长征五号系列运载火箭Word下载.docx
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▪芯二级
▪卫星整流罩
4动力系统
▪YF-100发动机
▪YF-77发动机
▪YF-75D发动机
5电气系统
6系列型号
▪规划型号
▪其它型号
7衍生型号
8生产运输
▪生产
▪运输
9发射场操作
▪装配
▪转场与发射
10研制团队
11研制历史
▪论证与预研阶段
▪方案设计阶段
▪初样研制阶段
▪试样研制阶段
12对比
13意义
14大事记
长征五号系列运载火箭[12]
进入二十一世纪，随着中国和世界航天事业的发展，对大型运载火箭需求的提高，中国原有的“长征”系列火箭所用的推进剂、发动机和箭体直径越来越显得过时，越来越不能适应航天事业的发展需要，越来越不能不能适应国际航天商业发射市场的需求。
[5]
中国空间技术研究院研制的东方红四号卫星质量已经达到了5.1吨，下一代的东方红五号通信卫星将达到6.5~7吨，这已经远超中国现阶段地球同步转移轨道（GeostationaryTransferorbit，GTO）运载能力最大的长征三号乙5.5吨的运载能力；
中国载人航天工程在2017年后将进行大型空间站的建设，核心舱质量将达到20吨级别，这更远超现有长征二号F火箭9.2吨的近地轨道（LowEarthorbit，LEO）运载能力；
嫦娥探月工程在完成一期的绕月，二期的落月后，采样返回的三期工程也需要更大运力的火箭才能实现；
再往后10年在深空探测方面，对火星，木星，近地小行星和小行星带探测也需要更大运力的运载火箭。
因此发展大推力火箭是迫在眉睫。
[4]
上世纪九十年代以来，世界上主要航天国家均发展研制了大型、重型火箭或提高现有火箭的运载能力。
比如欧洲空间局广泛投入市场的阿丽亚娜5号运载火箭、美国的德尔塔4号、宇宙神5号运载火箭、俄罗斯的安加拉号系列和日本的H-IIB号运载火箭，其特点包括大直径、大运载能力、高可靠性、无污染、低成本、适应性强和易操作，而发射成本也在逐步降低。
[5][6]
反观长征系列火箭，与国外火箭发展相比差距日趋加大，主要表现在：
型号偏多，型谱重叠中国航天业发展之初，火箭一般为不同卫星“量体定做”，火箭品种不少，但系列化、通用化程度不高，而国外主要通过采用不同上面级、不同助推器、不同整流罩，满足不同载荷发射需要，有较大的选择性和灵活性。
[6]
可靠性有待提高在世界10种主要运载火箭中，长征系列的发射成功率列第七位（2003年统计），处于中等偏下的位置。
[7]
发射准备周期长长征火箭的发射准备周期几乎高出国外火箭的一倍。
中国长征系列还有运载能力低、安全性差、使用的偏二甲肼和四氧化二氮推进剂毒性大且价格昂贵等问题，如果不赶快改进，将被挤出世界航天市场。
指导思想
瞄准世界先进水平，实现跨越式发展，努力缩小与先进国家的差距。
实现通用化、系列化、组合化设计，形成高可靠、低成本、无污染、好使用的新型运载火箭。
坚持独立自主开发，争取国际合作。
既继承又创新，力求整体优化，不追求过高的单项技术性能。
设计思想
系列化、通用化、组合化[6]即不是为某一特定的任务设计火箭，而通过不同模块的不同组合形成覆盖各个运力区间的火箭系列。
设计原则
一个系列[6]即长征五号系列及其衍生的长征七号系列和长征六号（见“衍生型号”一节）。
两种发动机[6]即120吨级YF-100液氧煤油火箭发动机及50吨级YF-77液氧液氢火箭发动机（见“动力系统”一节）。
三个模块[6]即5米直径模块、3.35米直径模块和2.25米直径模块（见“布局结构”一节）
长征五号系列运载火箭分为六种构型，用字母A-F表示，分别对应其下属的六款火箭。
其中构型A、B、C为带助推器的一级火箭结构（即“一级半”），主要用于发射近地轨道航天器；
构型D、E、F为带助推器的二级火箭结构（即“二级半”），主要用于发射高轨道航天器。
其中构型D为基本型。
