参与火箭研制与发射的人员都亲切地称呼长征五号火箭为“胖五”，“虽然‘胖五’很胖，但它并不虚，而是很精壮，像一个大力士。”国防科工局系统工程司副司长赵坚说。而“胖五”并不是简简单单增加了体重而已。

中国航天科技集团运载火箭技术研究院长征五号火箭总设计师李东表示，不要小看箭体结构从3米35到5米的跨度。这是一个质的飞跃，它不是简简单单地放大。从设计的能力、仿真的手段，加工制造一直到地面各种试验，都是一个飞跃。

比如说箭体结构制造，要加工制造5米的箭体结构，基础的机械加工、贮箱的焊接、铆接所有的工装都是一个大的飞跃，有很多技术难题需要克服，可以带动相关产业的发展，有的甚至够到了我们国家基础工业的天花板。

和以往火箭相比，长征五号运载火箭是一枚全新研制的火箭，核心技术具有完全自主知识产权。全箭采用了247项核心关键新技术，新技术比例高。而国际上研制新型火箭，包括卫星飞船，采用新技术的比例一般不超过30%。

长征五号采用全数字化三维设计

火箭研制是一个高风险事业。长征五号运载火箭不仅块头大，而且技术新，这意味着它比以往任何一个型号长征火箭都要复杂。以往长征火箭使用零部件最多几万个，而长征五号使用零部件达十几万个。它的设计量是以往火箭的3.5倍以上。为应对这个新挑战，长征五号采用了全新全数字化三维设计方法，细到每一个螺丝钉的大小和位置都能一目了然。 

整流罩成卫星信号“全景式天窗”

和以往长征系列火箭相比，长征五号外形设计突出改变是整流罩采用了特别设计的冯卡门曲线外形，四个助推器头部都采用了斜头锥造型，这些设计都是为减少空气阻力，让火箭获得更大运载能力。

此外，长征五号的整流罩材料设计也走出了新意。

在役火箭的整流罩都是金属铝结构，卫星装在里面无法与外界通讯，必须在整流罩上开个口，用其他透波材料打个“补丁”，保持卫星与地面通讯畅通。

而长征五号火箭整流罩创新性采用全透波结构，原来的“小补丁”变成了整个整流罩，就像给卫星信号开了“全景式天窗”。

航天科技集团中国运载火箭技术研究院长征五号火箭结构设计副主任设计师戴政介绍，长征五号火箭整流罩直径5.2米，透波材料的泡沫层厚度只有近30毫米，全整流罩厚度必须控制精准，才能保证结构稳定性和可靠性。

壳体“薄如蝉翼”，却坚不可摧

运载火箭这个庞然大物，身高数十米，体重几十吨，但常用的火箭壳体“蒙皮”的厚度都在1.2毫米至2毫米之间，可谓“薄如蝉翼”。

据了解，火箭的外壳专业术语称为“蒙皮”，“蒙皮”的主要材料为铝合金，这种材料强度高、耐腐蚀、重量轻、成本低，在长征三号甲系列、长征二号F等火箭飞行过程中综合性能最好，是做“蒙皮”的最佳选择。

航天科技集团中国运载火箭技术研究院火箭箭体结构设计师邵英翠介绍说：“火箭‘蒙皮’很薄、很软，但根据受力分析进行科学计算、结构优化后，用铆钉把‘蒙皮’和框架固定，每一壳段有上千个铆钉，这样就保证了整体结构的强度和刚度。”

邵英翠说：“以‘长五’火箭为例，火箭整流罩的‘蒙皮’面板厚度最薄处只有0.3毫米，在相同刚度下，火箭壳段的重量将减少10%以上。”这样，火箭就在保证坚固的前提下，承载更多的燃料，把有效载荷顺利送入轨道。

“冰箭”不冷，穿着“防寒服”

长征五号运载火箭也被称为“冰箭”，因为火箭装满了低温液氢液氧燃料，其中液氢温度达-253摄氏度、液氧达-183摄氏度。

火箭体内90%以上都是这种深低温燃料，但火箭并不冷，它的外表面温度依然可以一直保持在0℃以上，这是因为火箭的贮箱外都穿着一层“防寒服”，让火箭内部的仪器、设备、电缆等正常工作。

