长征五号于2016年11月3日在中国文昌航天发射场首飞成功， 由此成为中国运载能力最大的火箭。
长征五号的历史最早可以追溯到1986年"大型运载火箭和天地往返运输系统"被中国列为国家高技术研究发展计划(即863计划)的主题之一，但研制工作当时并未开始。
863计划开始后的1988年中国即开始了大型运载火箭的论证工作。2001年预研工作开始前，中国已经明确了火箭的运力指标、级数、推进剂种类，并要求新型火箭高可靠、低成本。
2002年中国改进完善863计划火箭发动机，确定了"一个系列、两种发动机、三个模块"的总体发展思路以及"通用化、系列化、组合化"的设计思想。
"三个模块"是指使用液氧/液氢的5米直径模块，使用液氧/煤油的3.35米直径模块、2.25米直径模块;"两种发动机"是指新研制的地面推力50吨YF-77氢氧发动机和地面推力120吨YF-100液氧/煤油发动机;在三个模块基础上第一步组合制造出5米直径芯级的大型运载火箭，再进一步组合制造出3.35米直径芯级的中型运载火箭和小型运载火箭，最终形成近地轨道运力覆盖1.5-25吨，地球同步转移轨道运力覆盖1.5-14吨的"一个系列"。
按照方案，火箭运载能力相比原长征火箭大幅度提高;使用推进剂无毒无污染;采用"三化"的设计思想降低成本;比传统火箭普遍少一级的一级半或二级半构型提高火箭固有的可靠性;拥有完整的运载能力覆盖范围。
尽管中国新一代运载火箭与原长征火箭有很大的不同，但是考虑到长征系列火箭已有的品牌影响力，中国在2007年还是将新火箭统一命名归纳为"长征五号"系列。
长征五号采用模块化设计，火箭各组成部分对应不同的模块:芯一级对应5米直径火箭芯级模块，芯二级对应5米直径火箭上面级模块，助推器对应3.35米直径火箭助推级模块。
各种模块根据不同方式搭配再加上整流罩等火箭部件就可以形成不同构型火箭。
长征五号的箭体结构分芯级和助推器两部分，由多个功能各异的部件和组件构成，包括有效载荷整流罩、有效载荷支架、仪器舱、级间段、液氧箱、液氢箱、煤油箱、箱间段、后过渡段、斜头锥、尾段和尾翼等。贮箱结构材料选用2219铝合金，各级均采用独立贮箱。芯级4个贮箱除一子级液氧箱外均选用单一的硬壳式结构。
助推器的头锥为斜锥体，由半球形端头和截锥壳体两部分组成。3.35米直径助推器头锥倾斜角度为15°。端头在飞行过程中要承受气动加热。截锥壳体采用桁梁式半硬壳薄壁结构，外表面蒙皮采用耐高温玻璃钢材料。
3.35米直径模块继承原长征火箭芯级已有的3.35米直径技术，使用液氧和煤油推进剂，安装两台120吨级YF-100液氧煤油发动机，再加上与发动机配套的增压运输系统和伺服机构等。
芯一级采用5米直径火箭芯级模块。使用液氢和液氧作为推进剂，结构主要由贮箱、箱间段、级间段和尾段组成。
芯二级采用5米直径火箭上面级模块，使用液氢和液氧作为推进剂，采用YF-75D作为主动力，以及相应的新的增压输送系统和伺服机构等。另外芯二级采用辅助动力系统，配有气氧煤油姿控发动机。主体结构材料为2219铝合金。
3.35米直径助推器发动机采用2台高压补燃循环方式的YF-100发动机并联;助推器的内侧发动机采用泵前摇摆方式，可单向摆动参与控制，发动机最大摆角8°。
液氧煤油补燃循环(又称分级燃烧循环)发动机工作原理为:氧化剂经预压泵主泵增压后进入燃气发生器; 燃料经预压泵一级泵增压后分为两路，少部分经二级泵进一步增压后进入燃气发生器，绝大部分进入推力室;全部氧化剂与少部分燃料在燃气发生器中燃烧，产生高压富氧燃气，驱动涡轮泵，之后进入推力室，与大部分燃料再次燃烧(即补燃)，产生高温高压的燃气，燃气经喷管喷出产生推力。助推器增压输送系统由贮箱增压、发动机循环预冷、贮箱加注排气、推进剂输送和吹除气封等系统组成。
