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2.5.4讨论：长征五号发射始末

背景事例：

2020年5月6日，长征-5B型运载火箭，在海南文昌卫星发射中心发射升空。作为我国运载能力最大的新一代运载火箭，近地轨道运载能力可达到25吨级，高轨道运载能力达14吨级。长征五号将承担后续探月工程三期、载人空间站、火星探测等多个国家重大科技工程发射任务。是我国运载火箭谱系中的重要组成部分。然而，它的发射过程却是历经坎坷，惊心动魄的。

2016年11月，长征五号遥一火箭发射准备连续出现芯以及氢氧机预冷故障、发射架与箭体连接器故障、助推器氧排气管道故障等一系列特情，导致零号指挥员的发射口令经历了中国航天史上从未有过的“混乱时刻”，最终在推迟2小时之后，火箭终于发射升空。但是，发射后又由于芯二级的YF-75D氢氧机指令信号异常、发动机提前关机而导致火箭末端速度增量不足入轨状态异常；

2017年7月2日，在经过大量改进之后，长征五号再次登上了属于他的太空舞台。跟第一次的跌跌撞撞不同，这一次的长征五号准备阶段异乎寻常的顺利。也许，过于平静并不是一件好事，因为这意味着可能有问题并没有暴露出来。随着一声点火令下，火箭腾空而起，从准备到发射，一切都在预定当中，可是，在飞行三百多秒后，问题出现了。火箭的飞行曲线发生了一些变化，尽管这个变化并不显著，但在发射室的科学家眼里，这绝对是一个不好的信号。很快，飞行曲线越来越往下。长征五号遥二火箭发射失利。这一次的失败，给中国航天蒙上了阴影，如果说上一次是跌跌撞撞的成功，那么这一次就是完完整整的失利。

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图1 长征五号首飞


在接下来的时间，中国航天人开始了全身心的投入。要想解决问题，首先需要发现问题。所有的航天人都憋了一口气。第三次，只许胜，不许败。996已经不足以形容，仅仅二个季度，负责研究发动机的团队加班时间就达2.3万个小时。一百余天的故障排查，一百八十天的试验验证，终于找到了原因。问题出在一台芯一级上的YF-77发动机。在复杂的热力学环境之下，发动机的局部机构发生异常，使得推力瞬间下降，最终导致发射失败。

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图2 YF-77发动机


接下来就是针对缺陷进行改进。“不带一丝疑虑上天！”这就是中国航天人的目标。一有问题，就全部归零，从头开始排查，真正做到不让问题隐形，不让缺点蒙混过关。因为如果再失败，将是中国航天无法承受之痛。它意味着长征五号的研发将彻底归零。也就是说，中国至少在未来五年内没有大推力火箭可用。没有大推力火箭，天宫计划，月球登陆、火星探索等等计划都无法落地，中国将迎来航天事业的真正至暗时刻。

2019年12月27日，长征五号再一次站在了发射架上。随着震天撼岳的轰鸣声以及一团赤热的火焰。长征五号健硕的身躯拔地而起，开始了它第三次挑战天空的征程。蛰伏了两年多的长征五号，扬眉吐气，一飞冲天！控制室里欢声雷动，而一位姑娘的表情尤其让人动容。图片3.png

图3.a 长征五号研发人员

看到胖五升空，她先是露出了欣慰的微笑。

图片4.png

图3.b 长征五号研发人员

可笑着笑着，她的眼圈红了起来，不过一会儿，眼泪禁不住流了出来。这泪水里包含着的多少委屈，多少酸楚，又有多少喜悦，只有中国的航天人才能真正明白。

2020年5月6日，长征-5B型运载火箭，又出征了。作为长征五号系列火箭芯一级模块的、在前几次发射中出问题出的最多、引起争议也最大的YF-77型燃气发生器循环氢氧机也再度经受住了考验。也就意味着YF-77这台中国航天工程上的“拦路虎”产品算是正式搞成、性能可靠了。

“我们的征途是星辰大海！”

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视频链接：《开讲啦》 20161203 “长五”首飞任务01指挥员胡旭东：火箭发射前的163分钟

