長征五號運載火箭

中国发射载具

长征五号运载火箭(缩写:CZ-5)是中国航天科技集团公司研制的低温液体燃料火箭,總設計師為航天科技集团一院的李東。长征五号,属于长征五号系列火箭,是中国研发的第一款大型运载火箭,屬目前长征系列运载火箭中最为强大的型号,其地月转移轨道运载能力达到8吨[2]地球同步轉移軌道最大运载能力14噸[3],200千米近地轨道标称运载能力25吨[4],較中国长征三号乙火箭运载能力提升了2.5倍。是中國现役起飛質量最大、芯级直径最粗、運載能力最強的火箭。[2]

长征五号运载火箭
长征五号遥二火箭转场.jpg
长征五号
用途大型运载火箭
制造商中国航天科技集团公司(CASC)
39°06′10″N 117°30′05″E / 39.102755°N 117.501410°E / 39.102755; 117.501410
制造国家 中华人民共和国
外型及质量参数
高度56.97米
直径5米
质量854.5吨(满燃料无载荷)
级数2级
酬載量
GTO有效载荷
质量14.5吨
MTO有效载荷
质量CZ-5:15吨
TLI有效载荷
质量9.4吨
GEO有效载荷
质量CZ-5/YZ-2: 6吨
MEO有效载荷
质量CZ-5/YZ-2: 7吨
相关火箭
本系列长征五号系列运载火箭
相似型号德尔塔-4重型运载火箭
阿丽亚娜-5运载火箭
发射历史
现状现役
发射场文昌航天发射场一号发射工位
19°36′53″N 110°57′04″E / 19.614691°N 110.951004°E / 19.614691; 110.951004
总发射次数5
成功次数4
首次发射2016年11月3日
著名载荷天问一号
嫦娥五号
助推器
助推器數4枚
高度27.6米(91英尺)
直径3.35米(11.0英尺)
总重156,600公斤(345,200磅)[1]
燃料重量142,800公斤(314,800磅)[1]
发动机YF-100发动机
单发推力2×1199.19千牛(海平面)
2×1339.48千牛(真空)
比冲2942米/秒(海平面)
3286.2米/秒(真空)
推进时间173秒[1]
燃料液氧/煤油
第一级
高度33.16米(108.8英尺)
直径5米(16英尺)
总重186,900公斤(412,000磅)[1]
燃料重量165,300公斤(364,400磅)[1]
发动机YF-77发动机
单发推力2×518千牛(海平面)
2×700千牛(真空)
比冲3106 米/秒(海平面)
4197米/秒(真空)
推进时间492秒[1]
燃料液氧/液氢
第二级
高度11.54米(37.9英尺)
直径5米(16英尺)
总重38,700公斤(85,300磅)[1]
燃料重量32,000公斤(71,000磅)[1]
发动机YF-75D发动机
单发推力2×88.36千牛
比冲4340米/秒
推进时间700秒(分二次啟動)[1]
燃料液氧/液氢
上面級(可選) – 远征二号
直径3.8米(12英尺)
发动机YF-50D发动机
单发推力2×6.5千牛
比冲3150米/秒
推进时间1105秒
燃料四氧化二氮/偏二甲肼

截至2019年,长征五号是中国研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程,新技术比例达到95%[5]。长征五号为二级半构型,总长57米,芯级直径5米,采用2台50吨推力液氢燃料火箭发动机,捆绑4个3.35米直径助推器,共配有8个120吨推力煤油火箭发动机,起飞质量约为870吨,10台发动机总计可提供1060吨推力。与使用有毒肼基燃料的长征二号长征三号不同,长征五号采用液氧和煤油燃料,发射后产生的二氧化碳和水不会对环境造成污染。[6][7]

