作为我国新一代运载火箭中第一个立项研制的型号，长征五号运载火箭是一枚全新研制的火箭。长征五号研制团队在多项重大技术难题的攻关中，创造性地提出全新方案、采用新技术、全面系统综合和优化，突破了以12项重大关键技术为代表的247余项关键技术，核心技术具有完全的自主知识产权，新技术比例几乎达到100%。而在国际上，新型火箭、卫星飞船研制采用新技术的比例一般不超过30%。

很多技术源于长五，却在长六、长七上首先应用，比如液氧煤油发动机技术、“新三垂”测发模式、全三维数字化设计等。长五的“一个系列、两种发动机、三个模块”的设计思路也都在长六和长七火箭中得到充分体现。

长五与多个型号共享创新成果，牵引新一代运载火箭的系列发展。

顶层设计搭框架 推行产品系列化

“新一代运载火箭是按照系列化、组合化、模块化思想进行设计的，从国家最高层面规划我国运载火箭的整体发展，尽可能多地采用通用技术，降低研制成本。”长五总设计师李东说。

在长征五号运载火箭研制初期，型号团队进行了我国运载火箭研制史上首次全寿命、全要素的研制策划工作，对型号研制的技术、经济、进度、风险管控、保障条件等全要素进行全面综合分析和评价，形成了完整的研制策划，为新型运载火箭研制此类复杂系统工程的管理，开创了新的工作模式。

长五采用总体优化技术，首次实现6种构型同时开展总体设计，在我国运载火箭研制史上首次将先进的产品化思想成功应用到技术设计、基础建设、工装制备等各个方面，为从低轨道到高轨道的运载能力跨越式提升奠定了坚实基础，使运载火箭系列化设计与发展的思路在工程实践中得到了最好应用。

型号团队突破大量新型运载火箭的核心关键技术，不但确保了长五的成功研制，还牵引出以长五核心技术为基础的我国新一代运载火箭的若干构型。目前，这些构型火箭已成功立项，正在开展工程研制，同时为我国未来更大的运载器，包括载人登月用百吨运载能力的重型货运火箭及大型载人火箭，奠定了坚实的技术基础。

运载能力大跨越 材料工艺齐头进

作为全面提高我国运载火箭整体水平和能力而研发的高性能新一代运载火箭，长五是我国今后30~50年保持进入空间能力的主力火箭。在新一代运载火箭研制的10年时间里，长五科研人员也在不断探索航天材料及工艺技术领域的更高水平。

长五的5米直径大型箭体结构为我国运载火箭首次采用，是火箭实现运载能力重大跨越的基础，设计、制造、试验难度极大。

为实现这种箭体结构，长五团队成功生产出我国最大的5米直径贮箱高精度全自动大型焊接设备，实现了搅拌磨擦焊技术在火箭贮箱生产中首次应用，制造出难度极大的直径5米、全长21米的大型液氢贮箱，是我国目前最大的运载火箭结构件。

5米贮箱采用工艺性好的球冠底形状，取消了锁底焊结构，工艺性、可制造性大大提高，为我国火箭史上的首创。

为减轻重量，箱体最薄的地方只有几毫米。研制这样直径的薄壁低温贮箱，对于中国航天人也是第一次，而且采用的铝合金材料也是全新的，这意味着以往小直径低温贮箱的研制经验无法复制。

研制团队历经3年试验攻关，通过改善受力设计和焊接工艺的综合办法攻克了储箱焊缝裂纹的工艺难题。2015年4月，改进后的长五所有的低温推进剂贮箱都经过了压力考核，而且强度比原来提高了60%。

中国文昌航天发射场地处沿海地区，一年四季高温潮湿，必须对火箭箭体开展海洋盐雾和湿热环境防护，同时箭体在飞行上升段受到强烈的气动加热，也对箭体表面的防热提出了更高要求。

型号团队通过研制箭体表面三防漆、四防漆等产品，解决了箭体外表面防静电、防盐雾、防湿热、防霉菌多种功能一体化等关键问题，为“大火箭”涂上了“防晒霜”。为解决箭体结构上升段防热问题，他们研制出大热流高时长防热烧蚀复合涂层体系，给长五穿上了“多功能防护外衣”，为火箭地面及飞行状态稳定提供了保障。

长五使用超低温液氢、液氧作为推进剂，加注推进剂后火箭结构温度会急速下降，与使用环境存在200多度的温差，需对低温贮箱进行有效的绝热防护。

为此，科研人员研制了密度极低的闭孔泡沫塑料绝热材料，实现长五4个大型低温贮箱绝热材料喷涂和加工过程的自动化；同时，针对泡沫材料低温情况下可能吸潮的情况，开展了泡沫塑料吸湿增重研究，证明了低温贮箱泡沫绝热材料完全满足长五低温环境的要求，为火箭穿上了“保暖内衣”。

大火箭有强心脏 绿色环保大推力

大火箭离不开大推力。长五立起来近20层楼高，起飞质量约870吨。要托举这么重的运载火箭，需要大推力发动机。长五全箭起飞时总推力超1000吨，而我国现役火箭发动机单台推力最大只有70吨左右，托举“大火箭”难免“心有余而力不足”。

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五4个助推器上，4台全新研制的氢氧发动机在一级和二级火箭上各装配了2台。

