長征五號於2016年11月3日在中國文昌航天發射場首飛成功， 由此成為中國運載能力最大的火箭。
長征五號的歷史最早可以追溯到1986年"大型運載火箭和天地往返運輸系統"被中國列為國家高技術研究發展計劃(即863計劃)的主題之一，但研製工作當時並未開始。
863計劃開始後的1988年中國即開始了大型運載火箭的論證工作。2001年預研工作開始前，中國已經明確了火箭的運力指標、級數、推進劑種類，並要求新型火箭高可靠、低成本。
2002年中國改進完善863計劃火箭發動機，確定了"一個系列、兩種發動機、三個模塊"的總體發展思路以及"通用化、系列化、組合化"的設計思想。
"三個模塊"是指使用液氧/液氫的5米直徑模塊，使用液氧/煤油的3.35米直徑模塊、2.25米直徑模塊;"兩種發動機"是指新研製的地面推力50噸YF-77氫氧發動機和地面推力120噸YF-100液氧/煤油發動機;在三個模塊基礎上第一步組合製造出5米直徑芯級的大型運載火箭，再進一步組合製造出3.35米直徑芯級的中型運載火箭和小型運載火箭，最終形成近地軌道運力覆蓋1.5-25噸，地球同步轉移軌道運力覆蓋1.5-14噸的"一個系列"。
按照方案，火箭運載能力相比原長征火箭大幅度提高;使用推進劑無毒無汙染;採用"三化"的設計思想降低成本;比傳統火箭普遍少一級的一級半或二級半構型提高火箭固有的可靠性;擁有完整的運載能力覆蓋範圍。
儘管中國新一代運載火箭與原長征火箭有很大的不同，但是考慮到長征系列火箭已有的品牌影響力，中國在2007年還是將新火箭統一命名歸納為"長征五號"系列。
長征五號採用模塊化設計，火箭各組成部分對應不同的模塊:芯一級對應5米直徑火箭芯級模塊，芯二級對應5米直徑火箭上面級模塊，助推器對應3.35米直徑火箭助推級模塊。
各種模塊根據不同方式搭配再加上整流罩等火箭部件就可以形成不同構型火箭。
長征五號的箭體結構分芯級和助推器兩部分，由多個功能各異的部件和組件構成，包括有效載荷整流罩、有效載荷支架、儀器艙、級間段、液氧箱、液氫箱、煤油箱、箱間段、後過渡段、斜頭錐、尾段和尾翼等。貯箱結構材料選用2219鋁合金，各級均採用獨立貯箱。芯級4個貯箱除一子級液氧箱外均選用單一的硬殼式結構。
助推器的頭錐為斜錐體，由半球形端頭和截錐殼體兩部分組成。3.35米直徑助推器頭錐傾斜角度為15°。端頭在飛行過程中要承受氣動加熱。截錐殼體採用桁梁式半硬殼薄壁結構，外表面蒙皮採用耐高溫玻璃鋼材料。
3.35米直徑模塊繼承原長征火箭芯級已有的3.35米直徑技術，使用液氧和煤油推進劑，安裝兩臺120噸級YF-100液氧煤油發動機，再加上與發動機配套的增壓運輸系統和伺服機構等。
芯一級採用5米直徑火箭芯級模塊。使用液氫和液氧作為推進劑，結構主要由貯箱、箱間段、級間段和尾段組成。
芯二級採用5米直徑火箭上面級模塊，使用液氫和液氧作為推進劑，採用YF-75D作為主動力，以及相應的新的增壓輸送系統和伺服機構等。另外芯二級採用輔助動力系統，配有氣氧煤油姿控發動機。主體結構材料為2219鋁合金。
3.35米直徑助推器發動機採用2臺高壓補燃循環方式的YF-100發動機並聯;助推器的內側發動機採用泵前搖擺方式，可單向擺動參與控制，發動機最大擺角8°。
