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【文/科工力量 柳葉刀】

在長(zhǎng)征五號(hào)火箭研制之前，中國(guó)的長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭一直是在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，核心部件火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力沒(méi)有質(zhì)的提升，增大火箭的推力與射程，只能依靠加裝助推器與火箭的級(jí)數(shù)。老舊的火箭使用有毒的四氧化二氮與偏二甲肼推進(jìn)劑，劇毒且污染環(huán)境。

為全面提高中國(guó)運(yùn)載火箭的整體水平和能力，中國(guó)急需一種大推力、高可靠、低成本、無(wú)毒、無(wú)污染的運(yùn)載火箭。新火箭還需具備模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同模塊組裝成不同推力的火箭。長(zhǎng)征五號(hào)火箭就是在這種背景下進(jìn)行研制的。

改造老舊型號(hào)火箭  長(zhǎng)征三、四號(hào)推力性能無(wú)本質(zhì)提升

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，中國(guó)一直依靠“長(zhǎng)征二號(hào)、長(zhǎng)征三號(hào)、長(zhǎng)征四號(hào)”運(yùn)載火箭及其改進(jìn)型來(lái)完成大部分軌道發(fā)射任務(wù)。如果追溯技術(shù)源頭，這三型火箭都源自1971年首飛的東風(fēng)5號(hào)洲際彈道導(dǎo)彈（兩級(jí)液體火箭）。

“長(zhǎng)征三號(hào)”運(yùn)載火箭是以“長(zhǎng)征二號(hào)”運(yùn)載火箭為基礎(chǔ)進(jìn)行研制的，主要關(guān)鍵技術(shù)在火箭的第三級(jí)（上面級(jí)）。第三級(jí)火箭首次采用低溫液氧/液氫推進(jìn)劑，液氧的沸點(diǎn)溫度在-183℃，液氫沸點(diǎn)溫度更低為-253℃，在這樣低的溫度下，有許多難題需要克服。

該型火箭的第一級(jí)安裝四臺(tái)YF-21發(fā)動(dòng)機(jī)，第二級(jí)是一臺(tái)YF-24發(fā)動(dòng)機(jī)（即：YF-22主發(fā)動(dòng)機(jī)+四燃燒室YF-23游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)），這樣的火箭一、二級(jí)設(shè)計(jì)與長(zhǎng)征二號(hào)類似，變化不大。

長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭第三級(jí)所使用的YF-73氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，由1臺(tái)渦輪泵和4個(gè)獨(dú)立的推力室并聯(lián)組成，4個(gè)推力室同在一個(gè)圓周，呈“十”字形安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架上，每個(gè)推力室都可沿圓周切向擺動(dòng)，以控制飛行姿態(tài)，可以兩次點(diǎn)火工作。

“長(zhǎng)征三號(hào)”第三級(jí)YF-73發(fā)動(dòng)機(jī)，由1臺(tái)渦輪泵和4個(gè)獨(dú)立的推力室并聯(lián)，渦輪泵排氣加熱氫氣和氦氣，分別給氫、氧貯箱增壓

YF-73發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖，采用開式循環(huán)，四個(gè)燃燒室推進(jìn)劑由一臺(tái)渦輪泵驅(qū)動(dòng)

“長(zhǎng)征三號(hào)甲”第三級(jí)YF-75氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)機(jī)架并聯(lián)兩臺(tái)該型發(fā)動(dòng)機(jī)使用，發(fā)動(dòng)機(jī)可雙向擺動(dòng)，YF-75是繼YF-73之后的中國(guó)第二代低溫發(fā)動(dòng)機(jī)

作為發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星的備份火箭，上海航天局自1974年起，用了10年的時(shí)間成功研制了“長(zhǎng)征四號(hào)甲”和“長(zhǎng)征四號(hào)乙”運(yùn)載火箭。