历史编辑

长征五号早於1986年在863計劃支持下开展前期论证和攻关,2001年5月国防科工委开展预先研究。2000年至2001年,120噸級液氧煤油發動機YF-100及50噸級液氫液氧發動機YF-77先後开始立项研制。在6年的可行性研究之后,长征五号系列火箭于2006年10月立项。长征五号於當時的代号為长征五号E构型,為系列當中最強的型号,主要目标是满足在未来20-30年同步转移轨道及深空探測的大型有效载荷的发射要求。2016年11月3日,長征五號首次發射成功。

發射記錄编辑

飞行次序 火箭序号 任务代号 上面級 起飞时间(UTC+8 发射工位 有效载荷 卫星轨道 发射结果
1 遥一 07-W2 远征二号 2016年11月3日
20時43分13秒998毫秒
文昌航天发射场101发射工位 实践十七号卫星 地球静止轨道 成功[8]
2 遥二 07-W3 不適用 2017年7月2日
19时23分23秒425毫秒
文昌航天发射场101发射工位 实践十八号卫星 超同步轉移軌道 失利[9]
一级液氧泵损毁
3 遥三 07-W4 不適用 2019年12月27日
20时45分10秒526毫秒
文昌航天发射场101发射工位 实践二十号卫星 超同步轉移軌道 成功[10]
4 遥四 不適用 2020年7月23日
12时41分15秒167毫秒
文昌航天发射场101发射工位 天问一号 地火转移轨道 成功[11]
5 遥五 07-W7 不適用 2020年11月24日
04时30分21秒806毫秒
文昌航天发射场101发射工位 嫦娥五号 地月转移轨道 成功[12]
成功率:80%

遙一编辑

2016年8月16日,长征五号首枚火箭进行了出征仪式。生产任务、总测工作由天津运载火箭生产基地完成。[13]於8月26日從天津港啟航,經過6個晝夜航行,9月1日抵達海南文昌清瀾港碼頭。10月28日上午长征五号被垂直轉运至海南文昌航天發射場發射區。长征五号/远征二号上面級(CZ-5/YZ-2)原定於北京时间11月3日下午6點發射,及後助推器液氧排气管道出现问题、发动机预冷过程出现意外及数据传输異常等問題,延迟至晚上8點43分13.998秒升空首飛。[14][15]长征五号运载火箭配置“远征二号上面级”、装载“实践十七号卫星”成功完成首次发射任务[14],这也是长征系列火箭执行的第238次发射。[16]11月4日2點55分,上面级完成任务,卫星与之分离進入预定轨道。本次发射中国首次实现运载火箭直接将卫星送入地球静止轨道。11月22日卫星成功定点。

遥二编辑

2017年7月2日,长征五号遥二火箭搭载实践十八号卫星发射升空,之后飞行出现异常,发射失利[9]。这是长征火箭执行的第250次发射。事后调查确认失败原因为芯一级液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置在复杂力热环境下,局部结构发生异常,致使发动机推力瞬时大幅下降[17]。2017年10月,中国国防科工局协调中国国家海洋局调遣蛟龙号载人潜水器在火箭坠毁海域尝试打捞残骸,但未成功。[18]

遥三编辑

2019年10月22日,长征五号遥三运载火箭由中国卫星海上测控部所属远望21号、22号船组成的火箭运输船队,从天津港启航,于10月27日安全运抵海南文昌清澜港,经过公路运输后到达文昌航天发射场,开始进行一系列后续的装配和测试工作[19]。长征五号遥三运载火箭於2019年12月21日轉運至發射台[20],2019年12月27日成功发射,将实践二十号卫星送入超同步转移轨道。[21]

遥四编辑

长征五号系列火箭的第一次应用性发射即为天问一号火星探测任务。此次任务也是中国大陆自东方红一号发射以来的第一次行星际飞行任务,用于此次任务的YF-77引擎于2020年1月19日完成100秒校准试车[22],而探测器则于同年4月24日,被命名为天问一号。星箭组合体于7月17日转运至文昌发射场101工位,在对箭体完成检查之后开始低温燃料加注[23]

