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长征二号F

来自 国家航天局 的图片

研制国家 ：中国 发射时间 ：2023年10月26日11时14分 运载载荷 ：神舟十七号载人飞船

长征二号F（代号：CZ-2F，简称：长二F，绰号：神箭）是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的一种大型两级捆绑助推器运载火箭，是中国主要用于发射神舟系列载人飞船和大型目标飞行器到近地轨道的一型火箭。

长征二号F火箭是在长征二号E捆绑火箭基础上，按照发射载人飞船的要求，以提高可靠性，确保安全性为目标研制的运载火箭。该火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成。火箭首次采用垂直总装、垂直测试和垂直运输的“三垂”测试发射模式。长征二号F火箭自1992年开始研制，1999年11月19日首次发射并成功将中国第一艘实验飞船"神舟一号"送入太空。长征二号F多次成功发射神舟系列飞船，已成为中国长征系列运载火箭家族中的“明星”火箭。

北京时间2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十八号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。10月30日4时37分后，神舟十九号载人飞船进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。

发展沿革

研制背景

20世纪60年代至70年代，世界航天强国美国、苏联相继实施载人航天探索。1961年4月12日苏联宇航员加加林首次太空飞行。1969年7月21日，美国人阿姆斯特朗首次登上月球。1971年4月19日，苏联率先发射了载人空间站。

20世纪80年代，中国开展“高技术发展研究规划论证”。

1986年3月，中国国务院组织制定了中国高技术发展研究规划，称为“863计划”。

1987年，中国开始实施“863计划”，分7个重点领域，其中之一“863-2”即为中国载人航天领域制定发展蓝图。从1987年开始历时5年，一直到1992年1月，进行载人航天技术经济可行性论证，之后进入准备立项阶段。

1992年9月21日，经过多年周密论证，中共中央政治局常委会决定实施代号“921工程”的载人航天工程，确定了“三步走”的发展战略。

20世纪90年代，中国推力最大的火箭是长征二号E火箭，其可靠性指标仅为0.91，远达不到载人标准。中国运载火箭技术研究院决定在其基础上研制“长征二号F载人航天新型火箭，并将长征二号F火箭的可靠性指标定为0.97。

长征二号F火箭作为载人航天工程的重要组成部分，成为中国载人航天工程的七大系统之一。立项研制时不仅将运载能力、入轨精度等性能指标，而且将可靠性、安全性指标也作为最重要的设计参数，确定按照可靠性不低于0.97、安全性不低于0.997的目标进行研制。

研制历程

1992年年底，长征二号F火箭研制正式启动。

1998年，长征二号F火箭初样箭运到酒泉卫星发射中心，与试样状态的地面设备、首次应用的发射场联调。

1999年11月20日，长征二号F火箭首次发射并取得成功，将中国第一艘无人实验飞船“神舟一号”送入太空。

1999年至2002年，长征二号F遥一至遥四火箭相继研发成功，推动了陆海基航天测控网验证、微重力环境下空间生命科学、空间材料实验开展。

2003年10月15日，长征二号F火箭将中国首名航天员杨利伟送入太空，使中国成为继苏联和美国之后，第三个将人类送上太空的国家。

2023年，长征二号F遥17火箭完成各项测试，计划于4月出厂。同时，长征二号F遥18火箭通过评审，即将开始总装。

2023年5月，即将承担神舟十六号载人飞行任务的仍将是长征二号F系列运载火箭。长二F运载火箭是中国现役仅有具有故障检测系统和逃逸系统的火箭。由于承担载人运载任务，高可靠性和安全性是它最大特点，其可靠性指标达到0.98，安全性指标达0.997，该次即将发射的长二F遥16火箭相比遥15又进行了技术状态改进。

2023年11月，据中国航天科技集团消息，长征二号F遥十九运载火箭全面进入总装状态。该发“神箭”将在2024年执行神舟载人飞船发射任务。

技术特点

总体设计

长征二号F运载火箭是在长征二号E火箭的基础上，按照发射载人飞船的要求，以提高可靠性确保安全性为目标研制的运载火箭。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成，是当时中国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长的火箭。运载火箭有箭体结构、控制系统、动力装置、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、推进剂利用系统、附加系统、地面设备等十个分系统，为兼顾卫星的发射，保留了有效载荷调姿定向系统的接口和安装位置。故障检测处理系统和逃逸系统是为确保航天员的安全而增加的，其作用是在飞船入轨前，监测运载火箭状态，若发生重大故障，使载有航天员的飞船安全地脱离危险区。

箭体结构

长征二号F运载火箭由箭体结构系统、动力装置系统、控制系统、推进剂利用系统、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统和附加系统及地面设备系统共10个系统组成。

助推器、芯级第一级、芯级第二级、整流罩、逃逸塔等箭体结构组成了火箭的“身体”。助推发动机、一级发动机、二级发动机是火箭的“动力和心脏”。控制系统是火箭的“大脑和神经”。为了更加充分有效地利用火箭装载的燃料，火箭上还设计了推进剂利用系统，能够保证二级火箭的氧化剂和燃烧剂同时燃烧完毕。

