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長征二號F運載火箭

中国载人航天工程发射载具

長征二號F運載火箭，也被稱為長征二號己運載火箭[3]（簡稱：長二F或長二己，縮寫：CZ-2F或LM-2F），別稱「神箭」（由江澤民命名）[3]，是長征二號家族中的最新改進型號，主要用於發射神舟系列載人飛船。基本型長征二號F火箭於1999年首飛，目前已經退役；改進型長征二號F/G火箭於2011年首飛，目前正在服役。

長征二號F運載火箭
長征二號F遙十三火箭
用途不可重複使用之運載火箭
製造者中國運載火箭技術研究院（CALT）
製造國家 中華人民共和國
外型及質量參數
高度Y版本：58.34米（191.4英尺）[1]
T版本：52.03米（170.7英尺）[2]
直徑芯級：3.35米（11.0英尺）[1]
推進器：2.25米（7.4英尺）[1]
質量Y版本：479.8噸[2]
T版本：493.1噸[2]
節數2級+4×推進器
酬載量
至LEO載荷
質量Y版本：8,150公斤（17,970英磅）[2]
T版本：8,600公斤（19,000英磅）[2]
相關火箭
本系列長征二號系列火箭
衍生型號長征七號運載火箭
發射歷史
現況現役
發射場中國酒泉衛星發射中心921工位
總發射次數24
成功次數24
首次發射1999年11月20日
著名載荷神舟飛船
天宮一號
天宮二號
空天飛機
輔助火箭
輔助火箭數4
高度16.093米（52.80英尺）
直徑2.25米（7英尺5英寸）
空重3,500公斤（7,700磅）
總重45,000公斤（99,000磅）
引擎1×YF-20（單台推進器）
單引擎推力740.4 kN（166,400 lbf）
總推力2,961.6 kN（665,800 lbf）
比衝量260.7 s（2.557 km/s）
推進時間154秒（2.57分鐘）
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
第一級
高度24.76米（81.2英尺）
直徑3.35米（11.0英尺）
空重9,400公斤（20,700磅）
總重196,000公斤（432,000磅）
引擎4×YF-20
單引擎推力2,961.6 kN（665,800 lbf）
比衝量260.7 s（2.557 km/s）
推進時間159秒（2.65分鐘）
燃料四氧化二氮/偏二甲肼
第二級
高度14.47米（47.5英尺）
直徑3.35米（11.0英尺）
空重5,000公斤（11,000磅）
總重89,800公斤（198,000磅）
引擎1×YF-24B（英語：YF-24B）
單引擎推力主機：741.5 kN（166,700 lbf）
游機：47.1 kN（10,600 lbf）
比衝量主機：298 s（2.92 km/s）
游機：296.8 s（2.911 km/s）
推進時間422秒（7.03分鐘）
燃料四氧化二氮/偏二甲肼

概要

長征二號F自1992年中國載人航天工程啟動之時開始研製，是在長征二號捆綁火箭的基礎上，按照發射載人飛船的要求而研製的運載火箭，1999年11月20日首次發射並成功將中國第一艘實驗飛船神舟一號飛船送入太空。2011年9月29日天宮一號任務起，長征二號F改進型取代了之前的基本型，性能進一步提升。作為中國目前唯一發射載人飛船的運載火箭，為確保航天員安全，長征二號F火箭基本型可靠性達到0.97，安全性達到0.997；改進型可靠性提升到了0.9894，安全性提升到了0.99996[4]。

長征二號F火箭屬二級捆綁式火箭，由四個液體推進器、芯一級火箭、芯二級火箭、整流罩和逃逸塔（僅在發射神舟飛船時使用）等幾個部分組成。長征二號F是中國首款採用垂直總裝、垂直測試和垂直運輸的「三垂」測試發射模式的運載火箭，自首飛以來均從中國酒泉衛星發射中心的載人太空飛行發射場發射。長征二號F裝有逃逸塔時高達58.34米，曾長期是中國最高的運載火箭（直到2020年高60.13米的長征七號改問世）。

長征二號F運載火箭的歷任總設計師為王德臣、劉竹生、荊木春、張智（自2014年8月起）、容易（自2021年年初，遙十二箭起[5][6][7]）和劉烽（自2023年年中，遙十七箭起[8]），歷任總指揮為黃春平、劉宇、荊木春。[9][10]