“防寒服”一共不到30毫米，其中的棉花层是低密度材料，有10至20毫米厚。“棉花”层全称“低密度全闭孔泡沫塑料绝热层”，氢箱外表的“棉花”层厚20毫米，氧箱外表的“棉花”层厚10毫米。

这种棉花层由近10种原材料按照配比高速撞击混合反应而成，从液态原材料发生撞击到固化成形只需10多秒。

703所防隔热材料设计师申雄刚介绍说，这近10种材料分成两组，都是液体，就像“哥俩好”胶水一样，一旦混合，会在10秒钟之内发生发泡反应、固化成形。

“长五”火箭“棉花”层与其他火箭不同，因为选用了新型发泡材料，其他材料的比例等也变了，申雄刚说，材料研制人员做了千余次试验，研究新型“棉花”层的性能。

3D打印长五芯级主承力件，减重30% 

捆绑支座为运载火箭主承力构件，综合力学性能要求高，目前主要采用加工性能较好的高强钢，通过锻造再机加的方式成形。但这一加工方式材料去除量大、加工周期长。

中国航天科技集团运载火箭技术研究院利用激光同步送粉3D打印技术成功实现了长征五号钛合金芯级捆绑支座试验件的快速研制，这是激光同步送粉3D打印技术首次在大型主承力部段关键构件上的应用。

经过系统工艺研究，试制的产品顺利通过了成分、组织性能、表面质量及内部质量等各类检测，整体综合性能达到锻件水平，且较原设计减重30%。

技术攻克大火箭“8Hz”难题

长征二号F遥5火箭产生的8Hz振动（又名POGO 振动），曾给首位航天员杨利伟带来极大的痛苦。

航天科技集团中国运载火箭技术研究院长征五号火箭动力系统总体主管设计师于子文说：“这种共振就像人的心脏不停地抖动一样，严重威胁生命，同样在火箭上，共振会造成箭体结构损坏，后果不堪设想。”

由于“大火箭”长征五号体积比普通火箭更大，在飞行过程中，就可能产生比长征二号F遥5火箭更强烈的振动。要保证火箭可靠飞行，就必须抑制这一振动。

在参加工作的前4年半的时间里，于子文潜心研究POGO振动抑制技术。面对困难，于子文始终没有放弃，他坚持不懈，成功突破了复杂动力学建模、大型管路动态特性试验、大型低温蓄压器设计研制等关键技术；无数个不眠夜，经过无数次试验，最终攻克了“长五”火箭芯一级、芯二级和助推器的POGO 稳定性设计难关，有效抑制共振给大火箭带来的损害。

POGO振动抑制技术在大火箭上的首次应用，为“长五”火箭可靠飞行提供了强有力保障，也标志着我国新一代运载火箭迈出了更坚实的一步。

助推与芯级支撑方式“不走寻常路”

“助推与芯级的支撑方式”简而言之，就是芯级和助推器怎样连接和支撑的问题，作为最大的运载火箭，长征五号运载火箭与现役火箭大相径庭。

2016年9月，在发射场技术区，长征五号运载火箭合练箭开始吊装，现场指挥和操作人员先把助推器“竖”好，再将芯一级挂靠在助推器上。

这次吊装首次采用了全新的“助推器捆绑传力和支撑方案”完成，与现役运载火箭的支撑和吊装方案不同，可谓不走寻常路之举。

现役火箭芯级与助推器尾段质量比约为5：1，助推器“绑”在芯级周围，这种情况下，采用“助推器捆绑传力+芯级支撑方案”吊装：先吊装芯级，以芯级为支撑，助推器用捆绑接头“绑”在芯级上。

“长五”火箭芯级直径5米，助推器直径3.35米，用“助推器捆绑传力和支撑方案”方法，芯级捆绑在助推器上，与助推器尾段质量比约为2：1，大大降低了芯级尾段重量，吊装时需要反其道而行之，先吊装助推器，以助推器为支撑，把芯级挂靠在助推器上。

航天科技集团中国运载火箭技术研究院长五火箭设计师牟宇说，“长五”的捆绑支撑方式，使得火箭在竖立状态下，主要由助推器承受载荷，直径较大的芯级尾段不承担支撑箭体功能，降低芯级尾段重量，在飞行过程中将质量较大的助推器尾段提前抛掉，能提升火箭运载能力。

【采写】南方日报记者 王腾腾 发自文昌

【校对】蓝淑茹