长五火箭上配备的3种全新大推力发动机均采用无毒无污染的推进技术，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”和“比冲性能最高的火箭发动机”3个桂冠。

其中，120吨液氧煤油发动机推力大、比冲高，已成为我国新一代运载火箭各个不同构型火箭共用的基础动力装置，在之前长征六号、长七火箭首飞任务中，均有出色表现。“ 研制这种发动机就像攀登珠穆朗玛峰。一些外国专家说，即使我们设计出来，也不可能把它制造出来。”中国航天科技集团公司六院副院长周利民回忆道。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、一百多种新工艺一一被攻克。

此外，长五采用的50吨级液氧液氢发动机技术在国际同类发动机中处于先进水平，8吨级膨胀循环先进上面级液氧液氢发动机技术可以大大提高发动机的自身可靠性，为我国首创。上述3型新型发动机的研制，使我国运载推进技术水平大幅提高。

智慧大脑高可靠 遥测传输高速率

长五虽然采用全新技术，研制复杂程度超过以往任何一个型号的长征系列火箭，但它的设计可靠性却是最高的。

“长五设计可靠性达到了0.98。”长征五号副总设计师娄路亮说。为达到0.98的高可靠性，长五采用了总路线技术的系统级冗余控制系统技术，是我国运载火箭研制史上第一次全面采用系统级冗余技术。其核心控制仪器均采用三取二冗余技术，成功解决了冗余判断。所谓“三冗余”，通俗地讲就是有3个同样的仪器互为备份。而故障隔离等技术使长五的控制系统技术水平、可靠性处于国际先进水平。

此外，长五的10Mbps高码率遥测数据传输与综合技术，成功解决了我国首次在沿海发射场无法实现传统磁记录器陆上回收后大容量数据的无线传输问题。其遥测数据量、码速率、箭上可视图像传输、天基测控与地基测控融合等技术，均使我国运载火箭遥测技术水平大幅提升，跻身国际前列。

“新三垂”提效率 保证火箭接地气

新一代运载火箭发射场位于海南文昌，为适应当地台风、热带气旋的气象特点，需要缩短火箭在发射阵地的停留时间，火箭采用“新三垂”的测发模式，即垂直组装、垂直测试、垂直转运。

火箭在技术中心垂直组装到发射平台上进行系统测试，测试完成后由活动发射平台携带火箭及有效载荷转运到发射阵地。

转运过程中，除火箭自身的技术状态保持不变外，火箭与地面测试发射设备连接接口不变，简化发射中心的相关系统及设备的测试工作，减少了火箭在发射中心的测试时间，优化了火箭及有效载荷的操作环境。

这种发射流程对火箭转运设备——活动发射平台，提出更高的要求。火箭测发控设备及加注、供气等需要的发射支持系统都集成在发射平台中，保证火箭在转运过程中状态不变。

长五所使用的大型活动发射平台在我国首次将脐带塔与活动发射平台合一，火箭测发前置设备处于发射平台内，大大提高了火箭测试准备过程中的一致性、效率和可靠性，使我国运载火箭地面支持技术的水平大幅度提高，处于国际先进水平。

根据新一代运载火箭总体测发流程的要求，发射平台除了具有承载加注前后的运载火箭、配合火箭瞄准进行垂直度调整、排导火箭起飞过程燃气流外，还设置有用于实现火箭从技术厂房到发射阵地间转运功能的行走系统，用于实现转运过程状态保持功能的脐带塔及摆杆系统，同时将火箭前端设备、供气系统等集成于发射平台上。

数字化三维智造 掀起新技术革命

长五不仅块头大，而且技术新，这就意味着它比长征火箭家族任何一个型号都要复杂。以往长征火箭使用零部件最多几万个，而长五使用零部件达十几万个。它的设计量是以往火箭的3.5倍以上。

长五研制团队首次在型号研制中全面推进全新全数字化设计手段，引进三维数字化设计工具，细到每一个螺钉的大小和位置都能一目了然。这在当时是个大新闻，对火箭传统生产制造来说是颠覆性的改造，构建了我国运载火箭研制历史上第一个全三维数字火箭，开创了火箭型号数字化研制的先河。

“开展数字化设计工作最大的好处就是把所有的模型都建立成为三维的，这样大幅缩短了我们工作量。举个例子，传统火箭要做一个装配的话，必须得把所有的产品全都生产制造出来才能进行实体装配，确认这些产品之间是否是合适的。但是对于长五来说，有了三维模型设计以后，我就进行全数字化的三维装配工作，这样就可以节省掉一个实物装配的工作量，大幅提高了我们的效果和效率。”长征五号总体主任设计师何巍介绍。

该团队还实现了数字化模装替代实物模装，完成了型号数字化设计、数字化分析、数字化试验的三大数字化工作，大大缩短了研制周期，同时还节约了研制经费。

“长五的研制不仅标志着长征系列火箭的升级换代，而且带动了整个研制平台和产业链的更新，除了确保了火箭运载能力目标和其他设计指标的实现，也拉动长六、长七等新一代运载火箭的成功研制，使中国运载火箭的整体技术水平向前迈进了一大步。”中国航天科技集团公司副总经理杨保华表示。（崔恩慧）