長征二號F運載火箭的造價約2億元人民幣（2003年）[11]。

技術亮點

故障自動檢測處理系統

長征二號F火箭增加了故障檢測處理系統，火箭和地面各有一份判斷系統，系統在飛船待發射階段和上升階段都可以對故障進行自檢測、自診斷，一旦任何一份判斷系統發現問題，就會發出逃逸指令。若太空人尚未進艙，則可跳進塔架上的逃逸布袋滑到地下室的安全區；若太空人已入艙，系統則指揮火箭的逃逸塔點火，把飛船返回艙帶到安全地帶。

逃逸系統

主條目：逃逸系統
 
長征二號F配備的逃逸塔

逃逸系統的工作時間是在火箭起飛前900秒到起飛後160秒時間段內，主要功能是在收到故障自動檢測處理系統的逃逸指令後，攜帶飛船軌道艙和返回艙離開火箭，逃逸至安全範圍，隨後飛船返回艙分離，降落在安全地帶，使太空人脫險。

逃逸系統由俗稱「逃逸塔」的低空逃逸部分和整流罩上的高空逃逸部分組成。逃逸塔位於火箭的頂部，高8.35米，狀似避雷針，逃逸塔內有6台共三種的低空逃逸發動機，自上而下分別爲4台FG-58偏航俯仰（姿態控制）引擎、1台（8噴管）FG-57分離發動機和1台（4噴管）70餘噸推力FG-56主逃逸發動機，負責39公里以下高度的逃逸工作（起飛前30分鐘到起飛後2分鐘即火箭拋逃逸塔前）。高空逃逸部分位於上部整流罩，設有2台FG-5高空分離發動機及4台FG-59高空逃逸發動機，在39至110公里高度發揮作用（起飛後120秒拋逃逸塔到起飛後200.87秒即火箭拋整流罩前）。此外整流罩上設有柵格翼（英語：Grid fin），用於氣動控制。

在整流罩分離後，逃逸系統就完成了任務。若是火箭再出現故障，則神舟飛船可以靠自身動力逃逸。

在神舟一號飛船上天之前，1998年10月19日上午9時，長征二號F火箭的逃逸系統與飛船進行了零高度逃逸試驗，逃逸系統成功地將飛船逃逸，安全地帶到了地面。這也是逃逸系統唯一一次實際測試，其他測試則由計算機模擬替代。[12]

由於逃逸系統涉及機密技術，中國曾在神舟二、三、四、五號任務逃逸火箭落地後使用聚能裝藥破甲引爆技術對其進行了銷毀[13]。

控制系統

 
上海科技館內展示的長征2F運載火箭模型，包含內部剖面。

長征二號F火箭配備了兩套控制系統，如果主控制系統出現了故障，可以迅速切換到另一套系統上來，以確保火箭的正常工作，使火箭的可靠性大大提高。

 
長征二號F遙十二火箭上的整流罩及「神箭」題字

技術諸元

  •  
    長征二號F/G Y（遙）版本
  •  
    長征二號F/T T版本

長征二號F（基本型）

長征二號F運載火箭，簡稱長二F（CZ-2F）基本型，或稱原型，全部用於發射神舟飛船，裝有逃逸塔。長征二號F火箭基本型可靠性達到0.97，安全性達到0.997。2008年9月25日神舟七號發射任務是基本型的最後一次發射。

  • 全長：58.34米
  • 起飛質量：479.8噸
  • 低地軌道載荷：7.8噸
  • 推力：604.387噸

長征二號F/G（改進型）

長征二號F改進型運載火箭，簡稱長二F改（CZ-2F/G），替代基本型，分為用於發射神舟飛船載人任務（安裝逃逸塔）的Y（遙）版本，以及用於發射天宮一號等無人太空船（不設逃逸塔，整流罩頂部改為馮·卡門曲線（英語：Nose_cone_design#Von_Kármán））的T（天）版本[2]。改進型全面改善了火箭核心部分，相比基本型，改進型長二F火箭幾乎是全新的火箭[14]。推進器推進劑儲箱頂部橢球頂改為錐形頂，提升推進劑儲存量，增加近地軌道推力。另外，把推進器的分離時間由升空後140秒改為153秒，緊接一級火箭分離。改進型可靠性提升到了0.9894，安全性提升到了0.99996。2004年決定開始研製改進型長二F火箭[5]，2011年9月29日天宮一號發射任務是改進型的第一次發射。

遙十二箭（神舟十二號）起，為適應太空站時期航天員應急撤離需求，長二F改啟用兩發火箭在酒泉發射場同時準備的「發一備一」模式，並逐步優化準備時長，由遙十二箭的49天縮短至遙十五箭的35天[5]。