文章链接：没想到长征五号失败背后，损失如此巨大，沉寂两年方才王者归来-蒋柳

问题探讨：

1）长征五号运载火箭的心脏YF-77发动机，其截面形状是先收缩后扩张的，请用本章节的内容分析原因。

2）了解了长征五号的发射过程，你有什么启示，对你未来的生活有什么帮助？

3）“不带一丝疑虑上天！”，“我们的征途是星辰大海”，这些耳熟能详的航天精神，你有什么样的理解？


下一节:2.6章节讨论

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第一章：基础知识

-1.1流体质点与连续性假设

--1.1.1知识导授

--1.1.2流体质点与连续性假设

--1.1.3小节测验

-1.2系统和控制体

--1.2.1知识导授

--1.2.2系统和控制体

--1.2.3小节测验

-1.3流体运动的描述方法

--1.3.1知识导授

--1.3.2流体运动的描述方法

--1.3.3小节测验

-1.4欧拉法的加速度表达式

--1.4.1知识导授

--1.4.2欧拉法的加速度表达式

--1.4.3小节测验

-1.5热力学第一定律

--1.5.1知识导授

--1.5.2热力学第一定律

--1.5.3小节测验

-1.6完全气体的等熵关系式

--1.6.1知识导授

--1.6.2完全气体的等熵关系式

--1.6.3小节测验

-1.7流体运动分解

--1.7.1知识导授

--1.7.2流体运动分解

--1.7.3小节测验

-1.8无旋流动和位函数

--1.8.1知识导授

--1.8.2无旋流动和位函数

--1.8.3小节测验

-1.9流体中的作用力

--1.9.1知识导授

--1.9.2流体中的作用力

--1.9.3小节测验

-1.10连续方程

--1.10.1知识导授

--1.10.2连续方程

--1.10.3小节测验

-1.11动量方程

--1.11.1知识导授

--1.11.2动量方程

--1.11.3小节测验

-1.12柏努利积分

--1.12.1知识导授

--1.12.2柏努利积分

--1.12.3小节测验

-1.13拉格朗日积分

--1.13.1知识导授

--1.13.2拉格朗日积分

--1.13.3小节测验

-1.14 章节讨论

--1.14章节讨论

第二章：气体的一维定常流动

-2.1音速

--2.1.1知识导授

--2.1.2音速

--2.1.3小节测验

-2.2马赫数

--2.2.1知识导授

--2.2.2马赫数

--2.2.3小节测验

-2.3滞止状态与滞止参数

--2.3.1知识导授

--2.3.2滞止状态与滞止参数

--2.3.3小节测验

-2.4临界状态和最大速度状态

--2.4.1知识导授

--2.4.2临界状态和最大速度状态

--2.4.3小节测验

-2.5气流速度与流动截面的关系

--2.5.1知识导授

--2.5.2气流速度与流动截面的关系

--2.5.3小节测验

--2.5.4讨论：长征五号发射始末

-2.6 章节讨论

--2.6章节讨论

第三章：一维非定常连续流动

-3.1波的形成与传播

--3.1.1知识导授

--3.1.2波的形成与传播

--3.1.3小节测验

-3.2弱扰动的传播

--3.2.1知识导授

--3.2.2弱扰动的传播

--3.2.3小节测验

-3.3平面小扰动的简化物理分析

--3.3.1知识导授

--3.3.2平面小扰动的简化物理分析

--3.3.3小节测验

-3.4微幅波的计算公式

--3.4.1知识导授

--3.4.2微幅波的计算公式

--3.4.3小节测验

-3.5四类微幅波

--3.5.1知识导授

--3.5.2四类微幅波

--3.5.3小节测验

-3.6微幅波在固壁端的反射

--3.6.1知识导授

--3.6.2微幅波在固壁端的反射

--3.6.3小节测验

-3.7微幅波在敞口端的反射

--3.7.1知识导授

--3.7.2微幅波在敞口端的反射

--3.7.3小节测验

-3.8微幅波在接触面上的透射和反射

--3.8.1知识导授

--3.8.2微幅波在接触面上的透射和反射

--3.8.3小节测验

-3.9微幅波相交

--3.9.1知识导授

--3.9.2微幅波相交

--3.9.3小节测验

-3.10有限振幅简单波

--3.10.1知识导授

--3.10.2有限振幅简单波

--3.10.3小节测验

-3.11活塞运动问题与逃逸速度

--3.11.1知识导授

--3.11.2活塞运动问题与逃逸速度

--3.11.3小节测验

-3.12中心稀疏波

--3.12.1知识导授

--3.12.2中心稀疏波

--3.12.3小节测验

-3.13气体一维均熵流动方程组的物理意义

--3.13.1知识导授

--3.13.2气体一维均熵流动方程组的物理意义

--3.13.3小节测验

-3.14 章节讨论

--3.14章节讨论

第四章：超音速流动中的激波理论

-4.1激波的形成

--4.1.1知识导授

--4.1.2激波的形成

--4.1.3小节测验

--4.1.4. 讨论：两弹一星元勋-郭永怀

-4.2正激波的基本关系式

--4.2.1知识导授

--4.2.2正激波的基本关系式

--4.2.3小节测验

-4.3正激波前后的气流参数

--4.3.1知识导授

--4.3.2正激波前后的气流参数

--4.3.3小节测验

-4.4激波绝热压缩与等熵压缩的比较

--4.4.1知识导授

--4.4.2激波绝热压缩与等熵压缩的比较

--4.4.3小节测验

-4.5斜激波与正激波的关系

--4.5.1知识导授

--4.5.2斜激波与正激波的关系

--4.5.3小节测验

-4.6斜激波后的参数计算

--4.6.1知识导授

--4.6.2斜激波后的参数计算

--4.6.3小节测验

-4.7气流偏转角与激波倾斜角的关系

--4.7.1知识导授

--4.7.2气流偏转角与激波倾斜角的关系

--4.7.3小节测验

-4.8激波极线

--4.8.1知识导授

--4.8.2激波极线

--4.8.3小节测验

-4.9 章节讨论

--4.9章节讨论

第五章：运动冲击波基础理论

-5.1 一维运动冲击波1

--5.1.1知识导授

--5.1.1一维运动冲击波1

--5.1.3小节测验

-5.2 一维运动冲击波2

--5.2.1知识导授

--5.2.2一维运动冲击波2

--5.2.3小节测验

-5.3 空气中的爆炸冲击波

--5.3.1知识导授

--5.3.2 空气中的爆炸冲击波

--5.3.3小节测验

-5.4 冲击波的雨果尼奥曲线

--5.4.1知识导授

--5.4.2冲击波的雨果尼奥曲线

--5.4.3小节测验

-5.5 雨果尼奥曲线与瑞利线之间的关系

--5.5.1知识导授

--5.5.2雨果尼奥曲线与瑞利线之间的关系

--5.5.3小节测验

-5.6章节讨论

--5.6章节讨论

2.5.4讨论：长征五号发射始末笔记与讨论

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