长征五号采用模块化设计，火箭各组成部分对应不同的模块：
芯一级对应5米直径火箭芯级模块，芯二级对应5米直径火箭上面级模块，3.35米直径助推器对应3.35米直径火箭助推级模块，2.25米直径助推器对应2.25米直径火箭助推级模块。
[13]四种基础模块根据不同方式搭配再加上整流罩等火箭部件就可以形成六种不同构型火箭。
总体布局
基本型总体构型
基本型总体构型[5]
长征五号基本型（即构型D）包含了上述所有4个模块，涵盖了系列火箭所有关键技术项目，结构具有代表性，下面以它为例进行火箭总体布局介绍。
长征五号运载火箭基本型为带助推的两级火箭。
火箭由顶至下依次为卫星整流罩、子二级（上面级）、子一级、2个3.35米和2个2.25米直径助推器。
卫星整流罩采用冯·
卡门气动外形泡沫夹层结构和横向线性分离装置。
在芯一级配置2台50吨级以液氢液氧为燃料的YF-77火箭发动机，第一级燃料箱旁捆绑了四个助推器，3.35米和2.25米直径助推器交替排列。
3.35米直径助推器配置2台120吨级以液氧煤油为燃料的YF-100火箭发动机，2.25米直径助推器配置单台120吨液氧煤油发动机。
芯二级（即上面级）采用改进的长征三号甲三子级膨胀循环氢氧发动机YF-75D作为主动力。
[14]每个助推器上有一个稳定尾翼。
芯一级
芯
长征五号首个箭体总装进入收尾阶段
长征五号首个箭体总装进入收尾阶段[15]
一级采用5米直径火箭芯级模块。
5米直径模块采用全新的大直径技术，使用液氢和液氧作为推进剂，使用2台50吨级YF-77发动机双摆，以及相应的新的增压输送系统和伺服机构等。
为了简化操作、提高可靠性、降低成本，芯级采用独立结构的贮箱，而不采用共底结构。
长征五号一级氢箱生产中运用铣焊一体技术、内撑外压技术和辅助支撑技术等手段。
[16]长征五号在箭体加工上使用了先进的搅拌摩擦焊技术。
[17]
直径
5.0米
推进剂
液氧液氢
总长度
31.7米[18]
液氧加注量
133.3吨/117.28立方米[5]
液氢加注量
24.7吨/350.69立方米[5]
推进剂加注总量
158.3吨[18]
结构质量
17.8吨[5]
加注后总质量
175.6吨[18]
发动机
两台YF-77氢氧发动机
海平面推力2×
510kN[18]
真空推力2×
700kN[18]
海平面比冲3085m/s[18]
真空比冲4179m/s[18]
发动机工作时间480秒[18]
长征五号系列运载火箭首件一级氢箱研制成功
长征五号系列运载火箭首件一级氢箱研制成功[2]
5米直径储箱内观
5米直径储箱内观[19]
进行低温静力试验的长征五号芯级一级氧箱
进行低温静力试验的长征五号芯级一级氧箱[20]
长征五号火箭尾段静力件
长征五号火箭尾段静力件[21]
助推器
助推器与芯级的捆绑连接采用成熟的静定连接方式，为提高火箭的运载能力并改善结构的动特性，采用前支点传力方式，前支点设在箱间段。
为降低分离过程中的冲击、提高可靠性，火箭的分离系统采用线性分离装置。
助推器与芯级相同采用独立结构的贮箱。
[7]长征五号火箭推进剂储箱使用2219铝合金。
[16]
1、3.35米直径助推器
3.35米直径模块
3.35米助推器模块在震动试验塔中
3.35米助推器模块在震动试验塔中[22]
继承中国长征二号等火箭芯级已有的3.35米直径技术，使用液氧和煤油推进剂，安装两台120吨级YF-100液氧煤油发动机，再加上与发动机配套的增压运输系统和伺服机构等。
直径
3.35米
推进剂
液氧煤油
总长度
27.6米[18]
煤油加注量
97.5吨/85.78立方米[5]
37.5吨/44.83立方米[5]
推进剂加注总量
144.0吨[18]
结构质量
12.0吨[5]
加注后总质量
155.7吨[18]
发动机
两台YF-100液氧煤油发动机
1200kN[18]
1340.5kN[18]
海平面比冲2942m/s[18]
真空比冲3286.2m/s[18]
