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2003年10月15日是一个发射火箭的良好天气。早晨6时15分,身着蓝白相间色航天服的我国第一位航天员杨利伟,按预定程序进入神舟五号飞船的返回舱,坐到用合成材料特制的座椅上。这时,距离发射时间2小时45分钟,在他的身下是高高矗立在酒泉卫星发射中心的长征二号F火箭。
北京时间9时整,发射中心指挥员下达了点火起飞的号令,长征二号F火箭猛地喷吐出一束烈焰浓烟,在一阵强烈的轰鸣中,它高高托举着顶端的神舟五号载人飞船拔地而起,直冲蓝天。10分钟后,火箭将飞船安全送入预定轨道,稍后,航天员杨利伟向地面报告:“我感觉良好。”至此,中国成为世界上第三个把航天员送入太空的国家,中华民族的千年飞天梦想终于变成了现实。

具有强大推力和可靠性的运载火箭是人类进行太空飞行的天梯。因此,自1992年我国载人航天工程立项后,用于发射神舟飞船的长征二号F运载火箭就应运而生了。
如同苏联和美国发射载人飞船的火箭都是从发射卫星的运载火箭发展而来的一样,长征二号F火箭也是由发射卫星的火箭改进而成。它的原型是在我国对外商业卫星发射中崭露头角的长征二号E捆绑火箭。早在1990年,当长征二号E火箭首飞成功后,国外一些专家就评论说,这种火箭使中国具备了发射载人飞船的能力。但是,俗话说人命关天,要把一次性使用的卫星发射工具改成具有高质量和高可靠的运载火箭,进而确保航天员的安全,还需要进行大量扎实细致的技术工作。在长征二号F火箭历时8年的研制过程中,研制人员始终将可靠性和安全性放在首位,做了大量卓有成效的工作。
和长征二号E相比,长征二号F火箭在研制中采用了55项新技术,其中逃逸系统、故障检测处理系统、全冗余控制系统和三垂模式等10项关键技术达到了国际先进水平。
逃逸系统是根据火箭发射约70%的事故发生在上升段的统计情况设计的。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顶部,高8米,远远看去如同避雷针一样的是低空发动机,人们习惯称它为逃逸塔,由主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机和配重段、尾裙仪器组成。高空发动机安装在整流罩上。有了这种逃逸系统,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0千米至39千米时发生故障,威胁到航天员的生命安全时,飞船就将被它拽着迅速逃离火箭,然后降落到安全地带,帮助航天员脱离险境。

逃逸系统在苏联和美国用于发射载人飞船的火箭上已经使用了几十年,但是在我国的长征火箭上却是首次使用,它被公认为是火箭研制中最难啃的硬骨头之一。但是,研制人员经过艰苦努力,攻克了所有技术难关,拿出了合格的产品。1998年10月19日,长征二号F的逃逸火箭从酒泉卫星发射中心腾空而起,成功地进行了零高度逃逸飞行试验。试验时,低空逃逸发动机的4个喷管和分离发动机的8个喷管喷出烈焰,携带飞船返回舱从地面疾速起飞,当飞到1.9千米的高度时,飞船返回舱与逃逸飞行器分离。这次试验是逃逸系统用于火箭飞行试验前的一次综合性试验。它检验了零高度状态下逃逸系统的气动特性、飞行器迅速脱离危险区的能力、逃逸程序的合理性和栅格翼释放机构的能力等。
逃逸系统的另一个关键部件是栅格翼。它由许多个薄如蝉翼的金属片组成,焊缝多达634条,总长度达150多米,同时焊接变形大,外形尺寸难以控制。长征二号F火箭问世前,世界上只有苏联/俄罗斯的联盟号运载火箭采用这种装置。试制之初,由于我国火箭首次采用这种结构件,加之国外技术封锁,没有任何可以借鉴的制造经验,技术人员和工人师傅们一时竟不知如何入手。但是,研制人员没有退缩,由工艺人员和工人组成的攻关组,在经过多次试验后,摸索出合理的焊接工艺,攻克了栅格翼研制的技术难关。
