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火箭@我国首个一级半构型火箭长五B，到底强在哪里？

2020年5月5日 ， 长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场首飞成功 ， 揭开了我国载人航天空间站建设的大幕 。 长征五号B火箭 ， 是我国首个一级半构型火箭 。 那么 ， 什么是火箭构型？长五B火箭一级半构型具体强在哪？本文带您读懂火箭构型 。
火箭@我国首个一级半构型火箭长五B，到底强在哪里？
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长征五号B运载火箭
单级火箭一步到位  多级火箭步步接力
说长五B一级半构型之前 ， 我们先来了解一下火箭的构型是怎么回事 。 一般来说 ， 火箭分单级火箭和多级火箭两类 ， 其中多级火箭又分串联式、并联式、混合式三种联结方式 。
本次首飞成功的长征五号B火箭 ， 在一级上捆绑了四个助推器 ， 我们一般把助推器算作半级 ， 所以 ， 长五B火箭算“一级半”火箭 。
目前采用较多的是多级火箭 。 比如 ， 我们国家发射载人飞船的长征二号F运载火箭和发射空间站货运飞船的长征七号火箭都是二级半构型火箭 。 多级火箭最大的特点是 ， 火箭点火后 ， 最下面一级的燃料开始燃烧 ， 燃料燃烧完后 ， 发动机关机 ， 发动机和储存燃料的箱体就会从箭体上分离 ， 从而使火箭“轻装前行” 。 其实 ， 这里有一个物理学基本原理 ， 我们知道 ， 推力一定的时候 ， 物体的质量越小 ， 所获得的加速度就越大 ， 这和“包袱轻了跑得快”差不多一个意思 。 所以 ， 火箭采用多级形式 ， 很大一部分原因就是多级火箭能获得良好的加速性能 。
但是 ， 火箭级数也不是越多越好 ， 级数多了 ， 控制起来就会更复杂 ， 这和“前后轮双驱”汽车比“单驱”汽车控制复杂是一个道理 。 所以 ， 多级火箭一般不超过四级 ， 我国现役火箭 ， 级数最多的是长征十一号固体运载火箭 ， 有四级 。
多级火箭的联结方式一般有串联、并联、混合式三种方式 。 所谓串联 ， 就是多级火箭好像竹竿一样串在一起 ， 串联火箭空气阻力往往会较小 。 所谓并联 ， 就是多级火箭并排捆绑在一起 ， 这在助推器中较为常见 。 而混合式则是既有串联又有并联 ， 比如长征五号火箭就是采用四个助推器和一子级并联捆绑 ， 一子级又和二子级串联的方式 。
实际上 ， 真正设计一款火箭的构型时 ， 需要考虑的因素是非常多的 ， 对火箭的运载能力、结构强度、材料选择、速度控制等都需要极为精确的计算和试验 。
长五B丰富和完善我国火箭构型
我国航天经过60多年发展 ， 已经掌握了从常温到低温、从串联到并联、从载物到载人、从液体到固体、从陆地到海上等一系列技术 。 形成了较为完备的火箭系列 ， 长五B一级半构型进一步丰富了我国火箭构型 。
目前我国长征系列火箭主要构型如下：
两级火箭：长征二号、长征二号丙、长征二号丁
两级半火箭：长征二号捆、长征二号F、长征五号、长征七号
三级火箭：长征一号、长征三号、长征三号甲、长征四号系列、长征六号
三级半火箭：长征三号乙/丙
四级火箭：长征十一号（固体）
一级半火箭：长征五号B
我国于1970年4月24日发射的第一枚火箭 ， 长征一号 ， 就是一枚三级串联火箭 ， 其后于1974年首飞的长征二号、1975年首飞的“金牌火箭”长征二号丙 ， 都是多级串联的火箭 。
火箭@我国首个一级半构型火箭长五B，到底强在哪里？
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第一型多级串联式火箭长征一号
我国第一枚并联式捆绑式火箭是1990年首飞成功的长征二号捆运载火箭 ， 该型火箭是我国首次突破助推火箭的并联捆绑技术 。 其后的长征二号F、长三乙、长三丙、长五、长七等火箭都捆绑了助推器 。
火箭@我国首个一级半构型火箭长五B，到底强在哪里？
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第一型载人火箭长征二号F
我国第一枚固体运载火箭则是长征十一号火箭 ， 该火箭2015年在酒泉首飞 ， 2019年在我国黄海海域完成了我国首次海上发射技术试验 ， 使我国成为第三个掌握海射技术的国家 。
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第一型固体运载火箭长征十一号
实际上 ， 我国自上世纪80年代开始 ， 就围绕新一代运载火箭开展了规划 ， 逐步形成了小、中、大新一代运载火箭的型谱发展规划 ， 为新一代火箭的“系列化、组合化、通用化”发展打下了扎实的基础 。 长五B的首飞成功 ， 进一步丰富和完善了新一代运载火箭的型普 ， 展现了中国火箭强大的内生动力和战略定力 。
一级半构型有多强？系统简单 安全可靠 一气呵成 精确入轨
从上面的介绍大家已经知道 ， 我国现役火箭都是多级火箭 ， 多级火箭往往先通过下面级火箭点火加速 ， 再通过上面级的火箭调节入轨的姿态和入轨精度 。 这就好比长跑一样 ， 不同级次的火箭分别承担“起跑、加速跑、冲刺跑、撞线跑”的“接力”过程 。 而长五B火箭则只用一级半火箭直接入轨 ， 从点火到入轨一气呵成 ， 是我国现役运载火箭中唯一一款一级半直接入轨的火箭 ， 丰富和完善了新一代运载火箭的型谱 。
其次 ， 从系统可靠性来说 ， 级数少、无级间分离、系统简单、可靠性自然就高 。 这个很好理解 ， 举个例子 ， 自行车结构简单 ， 磕磕碰碰也没事 ， 跌倒了爬起来继续走 ， 而航空飞机系统复杂 ， 任何一个位置稍有磕碰就有可能产生极大危险 。 我们知道 ， 级间分离是火箭飞行中动作最复杂也是最容易出现问题的环节之一 。 火箭级间分离时 ， 下级发动机关机 ， 级间分离火工品工作使两级分开 ， 同时 ， 为避免分开的两级发生“追尾”和“碰撞” ， 就需要侧推小火箭或反推小火箭点火 ， 使分离开的两级隔开一段安全距离后 ， 上级发动机再点火 ， 上级火箭继续加速飞行 。 这个过程的控制非常复杂 ， 级数越少 ， 分离次数就越少 ， 发生故障的概率就越低 ， 长5B火箭一级半直接入轨 ， 减少了分离次数 ， 对可靠性是一个提升 。


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