“胖五”归来，走进天津开发区揭开长征五号背后的故事

天津开发区管委会/供图

中国经济导报 中国发展网记者 | 王  敏

2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭在海南文昌卫星发射中心成功将实践-二十号卫星送入预定轨道。这是长征五号运载火箭的第三次发射，也是时隔两年多后再次执行发射任务。长征五号运载火箭由航天科技集团第一研究院（以下简称“火箭院”）总研制，在天津开发区西区的天津新一代运载火箭产业化基地“诞生”，是我国首型大推力无毒无污染液体火箭，运载能力位居世界前列。

作为目前我国运载能力最大的火箭，长征五号肩负着开展载人航天空间站建设、月球采样返回、火星探测等多项重大航天工程任务，是承载中华民族对浩瀚宇宙向往的“梦想之箭”，也是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志。

“胖五”火箭见证攻坚克难

作为我国首型5米芯级直径的大推力运载火箭，长征五号运载火箭因为体型宽大，被亲切地称呼为“胖五”。长征五号运载火箭直接服务于我国探月工程三期、载人空间站建设、火星探测等重大专项任务，也可用于不同地球轨道大型载荷及其他深空探测任务载荷的发射。据了解，长征五号运载火箭自2006年正式立项研制以来，经过10余年的工程研制，先后于2016年11月3日和2017年7月2日实施了两次发射，其中首次发射取得成功，第二次发射因发动机局部结构问题未能将卫星送入预定轨道。

“经过两年多的归零和验证工作，研制团队攻克了发动机技术难关，解决了问题，消除了隐患，认识水平和技术能力都得到了进一步的提高。”长征五号火箭总指挥王珏介绍，在完成发动机问题归零的同时，长五火箭的技术改进和可靠性提升工作也实现了突破。长征五号火箭总设计师李东表示，“火箭各系统都深入开展了再分析、再设计和再验证的‘三再’工作，全面审视在设计、产品以及过程控制等方面的工作有效性。一方面围绕设计全链路清理、飞行任务剖面、试验充分性、测试覆盖性、环境适应性等线索开展正向检查确认，解决全面性问题；另一方面以问题为导向，针对故障调查中发现的薄弱环节，开展设计简洁性、角焊缝复查、铸件质量、频率管理和产品动强度再复核等方面的反向回归检查确认，有针对性地发现问题、解决问题。”

长征五号火箭副总设计师杨虎军表示，“长征五号遥三火箭在遥二火箭的基础上，进行了200余项技术改进，其中比较重大的技术改进有9项，包括发动机设计改进、长排整流罩设计改进、利用系统调节方案改进等。”

成功背后经历“一波三折”

从发射失利到成功，长征五号火箭用了30个月，在大家焦急等待“胖五”归来的900多个日夜中，长征五号研制团队在攻克氢氧发动机技术难题中不断提升着技术认识。

长征五号遥二火箭失利后，经过100余天的故障排查与定位，以及180余天的试验验证，长征五号遥二火箭失利的原因终于确认，是由于火箭芯一级氢氧发动机在复杂力热环境下，局部结构发生异常，发动机推力瞬时大幅下降，致使发射任务失利。李东表示，“在归零过程中，通过建立故障树，对50多个可能造成推力下降的事件进行了逐一的排查，最终确认了故障的最大可能原因。此后，根据故障调查的结论，对芯一级氢氧发动机进行了设计改进，从结构、材料和工艺等方面都采取了相应的改进措施，提高了对飞行环境的适应性。”

改进后的发动机经过10余次3000余秒的试验验证，证明了改进措施的有效性，长五火箭终于回到恢复发射的“快车道”。2019年10月18日，长征五号遥三火箭通过了出厂评审，10月27日，运抵海南文昌航天发射场。2019年12月27日，长征五号遥三火箭以一次完美的飞行，完成了华丽的涅槃，为2019年中国航天发射画上了一个圆满的句号。

“梦想之箭”大有可为

以长征五号为代表的航天型号研制，是一项复杂的系统工程，具有跨领域、跨系统、多学科的特点，工作链条长、参与人员多，工程问题与科学问题交叉并行，工程应用中涉及到一些没有完全掌握的科学问题，需要依靠全国的优势资源、集智攻关、协同配合，才能按计划实现预期目标。“在长征五号火箭发动机攻关的过程中，组织了全国的优势资源联合攻关，其中既有清华、北航、北理工等高校的研究资源，也有航空、船舶等领域单位的专家资源，很多单位都是自发积极地参与到这项工作中，主动承担，毫无怨言。这是新型举国体制的一次有益探索，也反应出这一制度的巨大优势。”火箭院党委书记、长征五号火箭第一总指挥李明华介绍。

同时，航天型号研制具有高风险，主要表现在新技术比重高、系统构成复杂、产品种类和数量庞大、影响飞行成败的环节多。长征五号火箭在飞行过程中要完成的“动作”总共有2000多项，其中任何一个“动作”出现问题，都会对火箭飞行造成严重影响，甚至造成发射失败。

此外，航天型号对于项目和产品的全流程管理也有很高的要求。对于产品质量要做到全寿命周期的管理，对于产品供应商要做到全级次管理，对于产品的生产、试验进度也要实时地关注。“长征五号发动机改进过程中，通过采取‘点到点、人盯人、点到哪、人到哪’的计划调度方法，将试验产品的生产周期缩短了80%，只用一个月就拿出了试车产品，为归零验证工作赢得了主动。”李明华介绍。

为了使航天型号这种高风险的复杂系统变得“可靠”“可控”，型号引入了精细化流程管理的思想和方法。李明华介绍：“精细化流程管理是一套解决航天型号科研生产和组织管理中存在的一系列根本问题的有效方法和有力抓手，来源于航天60多年系统工程管理和工程实践，以及精细化管理、流程再造、知识管理等成熟的理论和方法，是以流程为核心，融合规章制度、实践经验、底线清单、岗位职责、绩效考核等管理要素，构建形成的一套工作体系，可以有效解决规章制度不落地、知识管理不有效、研制生产流程体系不健全、不精细的问题，实现复杂问题简单化、规章标准岗位化、隐性知识显性化、个人能力组织化。”

王珏表示，“此次长征五号遥三火箭专题开展了发射前精细化管理流程工作，以作业指导书的形式将岗位职责、工作内容、操作方法、应急预案进行了有机的统一，实现了精准操作”。

“长征五号火箭采用多种构型系列化设计的技术途径，其中，一级半构型的长征五号B运载火箭，近地轨道的运载能力达到25吨左右，可以有力支撑我国载人航天空间站的建设；两级半构型的长征五号运载火箭，地球同步轨道运载能力达到14吨，可以用于发射大型高轨道卫星、实施月球采样返回、开展深空探测等任务。”李东介绍。

“此次遥三发射任务的成功，也标志着长征五号火箭将加速进入工程应用阶段。在2020年，我们计划完成长征五号B的首次发射任务，发射嫦娥五号月球探测器实施月球采样返回，以及发射火星探测器等。目前，执行后续各项任务的长五火箭进展顺利，正在按计划开展各项生产、装配和测试工作。”中国运载火箭技术研究院院长王小军说。