2015年二级试车中的YF-75D子级发动机YF-75D采用长征三号甲三子级氢氧发动机YF-75进行适应性改进，由两台相同的发动机组成，采用闭式膨胀循环，以提高可靠性和适应地面循环预冷的要求，双向摆动4°，具备多次起动能力。YF-75D喷管面积比为80:1，混合比6.0，总真空推力约162.6 千牛，真空比冲442秒。
长征五号发动机和3.35米直径助推器由西安和上海生产后运送至天津，进行组装、集成和测试，之后运送至发射场准备发射。
长征五号的发射场选择在海南文昌卫星发射中心。文昌卫星发射中心位于中国海南省文昌市附近北纬约19度19分0秒，东经约109度48分0秒，原是中国以前的一个发射亚轨道火箭的测试基地。经过扩建改进，将成为中华人民共和国的第四个卫星发射中心。
该发射场具有纬度低和临海的天然优势，并且自动化、信息化、智能化程度、可靠性和安全性也很高。
长征五号后续改进型号的地球同步转移轨道的运载能力将提升至14.5吨。
CZ-5A或CZ-5M
CZ-5A(或称CZ-5M)是中国为新一代载人飞船、载人登月设想的一款基于长征五号技术的大型载人运载火箭。
该型火箭与长征五号乙运载火箭相仿，但为了发射载人舱段，改变了整流罩形状并增加了逃逸塔。
CZ-5DY
CZ-5DY是中国为载人登月(火箭名称中"DY"即"登月"的汉语拼音缩写)而设想的一款基于长征五号技术的超大型运载火箭。
火箭技术指标为:5米芯级捆6个3.35米助推器;芯级4台、助推各2 台YF-100发动机;二子级4台YF-77发动机;5米直径整流罩;起飞质量约1600吨，全箭长约72m;近地轨道运载能力约50吨。
长征五号火箭高57米，重约879吨，地面起飞总推力约1052.4吨（严格来讲应该为10524千牛，用吨表示是为了便于直观理解）。因为火箭的推力大于重力，所以就能加速往上飞了。
长征五号每个助推器上都有两台火箭发动机，芯级火箭也是两台发动机，从底部看，共10台发动机。
长征三号乙火箭发射嫦娥三号和嫦娥四号探测器的时候，在画面上能够看到棕红色的烟雾升起来？这是因为长征三号乙运载火箭采用的是四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂，其中四氧化二氮为氧化剂，偏二甲肼为还原剂。棕红色烟雾是由于四氧化二氮泄露出来后，变成二氧化氮的结果。
长征五号则采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂。具体来说，芯一级和芯二级都采用的是液氧和液氢作为推进剂，四个助推器均采用液氧和煤油作为推进剂。
我们知道，液氧的沸点是零下183摄氏度，而液氢的沸点更是惊人的零下253摄氏度，仅高于绝对零度20度（绝对温度为零下273摄氏度），是名副其实的“冰箭”。
长征五号在世界现役火箭中排名第3
头把交椅非SpaceX公司的重型猎鹰火箭莫属，其近地轨道的运载能力可达63吨以上；其次是美国联合发射联盟的重型德尔塔4火箭，近地轨道运载能力为28.7吨；然后是长征五号火箭，近地轨道运载能力25吨，然后是俄罗斯的质子M火箭，近地轨道运载能力23吨，最后是欧空局的阿丽亚娜5火箭，近地轨道运载能力为21吨。
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