故障检测处理系统是长征二号F采用的另一个新技术,它的用途是在火箭点火前,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,如果发现故障即向火箭有关系统和飞船发出逃逸指令和中止飞行指令。经过几年的研究试验,设计人员最后从300多个故障模式中确定了11个故障模式作为故检分系统的判断依据,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。
全冗余控制系统是长征二号F火箭采用的另一项新技术。在长征二号F火箭问世之前,我国用于发射卫星的各型号火箭仅在局部关键点上运用了冗余技术。而用于载人航天的长征二号F火箭上仅元器件就多达5万多个,要使这些元器件具备较高的可靠性,满足安全方面的要求,必须对火箭的冗余技术进行深入研究。经过全面考虑和研究,在借鉴原有成熟冗余设计的基础上,长征二号F火箭95%以上的控制系统采取了全冗余设计,有的部分还采用了三冗余设计方案。经过测评,火箭控制系统的可靠性高于0.999,也就是人们常说的三个九。有了全冗余控制系统的“保驾”,以及其它系统较高的可靠性,长征二号F火箭的可靠性指标从长征二号E的0.91提高到0.97,因此成为目前国内可靠性指标最高的运载工具。
1999年8月,凝聚着全体研制人员心血的第一枚长征二号F火箭运往酒泉卫星发射中心。同年11月20日晨6时30分,火箭托举神舟一号试验飞船成功飞向太空,迈出了我国载人航天历史的第一步。此后,长征二号F火箭不负众望,捷报频传:2001年1月10日,成功发射神舟二号飞船;2002年3月25日,成功发射神舟三号飞船;2002年12月30日,成功发射神舟四号飞船。这时,中华民族距离圆梦飞天的壮举只有一步之遥。
2003年4月22日,用于发射神舟五号载人飞船的长征二号F火箭开始总装。然而,总装工作开始不久,一场肆虐的非典型性肺炎蔓延全国。在这种特殊条件下,火箭研制人员开展了5次“翻箱倒柜”的质量复查,本着眼睛向内、深挖细找、自我揭短的原则,对火箭上的每一个零件和每一个数据都进行了认真的“梳理”,增强了火箭的高可靠性。
2003年10月15日,第五枚长征二号F火箭发射成功,将载有我国第一位航天员杨利伟的神舟五号飞船送入太空。两年后的2005年10月12日,第六枚长征二号F火箭再传捷报,成功地将载有航天员费俊龙和聂海胜的神舟六号飞船发射到预定轨道,使其成功地完成了两人五天的太空飞行。
长征二号F火箭的研制成功使我国的运载火箭技术达到了国际先进水平,并因此受到了应有的殊荣。2002年3月25日,江泽民总书记在酒泉卫星发射中心为其题名“神箭”。一位国家最高领导人为火箭题名在我国历史上是第一次。
2003年10月,中国工业经济联合会、中国企业联合会等10个全国性工业行业联合会(协会)在人民大会堂集体授予长征二号F运载火箭“中国第一世界名牌”。
知识链接
长征二号F
长征二号F(CZ-2F)是我国第一种为载人航天飞行研制的高可靠性、安全性运载火箭,是921载人航天工程的重要组成部分之一。火箭全长58.343米,起飞质量479.8吨,芯级直径3.35米,助推器直径2.25米,整流罩最大直径3.8米。火箭可把8吨重的有效载荷送入近地点高度200千米、远地点高度350千米、倾角42.4°至42.7°的轨道。
长征二号F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、附加系统和地面设备系统共10个系统组成。可靠性和安全性指标分别为0.97和0.997。
长征二号F火箭1992年开始研制,1999年11月首飞成功。迄今已成功地进行了6次发射,将6艘神舟号飞船发射到预定轨道,其中包括四艘无人飞船和两艘载人飞船,共将三名中国航天员送入太空。
