胖五長(zhǎng)征五號(hào)首飛 中國(guó)日本火箭技術(shù)誰更強(qiáng)更厲害

­　　11月3日20時(shí)43分，我國(guó)首枚大型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征五號(hào)在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空。 新華社記者郭程圖

­　　澎湃新聞特約撰稿

­　　11月3日，中國(guó)長(zhǎng)征五號(hào)火箭在海南文昌發(fā)射場(chǎng)發(fā)射成功，這是中國(guó)運(yùn)載火箭運(yùn)力首次跨入大型運(yùn)載火箭的行列。長(zhǎng)征五號(hào)火箭是中國(guó)運(yùn)載火箭新技術(shù)的集大成者，它的研制成功為未來發(fā)展更大更先進(jìn)的運(yùn)載火箭鍛煉了隊(duì)伍、積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

­　　中日兩國(guó)都是航天大國(guó)，但在很長(zhǎng)一段時(shí)間，日本運(yùn)載火箭的技術(shù)水平相對(duì)更高。長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射成功之后，中日運(yùn)載火箭對(duì)比會(huì)發(fā)生改變嗎？

­　　日本運(yùn)載火箭的先進(jìn)性

­　　日本于1970年2月11日搶先中國(guó)兩個(gè)月，成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星—— “大隅”號(hào)人造衛(wèi)星。該衛(wèi)星僅重9.4千克，而中國(guó)的東方紅一號(hào)衛(wèi)星重達(dá)173千克。當(dāng)時(shí)日本航天專家也承認(rèn)，日本火箭與中國(guó)火箭存在5年的差距。

­　　但在日本引進(jìn)美國(guó)雷神-德爾塔火箭技術(shù)之后，日本火箭技術(shù)水平開始超過中國(guó)。

­　　日本在引進(jìn)雷神-德爾塔火箭技術(shù)的同時(shí)，逐步開展國(guó)產(chǎn)運(yùn)載火箭研究，最終研制出國(guó)產(chǎn)的H-II型高性能火箭。H-II火箭在商業(yè)上并不成功，但對(duì)日本運(yùn)載火箭發(fā)展具有里程碑意義。

­　　在H-II火箭的研制過程中，日本開發(fā)了先進(jìn)的百噸級(jí)LE-7分級(jí)燃燒循環(huán)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)、LE-5A膨脹循環(huán)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，這在當(dāng)時(shí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中屬于高端設(shè)計(jì)，性能相當(dāng)出色。日本的LE-7發(fā)動(dòng)機(jī)和美國(guó)的SSME、LE-5A、RL-10發(fā)動(dòng)機(jī)也分別是當(dāng)時(shí)世界上僅有的兩種分級(jí)燃燒循環(huán)氫氧機(jī)、膨脹循環(huán)氫氧機(jī)，堪稱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高端的G2。

­　　由于H-II火箭成本太高，日本隨后研制了H-IIA火箭和H-IIB火箭，前者以H-II火箭為基礎(chǔ)改進(jìn)而來，使用性能稍遜但工藝和設(shè)計(jì)更可靠的LE-7A和LE-5B液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭運(yùn)載系數(shù)相當(dāng)出色。后者在H-IIA的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，芯級(jí)直徑增加到5.2米，芯級(jí)使用雙發(fā)LE-7A發(fā)動(dòng)機(jī)，可將16.5噸載荷送入國(guó)際空間站軌道。H-IIB火箭是日本最大和最先進(jìn)的運(yùn)載火箭，但只用于執(zhí)行HTV貨運(yùn)飛船的發(fā)射任務(wù)，而且由于發(fā)射費(fèi)用較高，2020年后將退役。

　　目前，日本正在研制新一代H-III運(yùn)載火箭，其延續(xù)了日本偏愛創(chuàng)新的傳統(tǒng)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)同樣十分驚艷。H-III火箭繼承了H-IIB火箭的5.2米直徑液氧液氫芯級(jí)，將使用新研制的LE-9大推力液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)。這是一種開式膨脹循環(huán)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，通過開式膨脹循環(huán)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹循環(huán)高可靠性和開式循環(huán)大推力的統(tǒng)一，在世界火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上自成一家。

