“胖五”又要上天！威武雄壮的它为啥是捆绑的？

本月初，全球空间探索大会(GLEX 2017)在北京举行。会议透露了一个振奋人心的消息:第二艘长征五号运载火箭将于7月2日搭载“实践18”卫星上天，第三艘将于11月30日护送“嫦娥五号”登月！

“胖五”开始营业(网络图)

自去年的试验以来，“肥胖五人组”一直备受关注。现在它终于又迈出了一大步，许多网民都很兴奋。虽然“胖五”在长征系列火箭中排名第17位，但它却是家族中最强大、最有气势的种马。“脂肪五”之所以如此坚韧，不仅是因为它强壮的体格(可以容纳更多的推进剂)，还因为它的粘合技术。

“胖五”:我不胖，但很强壮(网络地图)

虽然运载火箭是由弹道导弹衍生而来，但与重视发射精度和快速反应能力的导弹不同，运载火箭最关键的技能是运载能力和控制精度。然而，由于地球引力、空气阻力、火箭本身的结构水平以及发动机的比冲极限，单级火箭很难达到第一宇宙速度，也不可能将卫星和航天器等重乘客送入预定轨道。

我该怎么办？容量不够，数量会凑在一起。

科学家将几个单级火箭如糖葫芦连接起来，通过中继将有效载荷送到天堂。简而言之，最低的第一级火箭首先工作，在完成任务后被扔掉，然后第二级开始工作，再被扔掉，依此类推，直到“乘客”被送到目的地。量变导致质变。这种通过数量叠加来增加承载能力的方法效果很好。两级火箭的质量比是单级火箭的3.6倍，而三级火箭的质量比是单级火箭的8倍。

“长征3A”系列结构火箭(图片来源:新华社)

然而，如果级数增加，火箭就会变得很长。不仅储存、运输和发射成为问题，高空点火的可靠性和飞行稳定性也会受到影响。因此，糖葫芦型(串联型)火箭很少超过4级。如果你想从近地空间转移到深空，“糖葫芦”的力量仍然很弱。

因为垂直方向是受限制的，让我们移动到水平方向。结果，你会发现随着人类向太空深处移动，火箭里会有更多的胖子。

人们把系列多级火箭作为核心级，并在它周围绑上一圈小火箭(通常称为助推器)。这些升压器与核心级的第一级并联。在发射过程中，助推器可以先工作，然后是核心阶段的第一阶段，或者两者可以同时工作。由于助推器不增加火箭的总长度，并且在工作一段时间后被丢弃，所以它仅被视为半级火箭，这就是为什么我们可以看到“胖五”构型的级不是整数，而是1.5、2.5和3.5级。

雄伟壮丽的“胖五”(照片来源:www.spaceflightinsider.com)

“胖五”的结构(图片来源:深空网)

胖子有明显的优势。助推器捆绑后，火箭的运载能力可增加4倍。此外，通过核心级和助推器的不同组合，可以获得各种运载能力的火箭，我们的“胖五”有6种构型。此外，由于核心级大部分由成熟的多级火箭制成，因此大部分结构参数在开发时就可获得，这无疑大大缩短了开发周期和成本。中国奇迹般地在仅仅18个月内完成了第一批“长两捆”捆绑式火箭的设计、制造和发射。

“胖五”的六种形态(照片来源:mil.eastday.com)

由于这些优势，我们运载火箭家族中的大多数兄弟采用了与“胖五”相同的捆绑技术，因为“长两捆”，包括“长三b”、“长三c”、“长七”和“长九”有待开发。

长征系列运载火箭系列(照片来源:www.calt.com)

这项技术也被广泛应用于世界主流大型运载火箭。例如，美国德尔塔系列运载火箭从D型开始，通过在核心级捆绑3、6和9个助推器，形成了不同的火箭系列。另一方面，欧空局的阿丽亚娜系列运载火箭，从3型到5型，也在核心级周围装有2或4个助推器。

美国德尔塔3号火箭有九个助推器(图片来源:www.spacelaunchreport.comthorh13.html)

“胖五”又要去天堂了。让我们祝愿这个带着小火箭的新人圆满完成任务！

参考:

[1]http://www.81.cn/jmywyl/20106/12/content_7634961.htm.

[2]http://www.spacechina.com/n25../n148/n272/n 4791/c 169793/content . html。

赵瑞星。[总体空间发射技术。北京:北京理工大学出版社，2015。

赵金平。大型捆绑式空间结构的动力分析[。北京:清华大学，1991。