厉害了,“胖五”

大家好,我是长征五号运载火箭,你们可以喊我“胖五”……2019 年 12月 27 日,我带着无数中华儿女的希望成功飞天,开启了星辰大海的新征途。突然间成为了“网红”,我的内心十分激动。什么?你还不知道我的厉害之处?那你就 OUT 啦!赶快来和我做朋友,好好认识一下吧!

1.我是“大力神”

我的全名是“长征五号系列运载火箭”,不过大家都喜欢喊我“胖五”。我的腰围直径是 5 米,比兄弟姐妹们的 3.5 米直径大很多;身高是56.97 米,相当于 20 层楼那么高;体重有 879 吨,相当于 600 辆小轿车或 200 头大象的重量呢,是我们火箭家族尺寸最大的。

我的大块头可不是浪得虚名,我的运载能力杠杠的!相比于现役的哥哥姐姐们,我的近地轨道运载能力提升了 2.5 倍,可将 16 辆小汽车重的(25 吨)卫星大兄弟送入太空,以后重达 8 吨的月球探测器、20 吨级中国空间站舱段都在我的能力范围内,我就是中国新一代太空“大力神”!

2020 年,我会努力将火星探测器送到 4 亿千米外的火星,需要我加速到第二宇宙速度(11.2km/s),就是让卫星挣脱地球引力而成为围绕太阳运行的人造行星的速度。目前,只有我“胖五”能做到!成为我国目前运载能力最强的火箭,标志着我们由航天大国迈向航天强国。

2.我有“两颗心”

为了让我拥有更强大的威力,中国航天人夜以继日辛勤付出,给了我两颗最先进的心脏——YF-100 液氧煤油发动机和 YF-77 氢氧发动机,让我可以达到 11.2km/s 的第二宇宙速度,扛起未来中国航空航天的责任重担。

老话说,一颗红心,两手准备,你问我为啥我是两颗心呢?

先来看看我的身体结构吧!

爸爸妈妈按照系列化、组合化、模块化的设计理念,首次采用难度大的 5 米直径大型箭体结构,为我打造了全新的箭体结构。我的身体由 5 米芯级模块、3.35 米或 2.25 米助推器模块组成,可以根据发射需求进行模块的个性化组合,形成不同的运载火箭构型,这样我就可以利用这项“团队技能”实现“一箭多用”,达到科学技术和经济效益的完美结合!没错,我就是运载火箭中的“变形金刚”!

爸爸妈妈说,我身体的助推器模块工作时间较短,适合推力大、推进剂能量密度高的 YF-100 液氧煤油发动机。它的威力有多大?打个比方,液氧煤油发动机把燃料注入燃烧室的涡轮泵能产生 500 个大气压,相当于把海平面的水打到 5000 米的高空。

但是火箭发动机设计需要考虑效率指标——比冲,即单位时间内消耗单位推进剂所产生的推力。由于煤油发动机的比冲相对较低,所以在相同的总冲下就要携带更多的燃料,我的体重就会飙升,本身人家已经有点胖了……所以就需要寻找另一颗心,咋办呢?

爸爸妈妈白手起家、埋头苦干,自主研制了 YF-77 氢氧发动机, 安装在我体内工作时间长的芯级模块(含芯一级和芯二级),比冲较高的特点让我保持动力输出的同时减少了体重。氢氧推进剂是目前化学推进剂能量最高的一种推进剂,国外的大型运载火箭兄弟都用它。重 要的是,我的心脏(发动机)所需要的燃料以及反应产物,都是绿色无污染的!

OMG,瞅瞅我的不少弟弟妹妹,喝的都是偏二甲肼和四氧化二氮(推进剂),消化后的产物都是剧毒物,危害地球奶奶的身体健康。我的氢氧发动机采用的推进剂是液氧和液氢,消化后的产物是绿色无污染的水:2H2 + O2 = 2H2O。

正是这两颗心脏的稳定支撑,让我有了这般优异的表现。

3.我还叫“冰箭”

我能有第二颗心脏,可谓是历经了“九九八十一难”。也许你会说,不就是个发动机吗,有啥了不起?那你就错了,因为发动机研制太难了!氢氧发动机化学反应,初中生都知道,但在我体内实现却不容易。

标准气压下,液氧温度-183℃,液氢温度-253℃,几乎接近绝对零度(热力学的最低温度-273.15℃),人送外号“冰箭”。如何保存低温燃料是个很大的问题。爸爸妈妈利用全新工艺与材料,精心打造了一层“防寒服”包裹住我的肚子(贮料箱),保证液氢和液氧乖乖呆在我的肚子里,避免其他器官(其它组成部分)受到伤害。虽然我体内 90%以上都是接近绝对零度的低温燃料,但我的体表温度仍在 0℃以上。

冰冷的液体燃料储存在贮料箱,在我“上天”的时候,经涡轮泵增压注入我的心脏(发动机),消化后产生“暖暖的”的水蒸气和 CO2,温度瞬间高达 3000 多度,如此“冰火两重天”的巨大温差在瞬间转换,是地球上绝无仅有的奇观。如何防止高温伤害我的心脏零件(发动机的配套零部件)也是一个问题。为此爸爸妈妈利用已知导热能力最低的特殊纳米材料 气凝胶,制作了一层“隔热服”包裹住我的心脏零件免受伤害。

爸爸妈妈累计开展近 1300 项、总计超过 20000 余次各种地面试验,突破了以 12 项重大关键技术为代表的 247 项关键技术,新技术比例达到 100%,核心技术全部实现国产化。正是这些年来点点滴滴的进步,铸就了我强大的“中国心”,摘得中国“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”的桂冠。

中国人凭借着自己的力量在苍穹之上站稳了脚跟, 照亮了我们的强国梦,也照亮了人类向着未知领域不断前行的道路。伟大事业,始于梦想、基于创新、成于实干。但是,我们也要深刻认识到,我们在空间科学技术的很多方面,和航天强国仍然存在差距。

最后我想说的是,前路漫漫,让我们一起叩问初心使命,展望星辰大海!

来源: 北航科学与技术教育