液氧煤油補燃循環(又稱分級燃燒循環)發動機工作原理為:氧化劑經預壓泵主泵增壓後進入燃氣發生器; 燃料經預壓泵一級泵增壓後分為兩路，少部分經二級泵進一步增壓後進入燃氣發生器，絕大部分進入推力室;全部氧化劑與少部分燃料在燃氣發生器中燃燒，產生高壓富氧燃氣，驅動渦輪泵，之後進入推力室，與大部分燃料再次燃燒(即補燃)，產生高溫高壓的燃氣，燃氣經噴管噴出產生推力。助推器增壓輸送系統由貯箱增壓、發動機循環預冷、貯箱加註排氣、推進劑輸送和吹除氣封等系統組成。
2015年二級試車中的YF-75D子級發動機YF-75D採用長征三號甲三子級氫氧發動機YF-75進行適應性改進，由兩臺相同的發動機組成，採用閉式膨脹循環，以提高可靠性和適應地面循環預冷的要求，雙向擺動4°，具備多次起動能力。YF-75D噴管面積比為80:1，混合比6.0，總真空推力約162.6 千牛，真空比衝442秒。
長征五號發動機和3.35米直徑助推器由西安和上海生產後運送至天津，進行組裝、集成和測試，之後運送至發射場準備發射。
長征五號的發射場選擇在海南文昌衛星發射中心。文昌衛星發射中心位於中國海南省文昌市附近北緯約19度19分0秒，東經約109度48分0秒，原是中國以前的一個發射亞軌道火箭的測試基地。經過擴建改進，將成為中華人民共和國的第四個衛星發射中心。
該發射場具有緯度低和臨海的天然優勢，並且自動化、信息化、智能化程度、可靠性和安全性也很高。
長征五號後續改進型號的地球同步轉移軌道的運載能力將提升至14.5噸。
CZ-5A或CZ-5M
CZ-5A(或稱CZ-5M)是中國為新一代載人飛船、載人登月設想的一款基於長征五號技術的大型載人運載火箭。
該型火箭與長征五號乙運載火箭相仿，但為了發射載人艙段，改變了整流罩形狀並增加了逃逸塔。
CZ-5DY
CZ-5DY是中國為載人登月(火箭名稱中"DY"即"登月"的漢語拼音縮寫)而設想的一款基於長征五號技術的超大型運載火箭。
火箭技術指標為:5米芯級捆6個3.35米助推器;芯級4臺、助推各2 臺YF-100發動機;二子級4臺YF-77發動機;5米直徑整流罩;起飛質量約1600噸，全箭長約72m;近地軌道運載能力約50噸。
長征五號火箭高57米，重約879噸，地面起飛總推力約1052.4噸（嚴格來講應該為10524千牛，用噸表示是為了便於直觀理解）。因為火箭的推力大於重力，所以就能加速往上飛了。
長征五號每個助推器上都有兩臺火箭發動機，芯級火箭也是兩臺發動機，從底部看，共10臺發動機。
長征三號乙火箭發射嫦娥三號和嫦娥四號探測器的時候，在畫面上能夠看到棕紅色的煙霧升起來？這是因為長征三號乙運載火箭採用的是四氧化二氮和偏二甲肼作為推進劑，其中四氧化二氮為氧化劑，偏二甲肼為還原劑。棕紅色煙霧是由於四氧化二氮洩露出來後，變成二氧化氮的結果。
長征五號則採用無毒無汙染的液氧、液氫和煤油作為推進劑。具體來說，芯一級和芯二級都採用的是液氧和液氫作為推進劑，四個助推器均採用液氧和煤油作為推進劑。
我們知道，液氧的沸點是零下183攝氏度，而液氫的沸點更是驚人的零下253攝氏度，僅高於絕對零度20度（絕對溫度為零下273攝氏度），是名副其實的“冰箭”。
長征五號在世界現役火箭中排名第3
頭把交椅非SpaceX公司的重型獵鷹火箭莫屬，其近地軌道的運載能力可達63噸以上；其次是美國聯合發射聯盟的重型德爾塔4火箭，近地軌道運載能力為28.7噸；然後是長征五號火箭，近地軌道運載能力25噸，然後是俄羅斯的質子M火箭，近地軌道運載能力23噸，最後是歐空局的阿麗亞娜5火箭，近地軌道運載能力為21噸。
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