　　H-III火箭第二級(jí)初期使用LE-5B發(fā)動(dòng)機(jī)，后期可能改用開式膨脹循環(huán)的LE-11發(fā)動(dòng)機(jī)，這是一種推力約27噸、真空比沖467秒的液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，堪稱有史以來綜合性能最強(qiáng)的上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　長(zhǎng)征五號(hào)的大跨越

　　中國(guó)現(xiàn)役主力運(yùn)載火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)仍然基于20世紀(jì)60年代技術(shù)，無論火箭總體設(shè)計(jì)如何變化，也無法與使用20世紀(jì)90年代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的日本運(yùn)載火箭一較高下。

　　20世紀(jì)80年代，中國(guó)同樣提出了新一代運(yùn)載火箭的研制計(jì)劃，不過由于種種原因，直到21世紀(jì)初火箭研制才步入正軌。2000年和2001年，120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和50噸級(jí)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)先后立項(xiàng)研制，2006年國(guó)家批準(zhǔn)了長(zhǎng)征五號(hào)火箭的研制立項(xiàng)。

　　長(zhǎng)征五號(hào)火箭是一種“二級(jí)半”設(shè)計(jì)構(gòu)型的火箭，這與日本的H-IIA和H-IIB火箭相似，更相似的是它們的一子級(jí)和二子級(jí)不約而同的都使用了液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，不過長(zhǎng)征五號(hào)火箭助推器使用高壓補(bǔ)燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，而日本H-II系列火箭使用的是固體火箭助推器。長(zhǎng)征五號(hào)火箭的助推器基于120噸地面推力的YF-100高壓補(bǔ)燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，具有較高的比沖和總沖。盡管長(zhǎng)征五號(hào)火箭的一子級(jí)使用的YF-77液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)和二子級(jí)的YF-75D液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，稍遜于H-IIB火箭的LE-7A和LE-5B發(fā)動(dòng)機(jī)，但火箭運(yùn)載系數(shù)還是相對(duì)較高，體現(xiàn)了長(zhǎng)征五號(hào)總體設(shè)計(jì)的成功。

　　作為中國(guó)新一代運(yùn)載火箭中的大型火箭，長(zhǎng)征五號(hào)火箭長(zhǎng)度56.97米，其中芯級(jí)部分直徑5米，全部使用液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，助推器配置為4個(gè)3.35米直徑的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。形象地說，長(zhǎng)征五號(hào)的助推器就有長(zhǎng)征二號(hào)火箭那么粗，而芯級(jí)橫著放就有約兩層樓高。

　　官方資料稱，長(zhǎng)征五號(hào)火箭起飛質(zhì)量約879噸，起飛推力約1078噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力約14噸，在運(yùn)載能力上遠(yuǎn)高于日本運(yùn)載能力最高的H-IIB火箭，即使是未來H-III系列火箭中運(yùn)載能力最大的型號(hào)，運(yùn)載能力也無法媲美我國(guó)的長(zhǎng)征五號(hào)火箭。

　　長(zhǎng)征五號(hào)火箭雖然在運(yùn)載能力和運(yùn)載系數(shù)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)日本運(yùn)載火箭的超越，但由于我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)尤其是基礎(chǔ)的材料和機(jī)械等部分落后于日本，長(zhǎng)征五號(hào)火箭的技術(shù)水平和日本現(xiàn)役運(yùn)載火箭仍有一定的差距，尤其是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上差距比較明顯。即使首飛時(shí)間比日本H-II火箭晚了20多年，但長(zhǎng)征五號(hào)火箭的YF-77液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)仍然在推力和比沖兩項(xiàng)關(guān)鍵性能上，還是落后于日本的LE-7液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)征五號(hào)第二級(jí)使用的YF-75D發(fā)動(dòng)機(jī)在這兩項(xiàng)指標(biāo)上也略遜一籌。

　　但是，長(zhǎng)征五號(hào)火箭之后，我國(guó)還在研制220噸推力的液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)和25噸級(jí)、460秒真空比沖的上面級(jí)液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，這將使中國(guó)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上趕超日本，有助于中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)全面超過日本。