2020年7月23日12时41分,中国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭携中国第二次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空,383秒后,星箭组合体离开大气层,整流罩被抛离,一级关机时间与遥三相同,T+708秒,二级一次关机,滑行952秒后二级二次点火,开始火星转移变轨,飞行2086秒后,二级二次关机,在调整姿态后进行器箭分离,此时天问一号高度已经达到470km,2530秒后太阳翼展开成功。[24][25],这是中国第一次完全自主实施的火星探测任务,也是第一次行星际飞行任务。

2021年2月10日,天问一号顺利实施近火制动,成功进入环火轨道,成为中国第一颗人造火星卫星[26]。北京时间5月15日7时18分,天问一号着陆器携带祝融号火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,中国成为第二个完全成功着陆火星的国家[27]

遥五编辑

2020年11月24日4时30分,在中国文昌航天发射场,“长征五号”遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器,顺利将探测器送入预定轨道,开启中国首次地外天体采样返回之旅。长征五号遥五运载火箭发射升空后,先后实施了助推器分离、整流罩分离、一二级分离以及器箭分离等四次分离。

“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成,后续在经历地月转移、近月制动、环月飞行后,着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离,轨道器携带返回器留轨运行,着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆,按计划开展月面自动采样等后续工作[28]


計划中编辑

飞行次序 火箭型號 火箭序号 上面級 预计起飞时间(UTC+8) 发射工位 有效载荷 卫星轨道 发射结果 消息来源
五號 2023年 文昌航天发射场一号工位 嫦娥七号 地月转移轨道
五號 2024年 文昌航天发射场一号工位 嫦娥六号 地月转移轨道
五号 2027年 文昌航天发射场一号工位 嫦娥八号 地月转移轨道

全球現役大型运载火箭性能比较编辑

現役大型运载火箭参数对比(截至2022年7月)
国家 型号 运载能力(吨) 起飞重量(吨) 发射价格(万美元) 运载系数(%) 成本/载荷(万美元/吨) 首飞年份 发射成功率 发射总数
近地轨道 同步转移轨道 近地轨道 同步转移轨道
  美國 三角洲4號重型運載火箭 28.79[29] 14.22[30] 733.4 35000[29] 3.93 1.94 1216 2004 92.31% 13
  中国 长征五号运载火箭 N/A[31] 14.5[32] 854.5[31] 10000 N/A 1.67 313 2016 80% 5
  中国 长征五号B运载火箭 25[31] N/A 837.5[31] 2.98 N/A 2020 100% 3
  俄羅斯 安加拉A5運載火箭 24.5[33] 5.4/7.5[33] 790 10000[34][35] 3.10 0.68/0.95 408 2014 66.67% 3
  俄羅斯 质子M型运载火箭 23[36] 6.92[36] 705 6500[37] 3.26 0.98 283 2001 90.18% 112
  美國 猎鹰9号 v1.2(不回收) 22.8[38] 8.3[38] 549[38] 6200[38] 4.15 1.51 263 2015 100% 147
  歐洲 阿丽亚娜5号ECA 20 10.865 777 17800 2.57 1.40 890 2002 97.5% 80

