對于觀看了12月27日長征5號遙3重型運載火箭發(fā)射的觀眾而言，肯定對長5起飛時的震撼場景印象深刻，尤其是巨大的聲響和照亮整個夜空的尾焰都讓人難以忘懷。之所以長5起飛時會有如此大的動靜，主要是由于其一級所用的發(fā)動機(jī)數(shù)量和推力都在國內(nèi)創(chuàng)下了記錄。據(jù)悉，長5的芯一級使用的是兩臺50噸級的YF77氫氧發(fā)動機(jī)，而4個捆綁助推火箭則是使用了8臺120噸級的YF100液氧煤油發(fā)動機(jī)，起飛總推力達(dá)到了1060噸！

圖為長5一級10臺發(fā)動機(jī)同時點火瞬間。由于長5相比于以往國內(nèi)的運載火箭更長更重，其長度達(dá)到了56.97米，芯級直徑達(dá)到了5米，起飛質(zhì)量達(dá)到了837噸，所以如何在起飛的過程中保持如此巨大和沉重的箭體姿態(tài)穩(wěn)定就成了設(shè)計者的一個大難題。在以往長征二號捆綁火箭的發(fā)射中，助推火箭是不參與箭體的姿態(tài)控制的，只起助推作用，姿態(tài)穩(wěn)定是由芯級的4臺發(fā)動機(jī)做切向擺動，來產(chǎn)生俯仰、偏航和滾動控制力，以使得箭體飛行穩(wěn)定。

但是長5如果只靠芯級的兩臺YF77氫氧發(fā)動機(jī)來控制姿態(tài)顯然是不行的，所以在實際中，長5使用了10臺起飛發(fā)動機(jī)一起擺動的方式來保持巨大箭體的起飛穩(wěn)定。在控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的程序控制下，10臺發(fā)動機(jī)協(xié)同擺動，產(chǎn)生足夠的俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)控制力，使箭體在上升和程序轉(zhuǎn)彎的過程中始終保持航向和姿態(tài)的穩(wěn)定。雖然這個理論很簡單，但要真正實現(xiàn)起來，所要克服的問題可是不少的，比如起飛過程中箭體的彈性震動和氣動變化。還有燃料消耗后箭體的質(zhì)量和重心的變化，發(fā)動機(jī)數(shù)量大幅增加后的系統(tǒng)可靠性等，這些問題都需要被設(shè)計和試驗人員全都克服之后，才能最終實現(xiàn)長5起飛的成功。而這次長5在起飛姿態(tài)控制方面所積累的經(jīng)驗和成果，也將為未來我國承擔(dān)載人登月的超重型運載火箭的相關(guān)設(shè)計提供參考和基礎(chǔ)。據(jù)悉未來用于登月的新重型火箭會采用三級半的結(jié)構(gòu)，其中第一級同樣會使用4個捆綁火箭，但是每個捆綁火箭配的是一臺500噸推力的液氧煤油發(fā)動機(jī)。

長5拋掉助推發(fā)動機(jī)的瞬間。

芯一級則是使用4臺500噸推力的液氧煤油發(fā)動機(jī)，起飛總推力將達(dá)到4000噸！而由于是三級半結(jié)構(gòu)，所以箭體的長度和直徑比現(xiàn)在的長5還會更大更粗，運載能力和起飛重量也會大大超過長5，其姿態(tài)的穩(wěn)定和控制難度將會更加大。但是有了長5的歷練，相信我國的航天設(shè)計人員在這方面的經(jīng)驗和能力也將更加強(qiáng)大，最終設(shè)計出安全可靠，而且高效的控制系統(tǒng)肯定是不成問題。對此，我們也是滿懷期待！