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长征二号F是中国长征系列运载火箭中的载人型号,专为执行载人航天任务而设计,具有高度的安全性和可靠性。
长征二号F(Chang Zheng 2F)是中国长征系列火箭的载人型号,自1999年首次发射以来,已成为中国载人航天计划的关键组成部分,负责将神舟飞船送入预定轨道,执行多次载人和无人航天任务。
长征二号F(CZ-2F)是中国运载火箭技术研究院研制的两级常温液体捆绑式运载火箭,是国内唯一专门承担载人发射任务的运载工具,其核心参数如下表所示:
| 参数类别 | 具体指标 |
|---|---|
| 全箭长度 | 58.3米 |
| 起飞重量 | 479.8吨 |
| 芯级直径 | 3.35米,单个助推器直径2.25米 |
| 运载能力 | 可将8130千克有效载荷送入近地点200公里、远地点350公里、倾角42°的近地轨道 |
| 动力类型 | 四氧化二氮/偏二甲肼常温液体燃料 |
| 发射场 | 酒泉卫星发射中心(JSC) |
| 可靠性指标 | 0.98(升级后),安全性指标0.99996 |
作为中国载人航天工程的核心运载装备,长征二号F的应用场景高度聚焦载人航天及相关任务:其一,承担神舟系列载人飞船发射任务,是航天员往返空间站的专属“太空班车”,截至2008年的7次发射中已完成5次无人飞船验证、2次载人飞行任务,将3名航天员送入太空;其二,可搭载空间科学实验载荷,例如神舟七号任务中携带的太空育种材料、航天医学实验样本,以及伴飞小卫星等技术验证载荷,为空间生命科学、材料科学研究提供实验平台;其三,能够发射大型近地轨道目标飞行器,早期任务中已验证了多星部署能力,单任务最多可将3个航天器送入预定轨道,后续衍生型号还可支持空间实验室、货运飞船等载荷的发射,是中国近地轨道航天任务的核心运载平台之一。
长征二号F是在长征二号E运载火箭基础上改进而来,为满足载人发射的高可靠性、高安全性要求,在设计上进行了大量针对性改进,核心技术特点如下表所示:
| 技术系统 | 特点与性能参数 |
|---|---|
| 总体架构 | 两级半构型,由芯一级、芯二级、4个助推器、整流罩和逃逸塔组成,全箭采用冗余设计,关键系统均配备备份部件 |
| 故障检测处理系统 | 可实时监测箭上300余项飞行参数,能在故障发生后0.3秒内发出告警,1.5秒内完成故障判定并触发逃逸程序 |
| 逃逸系统 | 全系统采用固体发动机,起飞前30分钟至起飞后120秒(飞行高度低于39公里)可执行低空逃逸,起飞后120秒至200秒可执行高空逃逸,2秒内即可将返回舱带至距离故障火箭2-3公里的安全区域 |
| 动力系统 | 芯一级配备4台YF-20B发动机,4个助推器各配备1台YF-20B发动机,芯二级配备1台YF-25B主机和4台YF-23B游机,总起飞推力约600吨,推进剂可在常温下长期存储,任务适应性强 |
| 制导控制系统 | 采用惯性导航+卫星导航复合制导模式,入轨精度偏差小于10公里,姿态控制精度优于0.5°,可满足飞船交会对接等高精度入轨需求 |
相较于普通运载火箭,长征二号F最核心的改进是新增了逃逸系统和故障检测处理系统,可靠性指标从长征二号E的0.91提升至0.97,后续经过技术迭代进一步升至0.98,安全性指标达到0.99996,即每十万次发射仅可能出现4次逃逸失败的情况,在保障航天员安全层面实现了“万无一失”。此外,火箭采用了大量冗余设计,动力、导航、控制等关键系统均采用“主份+备份”的双重配置,即使单一部件出现故障也不会影响任务执行。为适配载人发射需求,火箭还对箭体结构进行了加固,飞行过程中航天员承受的过载峰值不超过4G,大幅提升了乘坐舒适性。全箭共开展了1000余项地面可靠性试验,覆盖了所有可能出现的故障模式,是中国乃至全球可靠性最高的现役运载火箭之一。
长征二号F自1999年首飞至2008年已完成7次发射,成功率100%,累计将14颗航天器送入预定轨道,最近5次发射记录如下表所示:
| 发射代码 | 发射时间 | 发射站 | 入轨卫星数 | 搭载载荷及任务简介 |
|---|---|---|---|---|
| 2002-014 | 2002年3月25日 | JSC | 2 | 神舟三号无人飞船及附加载荷,完成了模拟载人飞行全流程验证,搭载了人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备 |
| 2002-061 | 2002年12月30日 | JSC | 2 | 神舟四号无人飞船,是载人飞行前的最后一次验证任务,全面考核了火箭载人发射的可靠性,搭载了空间科学实验设备 |
| 2003-045 | 2003年10月15日 | JSC | 2 | 神舟五号载人飞船及轨道舱,将中国首位航天员杨利伟送入太空,标志着中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家 |
| 2005-040 | 2005年10月12日 | JSC | 2 | 神舟六号载人飞船及轨道舱,搭载费俊龙、聂海胜两名航天员,完成了中国首次多人多天太空飞行,开展了空间科学实验 |
| 2008-047 | 2008年9月25日 | JSC | 3 | 神舟七号载人飞船(SZ-7)、伴飞小卫星(BX-1)、神舟七号轨道舱模块(SZ-7 MODULE),搭载翟志刚、刘伯明、景海鹏三名航天员,完成了中国首次太空出舱活动,释放了中国第一颗航天伴飞卫星,开展了固体润滑材料外太空暴露试验、太空育种等多项科学实验 |
这5次发射完整覆盖了从无人飞行验证到载人航天应用的全流程,其中2003年神舟五号任务的成功,使中国跻身全球载人航天第一梯队;2008年神舟七号任务实现的太空出舱行走,是中国载人航天工程的又一里程碑,标志着中国突破了载人航天三大基本技术中的出舱活动技术,为后续空间站建设奠定了坚实基础。截至2008年,长征二号F7次发射全部取得圆满成功,充分验证了火箭的高可靠性和高安全性,成为中国航天史上的“金牌火箭”,也为后续中国载人航天工程的持续推进提供了核心运力支撑。后续随着技术迭代,长征二号F还将承担空间站航天员轮换、空间科学载荷发射等更多重要任务,持续作为中国载人航天的“专属座驾”发挥核心作用。