理论教育 长征二号F运载火箭:载人航天的支撑力

长征二号F运载火箭:载人航天的支撑力

时间:2023-05-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:长征二号F运载火箭是在长征二号捆绑运载火箭的基础上,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。长征二号F运载火箭是长征二号家族中的改进型号,主要用于发射神舟系列载人飞船。长征二号F运载火箭共有长征二号F基本型和长征二号F改进型两种分支型号。长征二号F基本型先后成功发射了神舟一号至神舟七号飞船,为我国成功实现载人航天飞行作出了历史性贡献。

长征二号F运载火箭:载人航天的支撑力

1999年11月19日,长征二号F运载火箭(简称长二F,别称“神箭”)首次发射,成功将中国第一艘实验飞船神舟一号飞船送入太空。长征二号F运载火箭是在长征二号捆绑运载火箭的基础上,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。

长征二号F运载火箭是长征二号家族中的改进型号,主要用于发射神舟系列载人飞船。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(发射空间站则不包含)组成,全长达58.34米,是目前我国所有运载火箭中长度最长的火箭,安全系数达0.97。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。因多次成功发射神舟系列飞船并被央视直播报道其发射过程,已成为中国长征系列运载火箭家族中的“明星”火箭。

长征二号F运载火箭共有长征二号F基本型和长征二号F改进型两种分支型号。基本型,或称原型,用于发射神舟飞船的载人任务,安装逃逸塔。长征二号F基本型先后成功发射了神舟一号至神舟七号飞船,为我国成功实现载人航天飞行作出了历史性贡献。2008年9月25日,最后一次使用基本型发射,目前已停产。

长征二号F改进型运载火箭,简称长二F改,替代基本型,用于发射神舟飞船载人任务(安装逃逸塔)以及不载人任务和空间站如天宫一号(不设逃逸塔,整流罩顶部改为冯·卡门曲线)。长征二号F改是在长征二号F基本型基础上,助推器推进剂储箱顶部椭球顶改为锥形顶,提升推进剂储存量,改用双激光惯组主从冗余,增加近地轨道推力。

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。(www.daowen.com)

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得到解救,脱离危险的故障火箭,长征二号F运载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。

故障自动检测处理系统。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。

逃逸系统。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。逃逸塔在飞船的顶部,塔高8米,从远处看像是火箭上的避雷针。它的任务是在火箭起飞前900秒到起飞后120秒时间段内,也就是飞行高度在0至40千米时,万一火箭发生故障,它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。逃逸塔分离后到抛整流罩前(40—110千米)出现故障由整流罩上的高空分离发动机逃逸,抛整流罩到飞船入轨前(110—200千米)出现故障飞船可以直接和二级火箭分离,紧急返回。

长征二号F运载火箭分别将下列飞船和航天员送入太空:神舟五号飞船是中国首次发射的载人航天飞行器,于2003年10月15日起飞,将航天员杨利伟送入太空。这次的成功发射标志着中国成为继苏联(现由俄罗斯承继)和美国之后,第三个有能力独自将人送上太空的国家。飞船于2003年10月16日安全返回地面。神舟六号飞船于2005年10月12日起飞,将航天员费俊龙(指令长)、聂海胜(操作手)送入太空,是中国第一艘执行“多人多天”任务的载人飞船。这也是世界上人类的第243次太空飞行。神舟七号飞船于2008年9月25日起飞,将航天员翟志刚(指令长)、刘伯明、景海鹏送入太空。其中翟志刚、刘伯明于9月27日进行我国首次太空行走。神舟九号飞船于2012年6月16日将航天员景海鹏、刘旺、刘洋(女)送入太空。这次中国实施了首次载人空间交会对接。神舟十号飞船于2013年6月11日起飞,将聂海胜、王亚平(女)、张晓光送入太空。[4]

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