Y（遙）版本[2]：

  • 全長：58.34米
  • 起飛質量：479.8噸
  • 整流罩直徑：3.8米
  • 低地軌道載荷：8.15噸

T版本[2]：

  • 全長：52.03米
  • 起飛質量：493.1噸
  • 整流罩直徑：4.2米
  • 低地軌道載荷：8.6噸

換發型（長征二號F/H）

主條目：長征七號運載火箭

長征二號F換發型運載火箭，簡稱長二F換（CZ-2F/H），以長征二號F為基礎，換上使用無毒無污染低溫煤油、液氧，類似聯盟號這樣推進劑的發動機。2006年前後，首次提出研製長征二號F火箭的升級改進型號。2008年11月21日，長二F換開始深化論證和研製。2009年1月，成立型號辦公室。但經論證發現，更換引擎將引發連鎖反應，徹底改變火箭其他系統的狀態，工作量相當於做新的。同時，長二F換與長征五號系列運載火箭的中型方案存在技術和用途的重疊。2010年6月，「長二F換」正式更名為全新的「長征七號運載火箭」，它結合了長二F火箭的成熟技術和長五火箭的新技術進行研發，長二F作為載人火箭的高可靠性、安全性要求得到繼承。[5][15]

發射記錄

已完成

長征二號F
飛行次序 火箭序號 起飛時間（UTC+8） 發射工位 載荷 衛星軌道 發射結果
1 遙一 1999年11月20日
06時30分03.500秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟一號試驗飛船 近地橢圓軌道 成功
2 遙二 2001年1月10日
01時00分03.561秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟二號試驗飛船 近地橢圓軌道 成功
3 遙三 2002年3月25日
22時15分03.544秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟三號試驗飛船 近地橢圓軌道 成功
4 遙四 2002年12月30日
00時40分03.543秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟四號試驗飛船 近地橢圓軌道 成功
5 遙五 2003年10月15日
09時00分03.497秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟五號載人太空飛行飛船
航天員：楊利偉 		近地橢圓軌道 成功
6 遙六 2005年10月12日
09時00分03.583秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟六號載人太空飛行飛船
航天員：費俊龍、聶海勝 		近地橢圓軌道 成功
7 遙七 2008年9月25日
21時10分04.988秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟七號載人太空飛行飛船
航天員：翟志剛、劉伯明、景海鵬
伴星一號 		近地橢圓軌道 成功
長征二號F改進型
8 T1 2011年9月29日
21時16分03.507秒 		酒泉衛星發射中心921工位 天宮一號目標飛行器 近地橢圓軌道 成功
9 遙八 2011年11月1日
05時58分10.430秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟八號無人航天飛船 近地橢圓軌道 成功
10 遙九 2012年6月16日
18時37分24.558秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟九號載人太空飛行飛船
航天員：景海鵬、劉旺、劉洋 		近地橢圓軌道 成功
11 遙十 2013年6月11日
17時38分02.666秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十號載人太空飛行飛船
航天員：聶海勝、張曉光、王亞平 		近地橢圓軌道 成功
12 T2 2016年9月15日
22時04分12.428秒 		酒泉衛星發射中心921工位 天宮二號空間實驗室
伴星二號 		近地橢圓軌道 成功
13 遙十一 2016年10月17日
07時30分31.409秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十一號載人太空飛行飛船
航天員：景海鵬、陳冬 		近地橢圓軌道 成功
14 T3[16] 2020年9月4日
15時30分左右 		酒泉衛星發射中心921工位 可重複使用試驗航天器[17] 近地橢圓軌道 成功
15 遙十二 2021年6月17日
09時22分31.693秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十二號載人太空飛行飛船
航天員：聶海勝、劉伯明、湯洪波 		近地橢圓軌道 成功
16 遙十三 2021年10月16日
00時23分56.469秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十三號載人太空飛行飛船
航天員：翟志剛、王亞平、葉光富 		近地橢圓軌道 成功
17 遙十四 2022年6月5日
10時44分10.460秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十四號載人太空飛行飛船
航天員：陳冬、劉洋、蔡旭哲 		近地橢圓軌道 成功
18 T4 2022年8月5日
00時00分左右 		酒泉衛星發射中心921工位 可重複使用試驗航天器[18] 近地橢圓軌道 成功
19 遙十五 2022年11月29日
23時08分17.457秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十五號載人太空飛行飛船
航天員：費俊龍、鄧清明、張陸 		近地橢圓軌道 成功
20 遙十六 2023年5月30日
09時31分13.480秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十六號載人太空飛行飛船
航天員：景海鵬、朱楊柱、桂海潮 		近地橢圓軌道 成功
21 遙十七 2023年10月26日
11時14分02.491秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十七號載人太空飛行飛船
航天員：湯洪波、唐勝傑、江新林 		近地橢圓軌道 成功
22 T5 2023年12月14日
22時左右 		酒泉衛星發射中心921工位 可重複使用試驗航天器[19] 近地橢圓軌道 成功
23 遙十八 2024年4月25日
20時59分00.479秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十八號載人太空飛行飛船
航天員：葉光富、李聰、李廣蘇 		近地橢圓軌道 成功
24 遙十九 2024年10月30日
04時27分34.469秒 		酒泉衛星發射中心921工位 神舟十九號載人太空飛行飛船
航天員：蔡旭哲、宋令東、王浩澤 		近地橢圓軌道 成功
成功率：100%

