长征五号运载火箭（缩写：CZ-5或LM-5）是中国航天科技集团公司研制的低温液体燃料火箭，总设计师为航天科技集团一院的李东。长征五号，属于长征五号系列火箭，是中国研发的第一款大型运载火箭，属目前长征系列运载火箭中最为强大的型号，其地月转移轨道运载能力达到8吨[2]，地球同步转移轨道最大运载能力14吨[3]，200千米近地轨道标称运载能力25吨[4]，较中国长征三号乙火箭运载能力提升了2.5倍。是中国现役起飞质量最大、芯级直径最粗、运载能力最强的火箭。[2]
 长征五号 | |
| 用途 | 大型运载火箭 |
|---|---|
| 制造者 | 中国航天科技集团公司（CASC） 39.102755°N 117.501410°E |
| 制造国家 |  中华人民共和国 |
| 外型及质量参数 | |
| 高度 | 56.97米 |
| 直径 | 5米 |
| 质量 | 851.8吨(满燃料无载荷） |
| 级数 | 2级 |
| 业载量 | |
| 至GTO有效载荷 | |
| 质量 | 14.5吨 |
| 至MTO有效载荷 | |
| 质量 | CZ-5：15吨 |
| 至TLI有效载荷 | |
| 质量 | 9.4吨 |
| 至GEO有效载荷 | |
| 质量 | CZ-5/YZ-2: 5.1吨 |
| 至MEO有效载荷 | |
| 质量 | CZ-5/YZ-2: 7吨 |
| 相关火箭 | |
| 本系列 | 长征五号系列运载火箭 |
| 相似型号 | 德尔塔-4重型运载火箭 阿丽亚娜-5运载火箭 |
| 发射历史 | |
| 现状 | 现役 |
| 发射场 | 文昌航天发射场一号发射工位 19.614691°N 110.951004°E |
| 总发射次数 | 8 |
| 成功次数 | 7 |
| 首次发射 | 2016年11月3日 |
| 著名载荷 | 天问一号 嫦娥五号 嫦娥六号 |
| 助推器 | |
| 助推器数 | 4枚 |
| 高度 | 27.6米（91英尺） |
| 直径 | 3.35米（11.0英尺） |
| 总重 | 156,600千克（345,200磅）[1] |
| 燃料重量 | 142,800千克（314,800磅）[1] |
| 发动机 | 2×YF-100发动机 |
| 单发推力 | 2×1199.19千牛（海平面） 2×1339.48千牛（真空） |
| 比冲 | 2942米/秒（海平面） 3286.2米/秒（真空） |
| 推进时间 | 173秒[1] |
| 燃料 | 液氧/煤油 |
| 第一级 | |
| 高度 | 33.16米（108.8英尺） |
| 直径 | 5米（16英尺） |
| 总重 | 186,900千克（412,000磅）[1] |
| 燃料重量 | 165,300千克（364,400磅）[1] |
| 发动机 | 2×YF-77发动机 |
| 单发推力 | 2×518千牛（海平面） 2×700千牛（真空） |
| 比冲 | 3106 米/秒（海平面） 4197米/秒（真空） |
| 推进时间 | 492秒[1] |
| 燃料 | 液氧/液氢 |
| 第二级 | |
| 高度 | 11.54米（37.9英尺） |
| 直径 | 5米（16英尺） |
| 总重 | 36,000千克（79,000磅）[1] |
| 燃料重量 | 29,100千克（64,200磅）[1] |
| 发动机 | 2×YF-75D发动机 |
| 单发推力 | 2×88.36千牛 |
| 比冲 | 4340米/秒 |
| 推进时间 | 700秒(分二次启动)[1] |
| 燃料 | 液氧/液氢 |
| 上面级（可选） – 远征二号 | |
| 直径 | 3.8米（12英尺） |
| 发动机 | 2×YF-50D发动机 |
| 单发推力 | 2×6.5千牛 |
| 比冲 | 3150米/秒 |
| 推进时间 | 1105秒 |
| 燃料 | 四氧化二氮/偏二甲肼 |
截至2019年，长征五号是中国研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程，新技术比例达到95%[5]。长征五号为二级半构型，总长57米，芯级直径5米，采用2台50吨推力液氢燃料火箭发动机，捆绑4个3.35米直径助推器，共配有8个120吨推力煤油火箭发动机，起飞质量约为870吨，10台发动机总计可提供1060吨推力。与使用有毒肼基燃料的长征二号和长征三号不同，长征五号采用液氧和煤油燃料，发射后产生的二氧化碳和水不会对环境造成污染。[6][7]
历史
长征五号早于1986年在863计划支持下开展前期论证和攻关，2001年5月国防科工委开展预先研究。2000年至2001年，120吨级液氧煤油发动机YF-100及50吨级液氢液氧发动机YF-77先后开始立项研制。在6年的可行性研究之后，长征五号系列火箭于2006年10月立项。长征五号于当时的代号为长征五号E构型，为系列当中最强的型号，主要目标是满足在未来20-30年同步转移轨道及深空探测的大型有效载荷的发射要求。2016年11月3日，长征五号首次发射成功。
