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长征二号F运载火箭

中国载人航天工程发射载具

長征二號F運載火箭，也被称为长征二号己运载火箭[3]（简称：长二F或长二己，缩写：CZ-2F或LM-2F），别称“神箭”（由江泽民命名）[3]，是长征二号家族中的最新改进型号，主要用于发射神舟系列载人飞船。基本型长征二号F火箭于1999年首飞，目前已经退役；改进型长征二号F/G火箭于2011年首飞，目前正在服役。

长征二号F运载火箭
长征二号F遥十三火箭
用途不可重複使用之運載火箭
制造者中国运载火箭技术研究院（CALT）
制造国家 中华人民共和国
外型及质量参数
高度Y版本：58.34米（191.4英尺）[1]
T版本：52.03米（170.7英尺）[2]
直径芯级：3.35米（11.0英尺）[1]
助推器：2.25米（7.4英尺）[1]
质量Y版本：479.8吨[2]
T版本：493.1吨[2]
级数2级+4×助推器
酬載量
至LEO有效载荷
质量Y版本：8,150公斤（17,970英磅）[2]
T版本：8,600公斤（19,000英磅）[2]
相关火箭
本系列長征二號系列火箭
衍生型号长征七号运载火箭
发射历史
现状現役
发射场中国酒泉卫星发射中心921工位
总发射次数24
成功次数24
首次发射1999年11月20日
著名载荷神舟飞船
天宫一号
天宫二号
空天飛機
助推器
助推器數4
高度16.093米（52.80英尺）
直径2.25米（7英尺5英寸）
空重3,500公斤（7,700磅）
总重45,000公斤（99,000磅）
发动机1×YF-20（单台助推器）
单发推力740.4 kN（166,400 lbf）
总推力2,961.6 kN（665,800 lbf）
比冲260.7 s（2.557 km/s）
推进时间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）
直径3.35米（11.0英尺）
空重9,400公斤（20,700磅）
总重196,000公斤（432,000磅）
发动机4×YF-20
单发推力2,961.6 kN（665,800 lbf）
比冲260.7 s（2.557 km/s）
推进时间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）
直径3.35米（11.0英尺）
空重5,000公斤（11,000磅）
总重89,800公斤（198,000磅）
发动机1×YF-24B（英语：YF-24B）
单发推力主机：741.5 kN（166,700 lbf）
游机：47.1 kN（10,600 lbf）
比冲主机：298 s（2.92 km/s）
游机：296.8 s（2.911 km/s）
推进时间422秒（7.03分鐘）
燃料四氧化二氮/偏二甲肼

概要

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长征二号F自1992年中国载人航天工程启动之时開始研製，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国第一艘实验飞船神舟一号飛船送入太空。2011年9月29日天宫一号任务起，长征二号F改进型取代了之前的基本型，性能进一步提升。作为中国目前唯一发射载人飞船的运载火箭，为确保航天员安全，长征二号F火箭基本型可靠性达到0.97，安全性达到0.997；改进型可靠性提升到了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，由四個液體助推器、芯一級火箭、芯二級火箭、整流罩和逃逸塔（仅在发射神舟飞船时使用）等幾個部分組成。长征二号F是中国首款採用垂直總裝、垂直測試和垂直運輸的“三垂”測試發射模式的运载火箭，自首飞以来均从中国酒泉卫星发射中心的载人航天发射场发射。長征二號F装有逃逸塔时高达58.34米，曾长期是中国最高的运载火箭（直到2020年高60.13米的长征七号改问世）。

長征二號F運載火箭的历任总设计师为王德臣、刘竹生、荆木春、张智（自2014年8月起）、容易（自2021年年初，遥十二箭起[5][6][7]）和刘烽（自2023年年中，遥十七箭起[8]），历任总指挥为黄春平、刘宇、荆木春。[9][10]

長征二號F運載火箭的造价约2亿元人民币（2003年）[11]。

技术亮点

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故障自動檢測處理系統

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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断系统，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，一旦任何一份判断系统发现问题，就会发出逃逸指令。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