注释编辑

参考资料编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 林晓弈. 长征五号遥三运载火箭的飞行手册. 微博. [2019-12-28]. (原始内容存档于2021-07-25). 
  2. ^ 2.0 2.1 技术解读. zhuanti.spacechina.com. [2018-02-18]. (原始内容存档于2016-11-15) (英语). 
  3. ^ Space.com staff. China Tests Powerful Rocket Engine for New Booster. Space.com. 30 July 2012 [2016-11-10]. (原始内容存档于2016-11-06). The more capable Long March 5 rocket is expected to help the country achieve its goal of constructing a space station in orbit by the year 2020, as well as play a key role in China's future space exploration aims beyond low-Earth orbit. The rocket's maiden launch is expected to occur in 2014. 
  4. ^ (新华全媒头条)大块头有大智慧——解码长征五号大火箭-新华网. news.xinhuanet.com. [2018-02-18]. (原始内容存档于2016-11-04). 
  5. ^ “冰箭”冲天 中国挺进大火箭时代. [2019-08-20]. (原始内容存档于2019-08-20). 
  6. ^ 为啥长征五号是“大火箭”?-新华网. www.xinhuanet.com. [2018-02-18]. (原始内容存档于2018-02-19). 
  7. ^ “超低温运行”“二次启动”:长征五号火箭发动机取得重要突破-新华网. www.xinhuanet.com. [2018-02-18]. (原始内容存档于2018-02-19). 
  8. ^ 白国龙、任珂. 中国成功发射实践十七号卫星. 新华社. 2016-11-03 [2016-11-10]. (原始内容存档于2016-11-04) (中文). 
  9. ^ 9.0 9.1 长征五号遥二火箭发射失利. 中新网. 2017-07-02 [2017-07-02]. (原始内容存档于2017-07-07) (中文). 
  10. ^ “胖五”归来!长征五号运载火箭成功发射实践二十号卫星. 新华网. 2019-12-27 [2019-12-27]. (原始内容存档于2020-10-30). 
  11. ^ 我国首次火星探测任务发射成功 迈出深空探测崭新一步--科技--人民网. scitech.people.com.cn. [2020-07-23]. (原始内容存档于2021-01-22). 
  12. ^ “嫦娥五号”探测器发射圆满成功 开启我国首次地外天体采样返回之旅. scitech.people.com.cn. [2020-11-24]. (原始内容存档于2021-01-16). 
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  15. ^ 科技日报. 长征五号总师揭秘起飞前惊魂163分钟. 凤凰资讯. 2017-05-28 [2017-05-28]. (原始内容存档于2017-05-28). 
  16. ^ 长征火箭第238次发射 这次填补了一项国内空白. 凤凰卫视. 2016年11月3日 [2016-11-12]. (原始内容存档于2016-11-07) (中文(简体)). 
  17. ^ 余晓洁. 长征五号遥二火箭飞行故障调查完成 今年底将实施长征五号遥三火箭发射. 新华网. 2018-04-16 [2018-04-16]. (原始内容存档于2018-04-16) (中文). 
  18. ^ 长五,这两年你经历了什么?. 中国航天报. 2019-12-27 [2019-12-27]. (原始内容存档于2020-06-04) (中文). 
  19. ^ 施歌. 长征五号遥三运载火箭运抵海南文昌 将择机发射. 新华网. 2019-10-27 [2019-10-27]. (原始内容存档于2020-12-27) (中文). 
  20. ^ 長征五號遙三運載火箭 預計年底前後擇機試飛. 2019-12-21 [2019-12-22]. (原始内容存档于2019-12-22). 
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  22. ^ Long March-5 Y4 rocket engine tested. SciNews. [2020-01-23]. (原始内容存档于2020-12-27). 
  23. ^ 天问一号 抵达发射场,中国首次火星探测任务将启动. 澎湃新闻. [2020-07-14]. (原始内容存档于2020-12-27). 
  24. ^ 天问一号发射纪实. 我们的太空. [2020-07-31]. (原始内容存档于2020-10-01). 
  25. ^ 回放 中国首次独立火星探测任务 长征五号 天问一号. 三年一直播. [2020-07-23]. (原始内容存档于2020-12-27). 
  26. ^ 胡喆、蒋芳. 权威快报丨天问一号进入火星轨道. 新华网. 2021-02-10 [2021-05-21]. (原始内容存档于2021-02-10). 
  27. ^ 我国首次火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星 习近平代表党中央、国务院和中央军委致电祝贺 韩正在北京观看着陆情况. 新华网. 2020-05-15 [2021-05-21]. (原始内容存档于2021-05-21). 
  28. ^ 嫦娥五号探测器发射成功 开启我国首次地外天体采样返回之旅. [2020-12-12]. (原始内容存档于2020-12-27). 
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