发射记录
| 飞行次序 | 火箭序号 | 任务代号 | 上面级 | 起飞时间（UTC+8） | 发射工位 | 有效载荷 | 卫星轨道 | 发射结果 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 遥一 | 07-W2 | 远征二号 | 2016年11月3日 20时43分13秒998毫秒 |
文昌航天发射场101发射工位 | 实践十七号卫星 | 地球静止轨道 | 成功[8] | |||
| 2 | 遥二 | 07-W3 | 不适用 | 2017年7月2日 19时23分23秒425毫秒 |
文昌航天发射场101发射工位 | 实践十八号卫星 | 超同步转移轨道 | 失利[9] 一级液氧泵损毁 | |||
| 3 | 遥三 | 07-W4 | 不适用 | 2019年12月27日 20时45分10秒526毫秒 |
文昌航天发射场101发射工位 | 实践二十号卫星 | 超同步转移轨道 | 成功[10] | |||
| 4 | 遥四 | 不适用 | 2020年7月23日 12时41分15秒167毫秒 |
文昌航天发射场101发射工位 | 天问一号 | 地火转移轨道 | 成功[11] | ||||
| 5 | 遥五 | 07-W7 | 不适用 | 2020年11月24日 04时30分21秒806毫秒 |
文昌航天发射场101发射工位 | 嫦娥五号 | 地月转移轨道 | 成功[12] | |||
| 6 | 遥六 | 不适用 | 2023年12月15日 21时41分 |
文昌航天发射场101发射工位 | 遥感四十一号卫星 | 地球同步转移轨道 | 成功[13] | ||||
| 7 | 遥七 | 不适用 | 2024年2月23日 19时30分 |
文昌航天发射场101发射工位 | 通信技术试验卫星十一号 | 地球同步转移轨道 | 成功[14] | ||||
| 8 | 遥八 | 不适用 | 2024年5月3日 17时27分29秒132毫秒 |
文昌航天发射场101发射工位 | 嫦娥六号 | 地月转移轨道 | 成功[15] | ||||
| |||||||||||
2015年9月20日，长征五号合练箭自天津港启运，前往海南文昌发射场。11月23日，合练箭由垂直总装检测厂房转场至发射塔。[16]合练箭首次按照发射流程演练了推进剂加注，同时还演练了火箭在推迟发射情况下推进剂卸出的流程，覆盖了火箭“首飞”时的各种状态。[17]由于经历多次低温燃料加泄考验，合练箭成为中国运载火箭技术研究院整箭状态加泄次数最多的火箭。而在加注前，还使用X射线对合练箭燃料贮箱进行了检测[18]。2016年2月，合练结束，长征五号火箭整体技术状态得到最终确定。合练初步验证了全新火箭、全新发射场、全新地面发射支持系统的接口协调；验证了吊装起竖、测试、转运等流程，为首飞箭的发射奠定了扎实的技术基础。[19]3月，合练箭回到天津港，随后被送回天津航天长征火箭制造有限公司。[20]
2016年8月16日，长征五号首枚火箭进行了出征仪式。生产任务、总测工作由天津运载火箭生产基地完成。[21]于8月26日从天津港启航，经过6个昼夜航行，9月1日抵达海南文昌清澜港码头。10月28日上午长征五号被垂直转运至海南文昌航天发射场发射区。长征五号/远征二号上面级（CZ-5/YZ-2）原定于北京时间11月3日下午6点发射，及后助推器液氧排气管道出现问题、发动机预冷过程出现意外及数据传输异常等问题，延迟至晚上8点43分13.998秒升空首飞。[22][23]长征五号运载火箭配置“远征二号上面级”、装载“实践十七号卫星”成功完成首次发射任务[22]，这也是长征系列火箭执行的第238次发射。[24]11月4日2点55分，上面级完成任务，卫星与之分离进入预定轨道。本次发射中国首次实现运载火箭直接将卫星送入地球静止轨道。11月22日卫星成功定点。
2017年7月2日，长征五号遥二火箭搭载实践十八号卫星发射升空，之后飞行出现异常，发射失利[9]。这是长征火箭执行的第250次发射。事后调查确认失败原因为芯一级液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置在复杂力热环境下，局部结构发生异常，致使发动机推力瞬时大幅下降[25]。2017年10月，中国国防科工局协调中国国家海洋局调遣蛟龙号载人潜水器在火箭坠毁海域尝试打捞残骸，但未成功。[26]
2019年10月22日，长征五号遥三运载火箭由中国卫星海上测控部所属远望21号、22号船组成的火箭运输船队，从天津港启航，于10月27日安全运抵海南文昌清澜港，经过公路运输后到达文昌航天发射场，开始进行一系列后续的装配和测试工作[27]。长征五号遥三运载火箭于2019年12月21日转运至发射台[28]，2019年12月27日成功发射，将实践二十号卫星送入超同步转移轨道。[29]
