我国唯一一款载人运载火箭：长征二号F火箭为何被誉为“神箭”？

一、引言

1992年，我国开展载人航天工程，于是在长征二号E火箭的基础上，专为发射神舟号飞船研制了长征二号F运载火箭。经过多年的适应性修改，其近地轨道运载能力提高到11.2吨，不仅可以发射各种近地轨道有效载荷，还可用于发射月球探测器或星际探测器。1999年11月20日，它在酒泉卫星发射了我国第一艘神舟号试验飞船发射升空，飞船在太空遨游21小时完成预定的空间科学试验之后，第二天凌晨在内蒙自治区中部地区成功着陆。这是中国航天史上的一个重要里程碑。2003年，长征二号F火箭成功的把我国首位航天员杨利伟送上了太空。时至今日，长征二号F运载火箭仍然是我国唯一的一款可以用于载人航天的运载火箭。那么这款火箭有何特点呢？

长征二号E火箭，我国首次采用了并联助推器的技术，为长征二号F打下了良好的基础

二、长征二号F火箭的基本参数

长征二号F是新型捆绑式大推力运载火箭。火箭全长58.34米，起飞质量479.7吨，芯级直径3.35米，4个助推器的直径各为2.24米，整流罩最大直径3.8米。具有发射天宫空间实验室和载人飞船的两个状态，运载能力分别为8.6吨和8.15吨。火箭由箭体结构系统、动力系统、控制系统、利用系统、遥测系统、外安系统、故检系统、附加系统和地面支持系统共计9个系统组成。发射载人飞船状态的火箭增加逃逸系统，由共计10个系统组成。

长征二号F

一般火箭的故障率与火箭串联的级数呈指数增长的关系，因此载人火箭为了保证安全性能，一般都使用两级左右的火箭，最多再并联几个助推器，变成两级半的火箭。长征二号F就是这种设计。另外为适应载人航天的需要，长征二号F火箭对箭体结构、动力装置、控制系统、遥测系统等进一步提高可靠性外，还增加了故障检处理系统和逃逸系统，使火箭飞行的可靠性达到0.97，航天员的安全性达到0.997。不过长征二号F火箭发射天宫飞行器的版本，由于没有航天员，因此没有逃逸塔。下面我们就来具体的看一看长征二号F火箭的与众不同之处：

三、长征二号F火箭的与众不同之处

1、“避雷针”一样的逃逸塔

首先要说的就是长征二号F火箭顶端的如同避雷针一样的结构，这就是火箭的逃逸塔。一旦火箭出现重大危险情况，如果火箭在起飞前900秒到起飞后120秒时间段内，或者说火箭在0至39千米之间发生故障，威胁到航天员的生命安全，航天员可利用逃逸塔与火箭下部的燃料箱与发动机等危险部件分离，启动逃逸塔发动机，使得宇航员有机会安全返回地面。

长征二号F逃逸塔，“避雷针”上黑的为发动机喷口，下边方块状的即为气动栅格，用于降落时调整姿态。

逃逸塔分离示意图，火箭出现故障时，宇航员可以通过逃逸塔安全返回地面

长征二号F火箭的逃逸系统由低空和高空两组发动机、上部整流罩、栅格翼和释放装置、上支撑机构、下支撑机构和灭火装置组成。其中位于火箭整流罩上部的低空发动机，像一根避雷针，高8米。高空发动机安装在整流罩上。

2、完善的故障检测系统

上面说了长征二号F的逃逸塔能在危险时刻为宇航员的生命安全提供一份保障。那么问题就来了，怎么判断火箭安全不安全呢？什么时候才这就要求火箭有一套完善的故障检测系统。长征二号F火箭的故障检测处理系统，是用在火箭点火前，检测火箭的重要飞行参数，并按事先确定的故障模式自动进行故障判别，如果发现故障，立即向火箭有关系统和飞船发出中止飞行指令和逃逸指令。科研人员经过研究试验,从300多个故障模式中确定了11个故障模式作为故障检测分系统的判断依据，并改进和完善了必备的程序软件，研制出满足设计要求的故障检测处理器，并最终实现了火箭在发生故障时能自我检测、自我诊断和向逃逸分系统发出故障信息，实施自动逃逸和地面指令逃逸的设计目标。

3、高冗余设计

长征二号F火箭有上万个零部件，随便哪个零部件出现问题都有可能导致火箭失败，给航天员带来严重的安全风险。为了尽可能的减小这一风险，火箭首先就是要采用高冗余度设计，重要的系统要设计两套甚至更多。这样当一套出现故障以后，备份的系统能够立马顶上。长征二号F火箭在保证性能的前提下采取增加冗余设计来消除薄弱环节，火箭控制系统的冗余设计达到95%以上。

比如：从发射神舟三号开始，就实施了控制系统“平台-惯组”冗余方案。采用平台为主，故障时切换到捷联惯组的方式，提高了制导和姿态控制的可靠性。增加速率陀螺、伺服机构等关键电子产品的供电电池数量，提高供电可靠性，增加各类输人、输出信号的余度，提高信号发出、接收的可靠性等等。这一系列高冗余度设计使长征二号F火箭的可靠性指标从长征二号E火箭的0.91提高到0.97。长长征二号F火箭的研制成功，使我国运载火箭技术达到了国际先进水平。

4、增加安全设施和手段

我们知道火箭是自带氧化剂与燃烧剂的，另外火箭上还有各种各样的电源，管路、火工分离装置等。这些危险源一旦误点燃，将会造成很大损失。为了做到万无一失，科研人员又给长征二号F火箭增加了许多安全设施和手段，例如增加了许多物理隔离措施，采用了安全机构，防止误点燃，大大增加了火箭飞行的可靠性。

四、长征二号F火箭的发射成绩

1999年11月20日长征二号F火箭将中国第一艘无人试验飞船“神舟一号”，在中国酒泉卫星发射中心发射送入太空，从此开启了长征二号F火箭的“神箭“生涯。2003年10月15日，长征二号F运载火箭将载有中国第一名航天员杨利伟的，神舟五号飞船准确送人预定轨道。这一壮举使得我国载人航天工程取得历史性重大突破，成为了世界上第三个独立开展载人航天活动的国家。两年之后，2005年10月12日，长征二号F运载火箭将神舟六号载人飞船发射升空，进行中国的第二次载八航天飞行。

时至今日，长征二号F火箭已经已经圆满的完成了所有神舟系列飞船的发射任务，并成功的将天宫一号和天宫二号送入太空。发射成功率达到百分之百，因此长征二号F火箭也被誉为“神箭“。

五、总结

长征二号F火箭的巨大成功无疑离不开广大航天人的辛勤付出。正是他们不辞辛劳，一丝不苟的工作态度，才让火箭的所有问题都尽可能的在地面上给排除掉，从而实现了零失误。我国的载人航天工程起步晚，落后世界航天大国几十年。然而历尽千难成伟业，人间万事出艰辛，广大航天人以特别能吃苦、特别能奉献、特别能攻关的精神使得我国的载人航天工程取得飞速的发展，如今虽然与美国这样的航天强国相比还有一定差距，但是我们已经基本达到了世界先进水平。