长征五号动力系统、箭载计算机均为“西安造”

　　12月27日20时45分，长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，2000多秒后，与实践二十号卫星成功分离，将卫星送入预定轨道，任务取得圆满成功。

　　长征五号是我国目前起飞规模最大、运载能力最强、技术跨度最大的一型运载火箭，采用3型12台全新研制的大推力发动机，主发动机均采用无毒无污染的推进技术，实现液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨越。

　　此次航天任务中，由中国航天科技集团有限公司第六研究院、中国航天科技集团有限公司第五研究院西安分院、航天四院等单位为代表的“西安航天科技”再立新功，闪耀太空。

　　记者了解到在长五遥三火箭上，共有30台来自六院的四型发动机，分别是8台120吨级液氧煤油发动机、2台50吨级氢氧发动机、2台9吨级膨胀循环发动机，18台作为辅助动力的姿控发动机。

　　为“胖五”造芯，到底难在何处？日前，记者采访了航天六院的相关专家，为大家讲解这些航天科技的奥秘。

　　氢氧发动机

　　“极冻”条件“造芯”

　　氢氧发动机之于“胖五”，到底是怎样意义的存在呢？用一个简单的比喻，如果把常规火箭和“胖五”比作两辆车，在携带同样的行李行驶同样的路程时，前者自重需要1000吨，而后者自重只要约600吨。而为“胖五”减负增力，液氢液氧推进剂功不可没。

　　就像一把双刃剑，液氢液氧带来了高性能，但它们极低的温度也给研制人员带来了不小的烦恼。

　　液氢温度低至-253℃，什么材料能经受住如此“极冻”呢？对氢氧发动机的研制来说，寻求适合的制造材料，本身就是一个难点。而且氢易燃、易爆。液氢稀疏，高压下极易泄漏，一不留神就起火、爆炸。

　　再来说加工和装配。发动机零组件众多，在动态组件和静态组件之间存在一定的间隙，常温和低温下，随着组件材料的热胀冷缩，这些间隙也在发生变化。给这些零组件留好“三八线”，就要靠设计师们深入了解各种材料的“脾气秉性”了。

　　液体推进剂在发动机燃烧室里燃烧，产生的燃气从发动机喷管高速喷出，其反作用力就能把火箭、卫星、飞船推向太空。速度越大，性能越大，发动机的推力就越大。但液氢本身密度很低，所以给液氢加压也很难。涡轮泵，就是给液氢加压的装置，它的转速必须提升到常规发动机的两倍以上，才能保证发动机的性能。

　　也正因如此，在低温高压高速大热流的严酷力热环境下，氢氧发动机一方面要经受-250℃的极严寒环境，另一方面又要经受3300℃的极酷暑环境，即经受着“冰火两重天”的巨大考验。除此之外，轴承、燃烧不稳定性、氧涡轮等多种问题也是研制中的难点。

　　问题的发生总是变幻莫测、时隐时现，近两年来，航天六院的设计师们针对超临界问题深究不放，又在不断的试验和考核中，捉到了隐藏更深的“魔鬼”。研制队伍通采取有效措施，有效消除了隐患，为确保飞行成功铲除了心腹大患。

　　液氧煤油发动机

　　细节之处有“看点”

　　地处天津滨海新区的长五火箭总装厂房负责装配的技术人员曾经这样介绍，以往常规火箭装配，细小的头发丝被称为多余物，而对冰箭“胖五”而言，装配人员在舱体呼出的二氧化碳都被视作多余物。

　　在“胖五”的120吨级液氧煤油发动机起动之前，有一个非常关键的环节，这个环节被设计人员简称为“强吹”，就是在即将点火前向发动机燃烧室“强制”吹入高压氮气，这种氮气可以改善最先点火燃烧的组件的工作条件，实现点火瞬间的“快且柔”。

　　当“胖五”发射倒计时口令结束，下达“点火”指令时，最先看到的是芯一级发动机喷出火焰，同时，八个助推发动机点火，这时候，“强吹”就已经在起作用了。

　　火箭点火瞬间，会有一股巨大的白雾包裹箭体。这又是什么呢？这就是水雾，要知道，每台发动机点火瞬间，每秒会产生400公斤的燃气，箭体尾部燃气温度高达一千多度。这些水雾就是用于降温减噪的上千吨水，被高温燃气瞬间气化的结果。

　　可以说，在“胖五”身上，每一处细节，都体现着发动机研制人员的“工匠精神”。

　　辅助动力系统

　　低温下的“热血青年”

　　为“胖五”特别定制的辅助动力系统包括了18台姿控发动机以及配套的气瓶、阀门、管路和贮箱。虽体量不及液氧煤油和氢氧发动机，但这套系统却是唯一涵盖增压气体装置、输送系统、推进剂贮存装置和推力室的独立、完整的动力系统。他们负责火箭二级发动机滑行阶段的推进剂沉底管理、姿态控制和星箭分离前的末速修正。

　　什么叫沉底？要知道，太空中没有重力，火箭箱体中的液氢和液氧是以悬浮状态存在。为了让液氢和液氧享受强大的“推背感”，使其贴合在火箭箱体底部，进而可靠实现膨胀循环氢氧发动机的二次起动，就需要被技术人员叫作“大沉底”“小沉底”的4台300N发动机和2台60N发动机来发挥作用。

　　再来说说姿态控制，就是火箭的俯仰、偏航和滚转。前两个动作分别由4台300N发动机完成，滚转则由4台150N发动机完成。

　　这些发动机有多大，形象地说，300N、150N和60N发动机就分别像1000ml、500ml和300ml容量的水杯大小，成人用单手就能抓住。这些小小的发动机，工作时间累计2000秒，工作累计数百次，像一个个“热血青年”，为火箭飞行保驾护航。

　　小而巧的它们承受着较为恶劣的工作环境，这18个“热血青年”坚守岗位，发挥着不可磨灭的作用。

　　它们是如何练就十八般武艺的？得益于六院研制团队，制定了严苛而全面的“训练计划”。就像孙悟空在太上老君的丹炉里炼就了火眼金睛，“热血青年们”不仅考核了-30℃环境下的推力室起动能力，还在推力室身部配备了射前加温装置以具备适合的初始壁温，并实施双电爆阀给气路增压加上“双保险”。如此，才有了火箭精准细微的姿态变化。