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主条目：逃逸系统
 
长征二号F配备的逃逸塔

逃逸系統的工作时间是在火箭起飛前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后，携带飞船軌道艙和返回艙离开火箭，逃逸至安全范围，随后飞船返回舱分离，降落在安全地帶，使太空人脫險。

逃逸系統由俗称“逃逸塔”的低空逃逸部分和整流罩上的高空逃逸部分组成。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）发动机、1台（8噴管）FG-57分離發動機和1台（4噴管）70余吨推力FG-56主逃逸發動機，負責39公里以下高度的逃逸工作（起飞前30分钟到起飞后2分钟即火箭抛逃逸塔前）。高空逃逸部分位于上部整流罩，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（起飞后120秒抛逃逸塔到起飞后200.87秒即火箭抛整流罩前）。此外整流罩上设有栅格翼（英语：Grid fin），用于气动控制。

在整流罩分离后，逃逸系統就完成了任务。若是火箭再出现故障，则神舟飞船可以靠自身动力逃逸。

在神舟一號飛船上天之前，1998年10月19日上午9时，长征二号F火箭的逃逸系统与飞船进行了零高度逃逸试验，逃逸系统成功地將飞船逃逸，安全地帶到了地面。这也是逃逸系统唯一一次实际测试，其他测试则由计算机模拟替代。[12]

由于逃逸系统涉及机密技术，中国曾在神舟二、三、四、五号任务逃逸火箭落地后使用聚能装药破甲引爆技术对其进行了销毁[13]。

控制系統

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上海科技馆内展示的长征2F运载火箭模型，包含内部剖面。

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。

 
长征二号F遥十二火箭上的整流罩及“神箭”题字

技術諸元

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  •  
    长征二号F/G Y（遥）版本
  •  
    长征二号F/T T版本

长征二号F（基本型）

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长征二号F运载火箭，简称长二F（CZ-2F）基本型，或称原型，全部用于发射神舟飞船，装有逃逸塔。长征二号F火箭基本型可靠性达到0.97，安全性达到0.997。2008年9月25日神舟七号发射任务是基本型的最后一次发射。

  • 全長：58.34米
  • 起飞質量：479.8吨
  • 低地軌道载荷：7.8吨
  • 推力：604.387吨

长征二号F/G（改进型）

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长征二号F改进型运载火箭，简称长二F改（CZ-2F/G），替代基本型，分为用于发射神舟飞船載人任務（安裝逃逸塔）的Y（遥）版本，以及用于发射天宫一号等无人航天器（不設逃逸塔，整流罩顶部改为冯·卡门曲线（英语：Nose_cone_design#Von_Kármán））的T（天）版本[2]。改进型全面改善了火箭核心部分，相比基本型，改进型长二F火箭几乎是全新的火箭[14]。助推器推進劑儲箱顶部椭球顶改为锥形顶，提升推進劑儲存量，增加近地轨道推力。另外，把助推器的分離時間由升空後140秒改為153秒，緊接一級火箭分離。改进型可靠性提升到了0.9894，安全性提升到了0.99996。2004年决定开始研制改进型长二F火箭[5]，2011年9月29日天宫一号发射任务是改进型的第一次发射。

遥十二箭（神舟十二号）起，为适应空间站时期航天员应急撤离需求，长二F改启用两发火箭在酒泉发射场同时准备的「发一备一」模式，并逐步优化准备时长，由遥十二箭的49天缩短至遥十五箭的35天[5]。

