“这个发动机一度不被看好，我们从零开始，一直在摸索它的‘脾气’。”长五副总师陈建华1991 年研究生一毕业就到当时的067基地研制这款发动机。

2001年，没有任何相关经验的研制人员雕花般加工出第一台发动机。一路走来，到2013年，研制队伍尝尽了数次归零的苦涩。当年6月，长五助推双机并联，成功进行了当时亚洲最大吨位的动力系统试车。2015年、2016年，长六、长七两型火箭分别用首飞展示了液氧煤油发动机的优异性能。

王珏说：“弯路不会白走，这会使大家对问题的认识更加透彻，让队伍走向成熟，所以不断暴露问题的过程，也是获得提升的过程。”

终盼苦尽甘来 齐心向梦进发

2013年6月，长五火箭转入试样阶段。在研制路上不停拐弯的团队感到路况越来越好，加速的机会来了。

助推分离设计方案在两年内不断优化，在天津做了3次试验，十分顺利。控制系统开展半实物仿真，通过加载重量模拟火箭飞行实时工况，开展“冷试车”，技术愈发稳定。测量和软件系统有条不紊地验证超低温测量、

高码率和时序时间链方法等新技术。

长五副总设计师王晓玲说：“火箭软件规模越来越大。长三甲有几十个，长二F有100多个，长七有200多个，到长五就有300多个了，软件代码达到了430多万行。”

2015年，喜讯传来：结构研制团队改进了锻环、板材、设计的具体细节，结构问题解决了，大直径结构件工艺和原材料控制也都上了新台阶，一扫3 年前静力试验失败的阴霾。

同年8月的一天，国务院副总理马凯到集团公司亲眼见证了长五动力系统的惊艳表现，整个队伍的士气也因此大振。

在10米长的助推氧箱加工中，团队使用了搅拌摩擦焊工艺方法。这也是中国运载火箭首次通过自研设备在大型舱段上使用搅拌摩擦焊工艺，被称为得意之作。

长五助推总体结构负责人吴小军说：“由于助推受力方式变了，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团队的机加能力，被称为一‘宝’。”

“ 长五的研制使一些技术得以升级换代。此外，我们还把长征火箭历史上存在的一些薄弱环节重新梳理，替换了有缺点的材料，原来手动的基本都换成自动化，加入大量数字化设计手段。”李东说，“这些改进都已经在长六、长七上应用过，可靠性有一定的保障。”

集团公司董事长雷凡培在一次会议上指出，长征五号是我们近年来最具挑战性的一次发射。在发射场的最后阶段，面对这项国家任务，每个人都清楚自己所负责环节的风险点，尤其是技术负责人，在责任上，压力是无限的。

数据显示，有上万名航天人参与了长征五号的研制，研制生产各类产品19000台套，累计开展近7000次、1000余项地面试验。2016年初，长五试验队到中国文昌航天发射场合练时，曲以广通过统计发现，团队平均年龄32.8岁，给人以希望和寄托。

长征火箭的名字源于红军长征，在精神上一脉相承。在航天事业创建60周年和红军长征胜利80周年之际，首飞又赋予长征五号更多意义。

美国著名天体物理学家奈尔·德葛拉司·泰森在接受《时代周刊》采访时曾表示，关于宇宙，最令人震撼的是知识。我们是谁，来自哪里？面对人类的终极问题，长征五号将踏上通往月球、火星的新长征，成为一把指向数光年外，开启知识之锁的新钥匙。（王旭）