1992年，我國(guó)開展載人航天工程，于是在長(zhǎng)征二號(hào)E火箭的基礎(chǔ)上，專為發(fā)射神舟號(hào)飛船研制了長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭。經(jīng)過(guò)多年的適應(yīng)性修改，其近地軌道運(yùn)載能力提高到11.2噸，不僅可以發(fā)射各種近地軌道有效載荷，還可用于發(fā)射月球探測(cè)器或星際探測(cè)器。1999年11月20日，它在酒泉衛(wèi)星發(fā)射了我國(guó)第一艘神舟號(hào)試驗(yàn)飛船發(fā)射升空，飛船在太空遨游21小時(shí)完成預(yù)定的空間科學(xué)試驗(yàn)之后，第二天凌晨在內(nèi)蒙百自治區(qū)中部地區(qū)成功著陸。這是中國(guó)航天史上的一個(gè)重要里程碑。2003年，長(zhǎng)征二號(hào)F火箭成功的把我國(guó)首位航天員楊利偉送上了太空。時(shí)至今日，長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭仍然是我國(guó)唯一的一款可以用于載人航天的運(yùn)載火箭。那么這款火箭有何特點(diǎn)呢？
長(zhǎng)征二號(hào)E火箭，我國(guó)首次采用了并聯(lián)助推器的技術(shù)，為長(zhǎng)征二號(hào)F打下了良好的基礎(chǔ)
二、長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的基本參數(shù)長(zhǎng)征二號(hào)F是新型捆綁式大推力運(yùn)載火箭?；鸺L(zhǎng)58.34米，起飛質(zhì)量479.7噸，芯級(jí)直徑3.35米，4個(gè)助推器的直徑各為2.24米，整流罩最大直徑3.8米。具有發(fā)射天宮空間實(shí)驗(yàn)室和載人飛船的兩個(gè)狀態(tài)，運(yùn)載能力分別為8.6噸和8.15噸?；鸺杉w結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、利用系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、外安系統(tǒng)、故檢系統(tǒng)、附加系統(tǒng)和地面支持系統(tǒng)共計(jì)9個(gè)系統(tǒng)組成。發(fā)射載人飛船狀態(tài)的火箭增加逃逸系統(tǒng)，由共計(jì)10個(gè)系統(tǒng)組成。
長(zhǎng)征二號(hào)F
一般火箭的故障率與火箭串聯(lián)的級(jí)數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)的關(guān)系，因此載人火箭為了保證安全性能，一般都使用兩級(jí)左右的火箭，最多再并聯(lián)幾個(gè)助推器，變成兩級(jí)半的火箭。長(zhǎng)征二號(hào)F就是這種設(shè)計(jì)。另外為適應(yīng)載人航天的需要，長(zhǎng)征二號(hào)F火箭陳對(duì)箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、控制系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)等進(jìn)一步提高可靠性外，還增加了故障檢處理系統(tǒng)和逃逸系統(tǒng)，使火箭飛行的可靠性達(dá)到0.97，航天員的安全性達(dá)到0.997。不過(guò)長(zhǎng)征二號(hào)F火箭發(fā)射天宮飛行器的版本，由于沒(méi)有航天員，因此沒(méi)有逃逸塔。下面我們就來(lái)具體的看一看長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的與眾不同之處：
三、長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的與眾不同之處1、“避雷針”一樣的逃逸塔
首先要說(shuō)的就是長(zhǎng)征二號(hào)F火箭頂端的如同避雷針一樣的結(jié)構(gòu)，這就是火箭的逃逸塔。一旦火箭出現(xiàn)重大危險(xiǎn)情況，如果火箭在起飛前900秒到起飛后120秒時(shí)間段內(nèi)，或者說(shuō)火箭在0至39千米之間發(fā)生故障，威脅到航天員的生命安全，航天員可利用逃逸塔與火箭下部的燃料箱與發(fā)動(dòng)機(jī)等危險(xiǎn)部件分離，啟動(dòng)逃逸塔發(fā)動(dòng)機(jī)，使得宇航員有機(jī)會(huì)安全返回地面。
長(zhǎng)征二號(hào)F逃逸塔，“避雷針”上黑的為發(fā)動(dòng)機(jī)噴口，下邊方塊狀的即為氣動(dòng)?xùn)鸥瘢糜诮德鋾r(shí)調(diào)整姿態(tài)。
逃逸塔分離示意圖，火箭出現(xiàn)故障時(shí)，宇航員可以通過(guò)逃逸塔安全返回地面
長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的逃逸系統(tǒng)由低空和高空兩組發(fā)動(dòng)機(jī)、上部整流罩、柵格翼和釋放裝置、上支撐機(jī)構(gòu)、下支撐機(jī)構(gòu)和滅火裝置組成。其中位于火箭整流罩上部的低空發(fā)動(dòng)機(jī)，像一根避雷針，高8米。高空發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在整流罩上。
2、完善的故障檢測(cè)系統(tǒng)
