中国长征火箭，喷出来的火焰一般是分叉的，而美国俄罗斯的火箭，火焰一般是笔直向下的，为什么会有这种区别呢？

（此次夜间发射的长五plus，火焰明显分叉）

12月15日晚上9点多，加长版的长征五号从海南发射圆满成功，把一颗重达14吨的大型农业卫星送到了高轨道，但你注意看它的火焰也是分叉的。

这个分叉，其实是火箭发动机的喷嘴，偏离中心线大概7到8度的角度。

（此前白天发射的长五B）

我看到这两天有评论说分叉是“落后的体现”，首先我要驳斥这种观点。

火焰分叉，首先必须是捆绑式火箭，也就是在火箭的四周绑上两个或四个助推器。

比如说这次发射的长征五号加长版，它起飞的总推力高达1060吨，4个助推器每个都有2台YF-100液氧煤油发动机，每台推力120吨，火箭芯一级是两台50吨推力的YF-77氢氧发动机，相当于8个120再加上2个50，也就是1060吨。

（长五的十台发动机布置示意图）

虽然跟美国现役最大火箭还有差距，但长五也已经是亚洲最强大的火箭了。

捆绑式助推器的喷嘴，偏离一定的角度，主要有两个优点：

第一是方便火箭在空中调整姿态，有利于平衡和稳定，因为它们绑在火箭外面，推力看起来偏了，但实际上经过准确设计，推力方向刚好穿过了火箭的质心。

（阿丽亚娜4号，助推器推力基本穿过火箭质心）

如果是竖直向上的话，其实对火箭的重心有一个偏心的力矩，就会造成火箭翻滚的趋势，只不过因为助推器是对称的，偏心力矩互相抵消了。

但是万一遇到助推器部分失效的情况，推力大小不一致，火箭就可能会翻滚了。

（猎鹰重型火箭，会产生偏心力矩）

而长征火箭这种分叉设计，就可以保证推力基本对准火箭的质心，不管哪个助推器失效，都不会突然偏航，从而降低了火箭的控制难度。

第二个好处就是可以减少各个发动机之间的干扰，你看这张图，助推器火焰和芯一级的火箭错开了，中间留了个缝，可以避免发动机之间的干扰产生意外故障。

助推器和芯级火焰，明显分隔开了

但是这种分叉设计也有几个缺点，最大的缺点就是会造成一些推力损失。学过中学物理的都知道，斜着的力可以分解成水平方向和垂直方向的，垂直方向的力会更小。

长征系列火箭助推器会有1.6%到2%的推力损耗，整体上影响不大。用这一点点推力损失，换来更简单可靠的姿态控制，还是很值得的。

除了长征五号，长征2F、长征3乙这些捆绑式火箭，也都是分叉的。

欧洲阿丽亚娜1号到4号火箭，也全都是分叉的。

而美国的火箭其实也有分叉设计的。

比如说美国宇宙神5号火箭，有两个很小的固体助推器，你仔细看这个图，助推器的喷管也是斜的，有一个很小的角度，喷出来的火焰也是分叉的。

（美国宇宙神5号火箭发动机特写）

（宇宙神5火箭分叉，但角度很小，很难看出来）

现在美国火箭很少用分叉，因为他们火箭发动机的推力比较大，就不太需要4个助推器捆绑了，他们更喜欢C-B-C的构型，也就是像猎鹰重型、德尔塔重型那样，三个几乎一样的并排绑在一起，也就不需要安装角度了。

但是遇到故障，推力不平衡怎么办呢，其实主要还是靠发动机喷管本身的摆动。

（火箭喷管摆动）

火箭发动机一般都是矢量的，具有方向调节的能力，控制火箭方向。长征火箭就算是分叉，喷管也一样是矢量的，只是说控制难度小一点。

（火箭发动机矢量控制偏航）

（space X猎鹰9号就是靠发动机矢量控制姿态，垂直降落）

其实还有一个隐藏的原因，因为我们航天起步其实比较晚，一开始火箭推力比较小，所以更依赖助推器；而美国俄罗斯航天起步很早，他们后来的火箭发动机推力都比较大，就算有助推器也比较小，工作时间也比较短，就不太考虑那么多了。

现在我们火箭推力也上来了，但是设计习惯还没改。长征五号推力也超过了一千吨，每个助推器的推力有240吨，但是这么猛的东西，居然是靠几根横梁固定在火箭上的。

别小看这几根梁非常细，但是能承受300多吨的力量，牢牢绑住助推器。

其实分叉设计还有很多例子，比如说俄罗斯苏57战斗机，它的两个发动机也不是垂直的，而是有一个安装角度，俗称“外八字”，也是为了在单发失效的时候，减小偏航力矩。

因为苏-57是苏-27拍扁来的嘛，发动机间距很宽，偏航力矩就很大。

（苏57是“外八”）

美国F-14发动机也隔得很宽，所以也是有一点分叉的，稍微牺牲一点点推力，换稳定性。

（F-14）

咱们歼-20的发动机是紧紧挨着的，窄间距布局，偏航力矩比较小，所以就用不着外八字分叉了。

总之，分叉不分叉，跟先进或者落后也没啥关系，只是设计上的取舍罢了。