計劃中

計劃中
飛行次序 火箭序號 起飛時間（UTC+8） 發射工位 載荷 軌道
25 遙二十 2025年
 酒泉衛星發射中心921工位 神舟二十號載人太空飛行飛船
航天員：待定 		近地橢圓軌道
26 T6 2025年
 酒泉衛星發射中心921工位 可重複使用試驗航天器 近地橢圓軌道
27 遙二十一 2025年
 酒泉衛星發射中心921工位 神舟二十一號載人太空飛行飛船
航天員：待定 		近地橢圓軌道

數據統計

1
2
3
4
1999
2004
2009
2014
2019
2024
  •   成功
  •   計劃
  •   部分失利
  •   失利

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Mark Wade. CZ-2F. Encyclopedia Astronautica. [2008-05-02]. （原始內容存檔於2016-07-01） （英語）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 欲与“天宫”试比高——长征二号Ｆ运载火箭“同胞兄弟”助推中国载人航天. 新華社. 2016-09-15. 
  3. ^ 3.0 3.1 黄春平　龙飞九天圆梦时. zhuanti.spacechina.com. [2022-05-17]. （原始內容存檔於2022-05-17）. 長征二號己火箭總指揮；2002年3月25日，江澤民總書記在酒泉衛星發射中心觀看神舟三號飛船發射前夕，欣然揮毫將長征二號F火箭命名為「神箭」。 
  4. ^ 空间站时代，船、箭、人有啥不同？. 環球時報. 2021-06-17. 
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  6. ^ 火箭总设计师是容易女士. 中國婦女報 (新浪微博). 2023-05-31 [2023-11-01]. （原始內容存檔於2023-11-02）. 
  7. ^ 载人月球探测新飞船新火箭有新本领→. 中國日報. 2023-10-01 [2023-11-01]. （原始內容存檔於2023-11-01）. 
  8. ^ 神舟十七号发射任务取得圆满成功. CCTV-13. 2023-10-26 [2023-11-01]. （原始內容存檔於2023-11-01）. 
  9. ^ 蝌蚪五線譜. 王德臣：草原走出的火箭技术专家. 科普中國網. 2020-09-05 [2023-05-30]. （原始內容存檔於2023-05-30）. 「921」共設有載人飛船、運載火箭、測控通信等七大系統……運載火箭系統首任總設計師自然落到王德臣肩上。 
  10. ^ 中國航天報. 这四位长二F火箭当家人，今天一起讲给你. 微信公眾號. [2023-05-30]. （原始內容存檔於2023-05-30）. 
  11. ^ 南方周末：神舟五号载人飞船诞生内幕. 南方周末. 2003-10-17 [2023-09-16]. （原始內容存檔於2023-10-05）. 
  12. ^ 中国惟一一次航天逃逸装置零高度飞行试验揭秘. news.sina.cn. 2003-10-15 [2023-10-22]. （原始內容存檔於2023-11-01）. 
  13. ^ 孫現富. 中国成功销毁“神五”逃逸舱 为保密和人民安全. 中國新聞網. 2004-01-02 [2021-07-30]. （原始內容存檔於2020-02-18）. 
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  19. ^ 李國利; 張欣然. 我国成功发射可重复使用试验航天器. 新華社. 2023-12-14 [2023-12-14]. （原始內容存檔於2023-12-14）. 

外部連結

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