动力系统

长征二号F火箭继承了长征二号E火箭的主要构型，即：芯级捆绑4个助推器。助推器在长征二号E基础上加长，捆绑连接点位置由一级后箱前短壳移至一级箱间段；对整流罩按照飞船和逃逸的要求进行了全新设计，在整流罩上面增加了逃逸塔；在助推器尾部增加了尾翼。火箭全长58.3米，起飞重量479.8吨，是21世纪初期中国研制的火箭中最高、最重的。

长征二号F火箭的芯级直径3.35米，助推器直径2.25米，整流罩直径3.8米，火箭最大横截面直径10.2米。火箭芯级和助推器均使用四氧化二氮和偏二甲肼推进剂，一级加注推进剂约186.6吨，二级加注推进剂约84.8吨，助推器加注推进剂约41.5吨，火箭加注质量481.9吨。在近地点高度200千米，远地点高度350千米，轨道倾角42.4°时，运载能力大于7.8吨。

配套系统

故障自检

长征二号F运载火箭为了保障航天员的安全，保证即使在突发的意外情况下航天员依然能够顺利脱离危险的故障火箭，设置了故障检测处理系统，用于参数检测、判断，在发现火箭出现重大故障时发出逃逸指令，并按逃逸模式执行逃逸指令。火箭的逃逸系统是故障检测处理系统的执行机构，处于火箭最前端的尖状物就是逃逸塔。

为了测量火箭的弹道，接收地面逃逸指令和安全控制指令，火箭设置了自己的安全系统。为了了解火箭飞行过程中的工作情况，火箭上还设置了遥测系统，它能够测量、记录和发送火箭在飞行中的所有工作参数和环境参数，为故障检测处理系统提供检测参数，同时为地面故障判断实时提供遥测参数，这两个系统都需要同地面的测量设备协同工作，地面测控站和远在太平洋的“远望号”测量船则需要接收火箭传回的信号，并给火箭发出相应的控制指令。

此外，火箭还需要主要由耗尽关机信号系统、加注液位测量、推进剂测温、垂直度调整和地面总体综合测试网组成的附加系统，以及由地面发射平台、推进剂加注设备、转运车、吊装设备、各系统地面测试设备等组成的地面支持系统，共同完成火箭在发射场的组装、测试、转场等一系列火箭发射前的准备工作。

逃逸系统

长征二号F火箭上增加了自动故障检测处理系统，这套系统可以在飞船待发射阶段和上升阶段自动进行故障检测，一旦有问题它会自动报警。假如航天员正在塔架上尚未进舱，他们可以就近跳进塔架上的逃逸布袋，布袋是用一种弹力很强的特殊帆布做的，航天员跳进去后用四肢的阻力来控制下降的速度，像乘软滑梯一样从上面一直滑到地下室的安全地区。假如航天员已经进舱，这套系统可以指挥火箭顶部的逃逸塔自动点火，把飞船返回舱拽离火箭，安全降落。

为保证航天员的安全，长征二号F火箭还取消了其他火箭一旦姿态不稳便自动自毁的功能，配备了逃逸系统，一旦出现意外，它可以随时启动。逃逸系统又称逃逸塔，在飞船的顶部，塔高8米，从远处看像是火箭上的避雷针。其任务是在火箭起飞前900秒到起飞后160秒时间段内，即飞行高度在0～110千米时，万一火箭发生故障，其可以拽着轨道舱和返回舱与火箭分离，并降落在安全地带，帮助飞船上的航天员脱离险境。

遥测系统

鉴于在以往的飞行中，火箭的关机、分离等动作，地面控制中心都是靠相应的遥测参数来获知，但相关参数具有间接性，不直观。第六枚长征二号F运载火箭在遥测系统中首次设置了图像测量系统，用于监视助推器分离、级间分离、整流罩分离、船箭分离的过程，使地面控制中心人员能够直接“观看”到分离过程。

与遥测参数相比，图像信息需要占用更宽的数据频带，原来分配给遥测系统的数据传输速度也不够，需要从总体上调整遥测参数，为图像信息数据调整出所需要的频带。同时增加图像压缩处理器，尽量压缩图像信息的数据量。其次，需要上天飞行的CCD摄像装置、图像压缩处理器、图像综合控制器等一系列设备还要经历严酷的火箭飞行环境的考验，包括高过载、振动、高温、真空等。因此，相关设备的设计标准和历经的试验都需要通过高标准的考核。

机械锁式机构

长征二号F火箭作为我国唯一的一型载人火箭，为了保证航天员的安全，身上有着其他火箭所不具备的精妙设计，长征二号F火箭的整流罩里藏着32把“锁”。整流罩主要是为了保护有效载荷，尤其像载人飞船保护，到一定的高度之后，大气层比较稀薄，没有气动、热，还有大载荷，这时候就可以抛掉整流罩了。如果要分离整流罩，那就要先“解锁”。与大多数现役运载火箭采用的火工品爆炸解锁方式不同，长征二号F火箭的整流罩采取了一种机械锁式机构来实现“解锁”功能。机械式机构比较可靠。长二F火箭整流罩的外形比较复杂，通过机械锁的方式很好地适应外形的变化。这个锁是机械式多点联动式的结构，可以通过地面的实验很好地测试到飞行状态。另外这种锁的可测试性，还有可设计性都比较好。基于以上特点，这种机械锁式结构非常适配载人航天的特点。两片整流罩内分别布置了16把“锁”，整流罩在分离的时候，这32把“锁”可以在0.1秒内同时“解锁”，保证整流罩顺利分离。