长征五号系列火箭的第一次应用性发射即为天问一号火星探测任务。此次任务也是中国大陆自东方红一号发射以来的第一次行星际飞行任务，用于此次任务的YF-77发动机于2020年1月19日完成100秒校准试车[30]，而探测器则于同年4月24日，被命名为天问一号。星箭组合体于7月17日转运至文昌发射场101工位，在对箭体完成检查之后开始低温燃料加注[31]
2020年7月23日12时41分，中国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭携中国第二次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，383秒后，星箭组合体离开大气层，整流罩被抛离，一级关机时间与遥三相同，T+708秒，二级一次关机，滑行952秒后二级二次点火，开始火星转移变轨，飞行2086秒后，二级二次关机，在调整姿态后进行器箭分离，此时天问一号高度已经达到470km，2530秒后太阳翼展开成功。[32][33]，这是中国第一次完全自主实施的火星探测任务，也是第一次行星际飞行任务。
2021年2月10日，天问一号顺利实施近火制动，成功进入环火轨道，成为中国第一颗人造火星卫星[34]。北京时间5月15日7时18分，天问一号着陆器携带祝融号火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国成为第二个完全成功着陆火星的国家[35]。
2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，“长征五号”遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，顺利将探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。长征五号遥五运载火箭发射升空后，先后实施了助推器分离、整流罩分离、一二级分离以及器箭分离等四次分离。
“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，后续在经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆，按计划开展月面自动采样等后续工作[36]。
 | 此条目或章节包含计划中或可能在未来进行的航天活动。 |  |
- 成功
- 计划
- 部分失利
- 失利
全球现役大型运载火箭性能比较
| 现役大型运载火箭参数对比（截至2022年7月） | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 国家 | 型号 | 运载能力（吨） | 起飞重量（吨） | 发射价格（万美元） | 运载系数（%） | 成本/载荷（万美元/吨） | 首飞年份 | 发射成功率 | 发射总数 | ||
| 近地轨道 | 同步转移轨道 | 近地轨道 | 同步转移轨道 | ||||||||
 美国
|
太空发射系统 | 95[37] | ? | 2497 | 200000[38] | 3.8 | ? | 2105 | 2022 | 100% | 1 |
| 美国
|
猎鹰重型运载火箭 | 63.8[39] | 26.7[39] | 1420[39] | 9700 | 4.49 | 1.88 | 152 | 2018 | 100% | 6 |
| 中国
|
长征五号运载火箭 | 32[40] | 14.5[41] | 851.8[40] | 16000 | 3.62 | 1.67 | 500 | 2016 | 87.5% | 8 |
| 中国
|
长征五号B运载火箭 | 25[40] | N/A | 837.5[40] | ？ | 2.98 | N/A | ？ | 2020 | 100% | 4 |
 俄罗斯
|
安加拉A5运载火箭 | 24.5[42] | 5.4/7.5[42] | 790 | 10000[43][44] | 3.10 | 0.68/0.95 | 408 | 2014 | 80% | 5 |
| 俄罗斯
|
质子M型运载火箭 | 23[45] | 6.92[45] | 705 | 6500[46] | 3.26 | 0.98 | 283 | 2001 | 90.43% | 115 |
纪念歌曲
2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞成功后，歌手谭晶在庆功大会演唱了歌曲《飞天利箭》。《飞天利箭》由赵佳霖作曲，王平久填词，《飞天利箭》MV导演为孔嘉欢。长征五号火箭总指挥王珏、长征五号总设计师李东共同上台，现场授予谭晶和孔嘉欢“长征五号火箭首飞试验队荣誉队员” 称号，并向二人赠送两位科学家亲笔签名的队服。[47]
注释
参考资料
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