长征五号

长征五号的芯一级要工作 490 s——是 Falcon 9 一级（162 s）的三倍。这说明它在任务剖面里根本不是传统意义上的「一级」，而更像一个从地面就开始工作的二级：起飞阶段的推力主要由四枚煤油助推器承担，芯级只需要维持推力并在助推器脱落后独自加速到接近入轨速度。

在这个角色下，比冲的价值远高于推力密度：YF-77 的真空比冲 430 s，比 YF-100 的 335 s 高出近 100 s。对一个要工作 490 s 的级来说，这个差值直接转化成运力。

代价有三个，而且都很实在：

1. 氢的密度太低（71 kg/m³）。为了装下 165 t 氢氧推进剂，芯级直径必须做到 5 m，这就撞上了陆路运输的天花板。
2. 海平面推力不足。两台 YF-77 在海平面合计只有约 1,020 kN，而全箭起飞质量 869 t——单靠芯级推重比远小于 1。整枚火箭在助推器分离前的推力结构、气动载荷分布都要围绕这个特点重新设计。
3. 大推力氢氧机极难。YF-77 的研制困难直接造成了 2017 年的失败与 908 天停飞。相比之下，煤油机 YF-100 的成熟度要高得多。

这是一个「为最终性能付出研制风险」的选择。如果只看单发可靠性与进度，全煤油方案（类似长征七号）显然更稳妥；但那样就拿不到 25 t 的 LEO 运力。

捆绑构型在中国、欧洲、日本、印度的重型火箭上几乎是统一选择，原因是它把「增加推力」与「增加箭体直径」解耦了。

把芯级从 5 m 加粗到 8 m，需要的不只是更大的贮箱：总装厂房、运输船、发射台导流槽、脐带塔、风载计算全部要重做，而且推力结构的载荷会随直径平方增长。捆绑助推器则可以在既有芯级基础上「加模块」：CZ-5 用 4 枚，CZ-7 用 4 枚较小的，CZ-8 用 2 枚，甚至可以不捆绑（CZ-8A）。同一套 3.35 m 模块与同一款 YF-100 支撑了整个谱系。

代价是分离事件变多：4 枚助推器要在同一秒内可靠分离且不碰撞芯级，任何一枚异常都会导致姿态失控。为此长征五号采用了「前捆绑主传力 + 后支撑」的结构，分离时先解锁后支撑、再由头部推冲器把助推器向外推开。

另一个隐性代价是气动干扰：捆绑体的绕流远比光滑圆柱复杂，跨声速段的抖振与局部热流需要大量风洞试验来标定。

CZ-5B 是长征五号的一个变体：保留 4 枚助推器与氢氧芯级，直接去掉整个二级，换上 20.5 m 的加长整流罩。它专门用于发射天宫空间站的 20 t 级舱段。

逻辑很直接：空间站舱段的目标轨道只有约 400 km 的低轨，芯一级工作 490 s 后已经接近入轨速度，再加一级反而是多余的质量与多余的分离风险。一级半构型让 LEO 运力保持在 25 t，同时简化了飞行时序。

但这带来一个后果：芯一级本身被送进了轨道。 一个 20 t 级的空箭体入轨后无法主动离轨，只能在轨道上逐渐衰减、几天后不受控地再入大气层。2020–2022 年的几次 CZ-5B 发射都发生了残骸不受控再入事件，落区从西非到印度洋不等，招致 NASA 与多国航天机构的公开批评。

这是一个典型的局部最优 vs 全局责任的权衡：在单次任务的效率视角下，一级半构型无可挑剔；但在轨道环境责任的视角下，它把一个 20 t 的不可控物体交给了大气层。国际上通行做法是给末级留出离轨推进剂或做钝化处理，而这会吃掉一部分运力。后续型号（长征十号系列）已按可控离轨设计。

从项目管理角度这是个昂贵的教训：2017 年的失败让嫦娥五号推迟三年、天问一号错过一个火星窗口需重新规划、空间站建造整体后移。

但换个视角：长征五号真正交付的不是一枚火箭，而是两条全新的发动机技术路线与一整套低温推进剂基础设施。YF-100 定型后被复制到六、七、八号以及后续型号上；文昌发射场、天津总装厂、海运体系都成为长期资产。2019 年复飞之后，长征五号系列的连续成功率极高，并在五年内完成了火星、月球采样、空间站三大任务。

这引出一个更普遍的判断：重型运载火箭的研制周期与失败代价，本质上是国家级基础设施建设的代价，而不是单个产品的成本。 用商业火箭的迭代节奏去评价它，会得出误导性的结论；反过来，用国家工程的容错标准去要求商业火箭，同样不合适。