发动机工作时间180秒[18]
2、2.25米直径助推器
2.25米直径模块继承长征二号等火箭助推器已有的2.25米直径技术，使用液氧煤油推进剂，安装一台120吨级YF-100液氧煤油发动机，再加上与发动机配套的增压运输系统和伺服机构等。
2.25米
25.0438米[5]
45.5吨/40.03立方米[5]
17.5吨/20.92立方米[5]
63.0吨[5]
6.0吨[5]
69.0吨[5]
一台YF-100液氧煤油发动机
海平面推力1200kN[18]
真空推力1340.5kN[18]
发动机工作时间150秒[18]
注：
以上表格数据分别来自《世界航天运载器大全》和《神剑凌霄：
长征系列火箭的发展历程》两本书籍，数据可能有矛盾之处。
芯二级
进行低温静力试验的长征五号芯级二级氢箱
进行低温静力试验的长征五号芯级二级氢箱[23]
二级采用5米直径火箭上面级模块。
同样作为5米直径模块，其采用全新的大直径技术，使用液氢和液氧作为推进剂，采用改进的长征三号甲三子级膨胀循环氢氧发动机YF-75D作为主动力，2次启动，发动机双摆，以及相应的新的增压输送系统和伺服机构等。
另外芯二级采用无毒、无污染辅助动力系统，配有气氧煤油姿控发动机。
芯二级的液氢箱采用与芯一级氢箱相同的结构形式，液氧箱则采用直径3.35米悬挂贮箱。
10.6米[18]
19.1吨/16.54立方米[5]
3.8吨/53.95立方米[5]
17.1吨[18]
4.8吨[5]
22.2吨[18]
两台YF-75D氢氧发动机
81.3kN[18]
真空比冲4340m/s[18]
发动机工作时间700秒[18]
卫星整流罩
长征五号卫星整流罩
长征五号首个整流罩在211厂成功下线
长征五号首个整流罩在211厂成功下线[24]
是中国直径最大、质量最大的整流罩，直径5.2米，长度根据不同的下属型号而有所不同（详见“系列型号”一节）。
该整流罩首次采用了冯·
卡门外形泡沫夹层结构和横向线性分离装置等新技术。
[25]
整流罩将与有效载荷一起垂直整体运输、吊装。
YF-100发动机
YF-100模型
主条目：
YF-100火箭发动机
YF-100是一种液氧煤油分级燃烧循环火箭发动机，是中国1990年代中期研发的八十五吨推力发动机的挖潜型。
在长征五号系列运载火箭中它将被安装在火箭的助推器上。
YF-100采用先进的富氧预燃分级燃烧循环。
YF-100发动机地面推力约120吨，地面比冲约300秒，真空推力约136吨，比冲约335秒，喷口直径约1.4米，可以65%节流以调节推力。
[4]YF-100可以回收重复利用，指一台发动机在台架试验阶段可以进行多次试车，而且试车后仍可用于发射，以减少研制成本。
[26]
YF-77发动机
YF-77示意图
YF-77示意图[27]
YF-77火箭发动机
YF-77是一种液氧液氢燃气发生器循环火箭发动机，将被用于长征五号系列运载火箭的芯一级。
YF-77采用双涡轮分别驱动液氢泵和液氧泵工作方式，具有混合比和推力调节功能，地面推力约52吨，比冲约310秒，真空推力约70吨，比冲约419秒，喷口直径约1.45米。
YF-75D发动机
YF-75D示意图
YF-75D示意图[27]
YF-75D
YF-75D发动机是中国新一代氢氧上面级发动机，采用膨胀燃烧循环。
YF-75D发动机性能现有的YF-75发动机相近，均为真空推力约80千牛和真空比冲约440秒，但可靠性有了很大提高，还可能具备更多的启动次数，将用于长征五号系列运载火箭的上面级。
[28]
长征五号电气系统采用电气系统一体化设计。
箭上电气系统包括控制、测量、能源以及附加等模块。
其中控制模块主要完成火箭飞行过程中的姿16MnDG无缝钢管www.16mn.cc态控制、制导以及时序控制等功能，并且采用GNSS/惯性测量复合制导与激光陀螺捷联冗余控制系统；
测量模块主要完成箭上飞行参数的测量以及安控等功能；