经适应性修改后,长征二号F火箭的近地轨道运载能力可提高到11.2吨,不仅可以发射各种近地有效载荷,还可用于发射月球探测器或星际探测器。
北京时间9时整,发射中心指挥员下达了点火起飞的号令,长征二号F火箭猛地喷吐出一束烈焰浓烟,在一阵强烈的轰鸣中,它高高托举着顶端的神舟五号载人飞船拔地而起,直冲蓝天。10分钟后,火箭将飞船安全送入预定轨道,稍后,航天员杨利伟向地面报告:“我感觉良好。”至此,中国成为世界上第三个把航天员送入太空的国家,中华民族的千年飞天梦想终于变成了现实。

具有强大推力和可靠性的运载火箭是人类进行太空飞行的天梯。因此,自1992年我国载人航天工程立项后,用于发射神舟飞船的长征二号F运载火箭就应运而生了。
如同苏联和美国发射载人飞船的火箭都是从发射卫星的运载火箭发展而来的一样,长征二号F火箭也是由发射卫星的火箭改进而成。它的原型是在我国对外商业卫星发射中崭露头角的长征二号E捆绑火箭。早在1990年,当长征二号E火箭首飞成功后,国外一些专家就评论说,这种火箭使中国具备了发射载人飞船的能力。但是,俗话说人命关天,要把一次性使用的卫星发射工具改成具有高质量和高可靠的运载火箭,进而确保航天员的安全,还需要进行大量扎实细致的技术工作。在长征二号F火箭历时8年的研制过程中,研制人员始终将可靠性和安全性放在首位,做了大量卓有成效的工作。
和长征二号E相比,长征二号F火箭在研制中采用了55项新技术,其中逃逸系统、故障检测处理系统、全冗余控制系统和三垂模式等10项关键技术达到了国际先进水平。
逃逸系统是根据火箭发射约70%的事故发生在上升段的统计情况设计的。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顶部,高8米,远远看去如同避雷针一样的是低空发动机,人们习惯称它为逃逸塔,由主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机和配重段、尾裙仪器组成。高空发动机安装在整流罩上。有了这种逃逸系统,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0千米至39千米时发生故障,威胁到航天员的生命安全时,飞船就将被它拽着迅速逃离火箭,然后降落到安全地带,帮助航天员脱离险境。

逃逸系统在苏联和美国用于发射载人飞船的火箭上已经使用了几十年,但是在我国的长征火箭上却是首次使用,它被公认为是火箭研制中最难啃的硬骨头之一。但是,研制人员经过艰苦努力,攻克了所有技术难关,拿出了合格的产品。1998年10月19日,长征二号F的逃逸火箭从酒泉卫星发射中心腾空而起,成功地进行了零高度逃逸飞行试验。试验时,低空逃逸发动机的4个喷管和分离发动机的8个喷管喷出烈焰,携带飞船返回舱从地面疾速起飞,当飞到1.9千米的高度时,飞船返回舱与逃逸飞行器分离。这次试验是逃逸系统用于火箭飞行试验前的一次综合性试验。它检验了零高度状态下逃逸系统的气动特性、飞行器迅速脱离危险区的能力、逃逸程序的合理性和栅格翼释放机构的能力等。
逃逸系统的另一个关键部件是栅格翼。它由许多个薄如蝉翼的金属片组成,焊缝多达634条,总长度达150多米,同时焊接变形大,外形尺寸难以控制。长征二号F火箭问世前,世界上只有苏联/俄罗斯的联盟号运载火箭采用这种装置。试制之初,由于我国火箭首次采用这种结构件,加之国外技术封锁,没有任何可以借鉴的制造经验,技术人员和工人师傅们一时竟不知如何入手。但是,研制人员没有退缩,由工艺人员和工人组成的攻关组,在经过多次试验后,摸索出合理的焊接工艺,攻克了栅格翼研制的技术难关。