Y（遥）版本[2]：

  • 全長：58.34米
  • 起飞質量：479.8吨
  • 整流罩直径：3.8米
  • 低地軌道载荷：8.15吨

T版本[2]：

  • 全長：52.03米
  • 起飞質量：493.1吨
  • 整流罩直径：4.2米
  • 低地軌道载荷：8.6吨

換發型（长征二号F/H）

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主条目：长征七号运载火箭

长征二号F換發型运载火箭，简称长二F换（CZ-2F/H），以长征二号F為基礎，換上使用无毒无污染低溫煤油、液氧，類似聯盟號這樣推進劑的發動機。2006年前后，首次提出研制长征二号F火箭的升级改进型号。2008年11月21日，长二F换开始深化论证和研制。2009年1月，成立型号办公室。但经论证发现，更换发动机将引发连锁反应，彻底改变火箭其他系统的状态，工作量相當於做新的。同时，长二F换与长征五号系列运载火箭的中型方案存在技术和用途的重叠。2010年6月，“长二F换”正式更名为全新的“长征七号运载火箭”，它结合了长二F火箭的成熟技术和长五火箭的新技术进行研发，长二F作为载人火箭的高可靠性、安全性要求得到继承。[5][15]

发射记录

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已完成

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长征二号F
飞行次序 火箭序号 起飞时间（UTC+8） 发射工位 有效载荷 卫星轨道 发射结果
1 遥一 1999年11月20日
06時30分03.500秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟一号试验飞船 近地橢圓軌道 成功
2 遥二 2001年1月10日
01時00分03.561秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟二号试验飞船 近地橢圓軌道 成功
3 遥三 2002年3月25日
22時15分03.544秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟三号试验飞船 近地橢圓軌道 成功
4 遥四 2002年12月30日
00時40分03.543秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟四号试验飞船 近地橢圓軌道 成功
5 遥五 2003年10月15日
09时00分03.497秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟五号载人航天飞船
航天员：杨利伟 		近地橢圓軌道 成功
6 遥六 2005年10月12日
09时00分03.583秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟六号载人航天飞船
航天员：费俊龙、聂海胜 		近地橢圓軌道 成功
7 遥七 2008年9月25日
21时10分04.988秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟七号载人航天飞船
航天员：翟志剛、刘伯明、景海鹏
伴星一号 		近地橢圓軌道 成功
长征二号F改進型
8 T1 2011年9月29日
21时16分03.507秒 		酒泉卫星发射中心921工位 天宫一号目标飞行器 近地橢圓軌道 成功
9 遥八 2011年11月1日
05时58分10.430秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟八号无人航天飞船 近地橢圓軌道 成功
10 遥九 2012年6月16日
18时37分24.558秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟九号载人航天飞船
航天员：景海鹏、刘旺、刘洋 		近地橢圓軌道 成功
11 遥十 2013年6月11日
17时38分02.666秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十号载人航天飞船
航天员：聂海胜、张晓光、王亚平 		近地橢圓軌道 成功
12 T2 2016年9月15日
22时04分12.428秒 		酒泉卫星发射中心921工位 天宫二号空间实验室
伴星二号 		近地橢圓軌道 成功
13 遥十一 2016年10月17日
07时30分31.409秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十一号载人航天飞船
航天员：景海鹏、陈冬 		近地橢圓軌道 成功
14 T3[16] 2020年9月4日
15时30分左右 		酒泉卫星发射中心921工位 可重复使用试验航天器[17] 近地橢圓軌道 成功
15 遥十二 2021年6月17日
09时22分31.693秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十二号载人航天飞船
航天员：聂海胜、刘伯明、汤洪波 		近地椭圆轨道 成功
16 遥十三 2021年10月16日
00时23分56.469秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十三号载人航天飞船
航天员：翟志剛、王亚平、叶光富 		近地椭圆轨道 成功
17 遥十四 2022年6月5日
10時44分10.460秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十四号载人航天飞船
航天员：陈冬、刘洋、蔡旭哲 		近地椭圆轨道 成功
18 T4 2022年8月5日
00时00分左右 		酒泉卫星发射中心921工位 可重复使用试验航天器[18] 近地橢圓軌道 成功
19 遥十五 2022年11月29日
23時08分17.457秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十五号载人航天飞船
航天员：费俊龙、邓清明、张陆 		近地椭圆轨道 成功
20 遥十六 2023年5月30日
09時31分13.480秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十六号载人航天飞船
航天员：景海鹏、朱杨柱、桂海潮 		近地椭圆轨道 成功
21 遥十七 2023年10月26日
11時14分02.491秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十七号载人航天飞船
航天员：汤洪波、唐胜杰、江新林 		近地椭圆轨道 成功
22 T5 2023年12月14日
22时左右 		酒泉卫星发射中心921工位 可重复使用试验航天器[19] 近地橢圓軌道 成功
23 遥十八 2024年4月25日
20时59分00.479秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十八号载人航天飞船
航天员：叶光富、李聪、李广苏 		近地椭圆轨道 成功
24 遥十九 2024年10月30日
04时27分34.469秒 		酒泉卫星发射中心921工位 神舟十九号载人航天飞船
航天员：蔡旭哲、宋令东、王浩泽 		近地椭圆轨道 成功
成功率：100%