上面說(shuō)了長(zhǎng)征二號(hào)F的逃逸塔能在危險(xiǎn)時(shí)刻為宇航員的生命安全提供一份保障。那么問(wèn)題就來(lái)了，怎么判斷火箭安全不安全呢？什么時(shí)候才這就要求火箭有一套完善的故障檢測(cè)系統(tǒng)。長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的故障檢測(cè)處理系統(tǒng)，是用在火箭點(diǎn)火前，檢測(cè)火箭的重要飛行參數(shù)，并按事先確定的故障模式自動(dòng)進(jìn)行故障判別，如果發(fā)現(xiàn)故障，立即向火箭有關(guān)系統(tǒng)和飛船發(fā)出中止飛行指令和逃逸指令。科研人員經(jīng)過(guò)研究試驗(yàn),從300多個(gè)故障模式中確定了11個(gè)故障模式作為故障檢測(cè)分系統(tǒng)的判斷依據(jù)，并改進(jìn)和完善了必備的程序軟件，研制出滿足設(shè)計(jì)要求的故障檢測(cè)處理器，并最終實(shí)現(xiàn)了火箭在發(fā)生故障時(shí)能自我檢測(cè)、自我診斷和向逃逸分系統(tǒng)發(fā)出故障信息，實(shí)施自動(dòng)逃逸和地面指令逃逸的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
3、高冗余設(shè)計(jì)
長(zhǎng)征二號(hào)F火箭有上萬(wàn)個(gè)零部件，隨便哪個(gè)零部件出現(xiàn)問(wèn)題都有可能導(dǎo)致火箭失敗，給航天員帶來(lái)嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。為了盡可能的減小這一風(fēng)險(xiǎn)，火箭首先就是要采用高冗余度設(shè)計(jì)，重要的系統(tǒng)要設(shè)計(jì)兩套甚至更多。這樣當(dāng)一套出現(xiàn)故障以后，備份的系統(tǒng)能夠立馬頂上。長(zhǎng)征二號(hào)F火箭在保證性能的前提下采取增加冗余設(shè)計(jì)來(lái)消除薄弱環(huán)節(jié)，火箭控制系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)達(dá)到95%以上。
比如：從發(fā)射神舟三號(hào)開始，就實(shí)施了控制系統(tǒng)“平臺(tái)-慣組”冗余方案。采用平臺(tái)為主，故障時(shí)切換到捷聯(lián)慣組的方式，提高了制導(dǎo)和姿態(tài)控制的可靠性。增加速率陀螺、伺服機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵電子產(chǎn)品的供電電池?cái)?shù)量，提高供電可靠性，增加各類輸人、輸出信號(hào)的余度，提高信號(hào)發(fā)出、接收的可靠性等等。這一系列高冗余度設(shè)計(jì)使長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的可靠性指標(biāo)從長(zhǎng)征二號(hào)E火箭的0.91提高到0.97。長(zhǎng)長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的研制成功，使我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
4、增加安全設(shè)施和手段
我們知道火箭是自帶氧化劑與燃燒劑的，另外火箭上還有各種各樣的電源，管路、火工分離裝置等。這些危險(xiǎn)源一旦誤點(diǎn)燃，將會(huì)造成很大損失。為了做到萬(wàn)無(wú)一失，科研人員又給長(zhǎng)征二號(hào)F火箭增加了許多安全設(shè)施和手段，例如增加了許多物理隔離措施，采用了安全機(jī)構(gòu)，防止誤點(diǎn)燃，大大增加了火箭飛行的可靠性。
1999年11月20日長(zhǎng)征二號(hào)F火箭將中國(guó)第一艘無(wú)人試驗(yàn)飛船“神舟一號(hào)”，在中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射送入太空，從此開啟了長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的“神箭“生涯。2003年10月15日，長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭將載有中國(guó)第一名航天員楊利偉的，神舟五號(hào)飛船準(zhǔn)確送人預(yù)定軌道。這一壯舉使得我國(guó)載人航天工程取得歷史性重大突破，成為了世界上第三個(gè)獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國(guó)家。兩年之后，2005年10月12日，長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭將神舟六號(hào)載人飛船發(fā)射升空，進(jìn)行中國(guó)的第二次載八航天飛行。
時(shí)至今日，長(zhǎng)征二號(hào)F火箭已經(jīng)已經(jīng)圓滿的完成了所有神舟系列飛船的發(fā)射任務(wù)，并成功的將天宮一號(hào)和天宮二號(hào)送入太空。發(fā)射成功率達(dá)到百分之百，因此長(zhǎng)征二號(hào)F火箭也被譽(yù)為“神箭“。
五、總結(jié)長(zhǎng)征二號(hào)F火箭的巨大成功無(wú)疑離不開廣大航天人的辛勤付出。正是他們不辭辛勞，一絲不茍的工作態(tài)度，才讓火箭的所有問(wèn)題都盡可能的在地面上給排除掉，從而實(shí)現(xiàn)了零失誤。我國(guó)的載人航天工程起步晚，落后世界航天大國(guó)幾十年。然而歷盡千難成偉業(yè)，人間萬(wàn)事出艱辛，廣大航天人以特別能吃苦、特別能奉獻(xiàn)、特別能攻關(guān)的精神使得我國(guó)的載人航天工程取得飛速的發(fā)展，如今雖然與美國(guó)這樣的航天強(qiáng)國(guó)相比還有一定差距，但是我們已經(jīng)基本達(dá)到了世界先進(jìn)水平。
如今我國(guó)第五個(gè)航天日剛剛過(guò)去，祝愿祖國(guó)的航天事業(yè)更加輝煌！