故障检测处理系统是长征二号F采用的另一个新技术,它的用途是在火箭点火前,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,如果发现故障即向火箭有关系统和飞船发出逃逸指令和中止飞行指令。经过几年的研究试验,设计人员最后从300多个故障模式中确定了11个故障模式作为故检分系统的判断依据,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。
全冗余控制系统是长征二号F火箭采用的另一项新技术。在长征二号F火箭问世之前,我国用于发射卫星的各型号火箭仅在局部关键点上运用了冗余技术。而用于载人航天的长征二号F火箭上仅元器件就多达5万多个,要使这些元器件具备较高的可靠性,满足安全方面的要求,必须对火箭的冗余技术进行深入研究。经过全面考虑和研究,在借鉴原有成熟冗余设计的基础上,长征二号F火箭95%以上的控制系统采取了全冗余设计,有的部分还采用了三冗余设计方案。经过测评,火箭控制系统的可靠性高于0.999,也就是人们常说的三个九。有了全冗余控制系统的“保驾”,以及其它系统较高的可靠性,长征二号F火箭的可靠性指标从长征二号E的0.91提高到0.97,因此成为目前国内可靠性指标最高的运载工具。
1999年8月,凝聚着全体研制人员心血的第一枚长征二号F火箭运往酒泉卫星发射中心。同年11月20日晨6时30分,火箭托举神舟一号试验飞船成功飞向太空,迈出了我国载人航天历史的第一步。此后,长征二号F火箭不负众望,捷报频传:2001年1月10日,成功发射神舟二号飞船;2002年3月25日,成功发射神舟三号飞船;2002年12月30日,成功发射神舟四号飞船。这时,中华民族距离圆梦飞天的壮举只有一步之遥。
2003年4月22日,用于发射神舟五号载人飞船的长征二号F火箭开始总装。然而,总装工作开始不久,一场肆虐的非典型性肺炎蔓延全国。在这种特殊条件下,火箭研制人员开展了5次“翻箱倒柜”的质量复查,本着眼睛向内、深挖细找、自我揭短的原则,对火箭上的每一个零件和每一个数据都进行了认真的“梳理”,增强了火箭的高可靠性。
2003年10月15日,第五枚长征二号F火箭发射成功,将载有我国第一位航天员杨利伟的神舟五号飞船送入太空。两年后的2005年10月12日,第六枚长征二号F火箭再传捷报,成功地将载有航天员费俊龙和聂海胜的神舟六号飞船发射到预定轨道,使其成功地完成了两人五天的太空飞行。
长征二号F火箭的研制成功使我国的运载火箭技术达到了国际先进水平,并因此受到了应有的殊荣。2002年3月25日,江泽民总书记在酒泉卫星发射中心为其题名“神箭”。一位国家最高领导人为火箭题名在我国历史上是第一次。
2003年10月,中国工业经济联合会、中国企业联合会等10个全国性工业行业联合会(协会)在人民大会堂集体授予长征二号F运载火箭“中国第一世界名牌”。
知识链接
长征二号F
长征二号F(CZ-2F)是我国第一种为载人航天飞行研制的高可靠性、安全性运载火箭,是921载人航天工程的重要组成部分之一。火箭全长58.343米,起飞质量479.8吨,芯级直径3.35米,助推器直径2.25米,整流罩最大直径3.8米。火箭可把8吨重的有效载荷送入近地点高度200千米、远地点高度350千米、倾角42.4°至42.7°的轨道。
长征二号F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、附加系统和地面设备系统共10个系统组成。可靠性和安全性指标分别为0.97和0.997。
长征二号F火箭1992年开始研制,1999年11月首飞成功。迄今已成功地进行了6次发射,将6艘神舟号飞船发射到预定轨道,其中包括四艘无人飞船和两艘载人飞船,共将三名中国航天员送入太空。
经适应性修改后,长征二号F火箭的近地轨道运载能力可提高到11.2吨,不仅可以发射各种近地有效载荷,还可用于发射月球探测器或星际探测器。