能源模块完成箭上仪器设备的供电功能，附加功能模块则完成火箭的推进剂利用、故障监测等功能。
采用总线对各个功能模块进行信息综合、统一供配电。
规划型号
长征五号系列运载火箭六种构型
长征五号系列运载火箭六种构型[13]
长征五号甲*
（CZ-5A）
长征五号乙
（CZ-5B）
长征五号丙*
（CZ-5C）
长征五号丁*
（CZ-5D）
长征五号E
或长征五号*
（CZ-5E/CZ-5）
长征五号F*
（CZ-5F）
其它名称CZ-522[29]CZ-504[29]CZ-540[29]CZ-522/HO[29]CZ-504/HO[29]CZ-540/HO[29]
对应火箭构型构型A构型B构型C构型D（基本型）构型E构型F
5米直径芯级模块数量/个
1
3.35米直径助推级模块数量/个
2
4
2.25米直径助推级模块数量/个
5米直径上面级模块数量/个
整流罩直径/米
5.2[30]
整流罩长度/米
约18
约20.5
约13
高度/米
约50
53.66[31]
约45
60.5[30]
63.2[2]
约54
起飞推力/千牛
约8200
10780吨[31]
约5800
8350[30]
约10600
起飞质量/吨
约620
837.5[31]
约460
675[30]
850[2]
约480
发动机台数/台810610128
运载能力/吨
LEO：
18
25
10
GTO：
14
LTO：
10[5]
火星探测轨道：
6[5]
6
应用 执行中国天宫空间站的舱段、超重型应用卫星[9]等低地球轨道任务 发射嫦娥五号、深空探测器、超重型应用卫星[9]、北斗导航卫星[31]等中高轨道任务
注*：
约在2011年后，官方报道中停止出现长征五号甲、丙、丁、F，而同时长征五号E被称为长征五号。
（可参考《神剑凌霄：
长征系列火箭的发展历程》[5]和《2011年度社会责任报告》[32]的不同）
本表来源于2006年发表的《中国新一代运载火箭发展展望》[14]，但至少在2008年时火箭的设计经过多轮优化调整[2]，故上表中援引2006数据时均添加“约”字，数据仅供参考。
上表中“起飞推力”一栏数据由该型火箭发动机海平面推力简单累加算得。
其它型号
CZ-5DY
CZ-5DY示意图
CZ-5DY示意图[33]
CZ-5DY是中国工程院院士龙乐豪在其论文《关于中国载人登月工程若干问题的思考》[33]中为中国载人登月（火箭名称中“DY”即“登月”的汉语拼音缩写）而设想的一款基于长征五号技术的超大型运载火箭。
火箭技术指标为：
5米芯级捆6个3.35米助推器；
芯级4台、助推各2台YF-100发动机；
二子级4台YF-77发动机；
5米直径整流罩；
起飞质量约1600吨，全箭长约72m；
近地轨道（LEO）运载能力约50吨。
[33]
CZ-5DY被用于龙乐豪设想的中国载人登月一期工程中。
工程的目标是2025年前后将2~3人安全送上月球并返回地面。
一期工程登月方案为：
由CZ-5DY三次发射，分别将奔月变轨级一子级、奔月变轨级二子级、登月飞行器+减速舱段送入近地轨道，三者对接后，变轨级和减速舱段将登月飞行器送入月球环绕轨道，登月飞行器中的登月舱完成登月，登月舱上升级负责月面起飞，登月飞行器中返回舱将宇航员送回地球。
CZ-5A或CZ-5M
CZ-5A示意图
CZ-5A示意图[33]
CZ-5A（不同于规划型号中的长征五号甲运载）或称CZ-5M[31]同样是《关于中国载人登月工程若干问题的思考》中龙乐豪为载人登月设想的一款基于长征五号技术的大型载人运载火箭。
该型火箭与规划型号中的长征五号乙运载火箭相仿，但为了发射载人舱段，改变了整流罩形状并增加了逃逸塔。
CZ-5A被用于龙乐豪设想的中国载人登月二期工程中。
工程的目标是在二十一世纪30年代使4~6人较长时间停留月面并安全返回，以满足未来建立月球基地和载人登火星的需求。
方案是由CZ-5A发射载人舱，重型火箭（可能为论证中的长征九号运载火箭）发射转移和货物舱段，采用近地轨道交会，完成登月和返回。