计划中

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计划中
飞行次序 火箭序号 起飞时间（UTC+8） 发射工位 有效载荷 轨道
25 遥二十 2025年
 酒泉卫星发射中心921工位 神舟二十号载人航天飞船
航天员：待定 		近地椭圆轨道
26 T6 2025年
 酒泉卫星发射中心921工位 可重复使用试验航天器 近地橢圓軌道
27 遥二十一 2025年
 酒泉卫星发射中心921工位 神舟二十一号载人航天飞船
航天员：待定 		近地椭圆轨道

数据统计

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

参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Mark Wade. CZ-2F. Encyclopedia Astronautica. [2008-05-02]. （原始内容存档于2016-07-01） （英语）. 
  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. 新华社. 2016-09-15. 
  3. ^ 3.0 3.1 黄春平　龙飞九天圆梦时. zhuanti.spacechina.com. [2022-05-17]. （原始内容存档于2022-05-17）. 长征二号己火箭总指挥；2002年3月25日，江泽民总书记在酒泉卫星发射中心观看神舟三号飞船发射前夕，欣然挥毫将长征二号F火箭命名为“神箭”。 
  4. ^ 空间站时代，船、箭、人有啥不同？. 环球时报. 2021-06-17. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 总书记回信一周年，对话三型火箭总设计师. 中国航天报. 2023-05-02. 
  6. ^ 火箭总设计师是容易女士. 中国妇女报 (新浪微博). 2023-05-31 [2023-11-01]. （原始内容存档于2023-11-02）. 
  7. ^ 载人月球探测新飞船新火箭有新本领→. 中国日报. 2023-10-01 [2023-11-01]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于2023-11-01）. 
  9. ^ 蝌蚪五线谱. 王德臣：草原走出的火箭技术专家. 科普中国网. 2020-09-05 [2023-05-30]. （原始内容存档于2023-05-30）. “921”共设有载人飞船、运载火箭、测控通信等七大系统……运载火箭系统首任总设计师自然落到王德臣肩上。 
  10. ^ 中国航天报. 这四位长二F火箭当家人，今天一起讲给你. 微信公众号. [2023-05-30]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于2023-11-01）. 
  13. ^ 孙现富. 中国成功销毁“神五”逃逸舱 为保密和人民安全. 中国新闻网. 2004-01-02 [2021-07-30]. （原始内容存档于2020-02-18）. 
  14. ^ 访改进型长征二号F火箭“两总”:“神箭”成长记. 新华社. 2012-06-15. 
  15. ^ 长征七号诞生全记录 （页面存档备份，存于互联网档案馆）新华社 2016-06-26
  16. ^ CZ-2F/T (Chang Zheng-2F/T). Gunter's Space Page. 2020-09-04 [2020-09-04]. （原始内容存档于2021-03-03） （英语）. 
  17. ^ 我国成功发射可重复使用试验航天器. 新华社. 2020-09-04 [2020-09-04]. （原始内容存档于2020-09-04） （中文（中国大陆））. 
  18. ^ 李国利; 王茄欢. 我国成功发射可重复使用试验航天器. 新华网. 2022-08-05 [2022-08-05]. （原始内容存档于2022-08-04）. 
  19. ^ 李国利; 张欣然. 我国成功发射可重复使用试验航天器. 新华社. 2023-12-14 [2023-12-14]. （原始内容存档于2023-12-14）. 

外部链接

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