衍伸型号示意图
衍伸型号示意图[5]
在早期的长征五号规划中，3.35米直径芯级的中型运载火箭与小型运载火箭作为其衍生型号包含在长征五号系列之下，[5]之后，两种火箭独立形成的长征七号系列和长征六号运载火箭。
长征七号与长征六号在技术上和长征五号有明显的继承关系，是新一代火箭“系列化、组合化”思想的体现。
早期规划中的长征七号
衍生型1：
三级半构型，芯一级采用3.35米直径模块；
助推器采用2个或4个2.25米直径模块；
芯二级采用4台15吨级液氧煤油发动机；
芯三级采用长征五号基本型的二子级。
地球同步转移轨道运载能力3到6吨。
衍生型2：
早期拟定长征五号衍生型号示意图
早期拟定长征五号衍生型号示意图[5]
二级半构型，芯一级采用3.35米直径模块；
芯二级采用4台15吨级液氧煤油发动机。
低地球轨道运载能力8.2到14吨。
衍生型3：
二级构型，芯一级采用3.35米直径模块；
芯二级采用2台15吨级液氧煤油发动机。
低地球轨道运载能力约4.3吨。
早期规划中的长征六号
衍生型4：
三级构型小型运载火箭，一级3.35米直径，安装一台YF-100发动机；
二级2.25米直径，安装一台15吨级液氧煤油发动机；
三级采用小变轨级，安装4台980牛双组元发动机。
700千米太阳同步轨道运载能力约1吨。
生产
新一代运载火箭产业化基地效果图
新一代运载火箭产业化基地效果图[34]
长征五号的生产任务将由位于天津滨海新区的新一代运载火箭产业化基地完成。
2007年，国防科工委与天津市签约，新一代运载火箭产业化基地落户天津滨海新区。
国防科工委副主任虞列贵在开工仪式上说，该基地是中国新一代运载火箭研制工程的基础保证，也是后续批量生产和产业化、军民结合的航天高科技重要基地。
基地建成后，将满足中国未来30~50年发展空间技术及和平利用空间的需要，实现运载技术跨越式发展和航天可持续发展。
[35]新一代运载火箭产业化基地一期工程包括铸锻造、钣金、机加工、表面处理、部段生产、总装测试、静力试验等厂房。
长征五号的大部分部件将在新一代运载火箭产业化基地生产，而火箭发动机和3.35米直径助推器分别由西安和上海负责生产。
[2]
运输
长征五号
火箭部件运输线路
火箭部件运输线路[36]
发动机和3.35米直径助推器由西安和上海生产后运送至天津，进行组装、集成和测试，之后运送至发射场准备发射。
长征五号系列运载火箭突破3.35米直径的限制，芯级直径达到5米，要将其箭体运送至发射场，原本常用的铁路运输由于隧道直径不足等问题无法使用，于是海运成为了最好的选择。
海运由专门的运输船完成，这时长征五号的大直径将不成问题。
而海运，也成了长征五号将发射地点选择在濒海的海南文昌的原因之一。
长征五号在产业化基地完成后将被运送至天津港，装入专门为大火箭准备的大型集装箱
长征五号专用集装箱和转载平台车
长征五号专用集装箱和转载平台车[37]
，由新型运输船远望21号运输。
经渤海、黄海、东海
“远望”21号下水
“远望”21号下水[38]
、台湾海峡、南海、琼州海峡等海域，经过五至七天时间，航行约一千八百海里，到达海南省清澜港西码头，再通过公路运往发射场内的火箭水平转载准备厂房。
[39]
火箭搭载的航天器将空运至海口美兰机场，经公路运往航天器总装测试厂房。
海南文昌卫星发射中心位置
的发射场选择在海南文昌卫星发射中心。
文昌卫星发射中心位于中国海南省文昌市附近北纬约19度19分0秒，东经约109度48分0秒，原是中国以前的一个发射亚轨道火箭的测试基地。
经过扩建改进，将成为中华人民共和国的第四个卫星发射中心。
[40]该发射场具有纬度低和临海的天然优势，并且自动化、信息化、智能化程度、可靠性和安全性也很高。
[41]
装配
长征五号系列火箭下船后到达发
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