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长征2F究竟有什么样的过人本事位列其中?

载人空间站的核心是“人”,服务于空间站建设和运行的天地交通系统的核心也是“人”。神舟载人飞船发挥的关键作用不言而喻。保障航天员飞行安全的关键是长征二号F载人运载火箭,号称“神箭”。

长征二号F火箭于1999年11月20日凌晨6点首飞。以长征五号、长征七号、长征八号为代表的新一代运载火箭发射至今已近22年。

目前,长征二号F火箭支撑复杂载人飞行任务的技术能力仍不可替代。

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神箭“长征2F”

纵观全球运载火箭产品可谓眼花缭乱,但以高可靠、高安全、高品质三要素标准,

目前,世界上只有联盟号、长征二号F和猎鹰九号三枚火箭有资格发射载人飞船。

那么,长征二号F究竟具备什么样的超凡能力呢?

长征二号F火箭自2008年神舟七号发射任务以来进行了升级改进。原型火箭已停产,代之以长征二号F/G型。长征2F”型号名称书写)。

长征二号F载人运载火箭的鼻祖是DF-5导弹

,该型火箭采用两级半构型设计,推进剂为四氧化二氮和不对称二甲肼。

高度58.34米,核心级直径3.35米,配备4台推力75吨的单向摆动发动机,4台助推器直径2.25米,每台配备75吨推力固定喷管发动机,火箭起飞阶段推力约604吨,起飞质量480吨,42 °近地轨道200公里的倾角为8.1吨。

长征二楼起飞阶段动力

芯二比较特殊,配备两台发动机,一台主机(芯一发动机的高海拔版),一台游泳发动机。

游泳引擎是第二核的秘密

,该型发动机推力约为4.8吨,有4个推力室,4个喷管布置在主机周围。同时也是整个火箭动力系统中最后一个停机的发动机,可以通过延长工作时间来增加负荷。轨道高度可调节控制能力,还可以消除主机停机产生的推力偏差,进一步提高载荷入轨精度。

核心二次电源配置

民营航天企业“蓝箭航天”近日完成了朱雀二号火箭核心二次发动机300秒+750秒的联合试运行。该型火箭有望成为首个实现轨道发射的液氧甲烷燃料火箭。第一阶段的电源布局方案与长征二号F核心的第二阶段完全相同。它还由一个主发动机和一个带有4个推力室的游泳发动机组成。可以说是老树开新花的经典案例。这说明民营航天并不是被动的。水,却是植根于航天工业数十年积累的能力。

朱雀二号火箭核心两级联合试运行

载人火箭与其他火箭的区别集中在“三高”,即

高安全性、高可靠性、高质量

,其中高安全性是首要问题,因为载人航天事关人命,发射的不是冰冷的航天器,而是活人。

《神舟六号》剧组:聂海生、费俊龙

长征二号F火箭的可靠性指标设定为不低于国际先进水平0.97,即100次发射有3个故障概率设计值,一旦发生故障,可还确保宇航员通过救生手段安全返回地面。

同时,它还拥有0.997的安全指数,这意味着该型火箭的1000次发射任务中有30次失败,这30次失败的发射任务中有27次可供宇航员使用. 救生意味着安全返回。

事实上,神舟飞船不可能发射1000次,甚至100次,因为产品在不断迭代,会有新一代载人飞船和新一代载人火箭接手。

神舟六号载人飞船与整流罩组合

因此,神舟飞船的发射任务需要一次次成功,以确保绝对安全。截至目前,长征二号F系列火箭已完成14次发射任务,成功率100%,证明可靠性指标的科学性不低于0.97。

过去任务的成功是信心的压舱石,但当宇航员躺在一个快速燃烧的数百吨燃料箱上飞向天空时,风险是不言而喻的。正如墨菲定律所指出的,如果事情有变坏的可能性,不管可能性有多小,它总会发生,而长征二号F运载火箭早就做好了最坏的打算。

长征二号遥十一运载火箭飞行监控画面

长征二号F与其他火箭有两个根本区别,即增加了逃生系统和故障检测处理系统。

当火箭高速飞行时,故障通常会在几毫秒内做出反应。依靠宇航员手动决定是否启动逃生系统是非常不现实的。故障检测和处理系统可以做出决定。此时,火箭的状态全程监控,并根据故障反馈自动决定采用哪种逃生方式。

长征二号F火箭最有特色的结构是顶部的逃生塔,它是逃生车的重要组成部分。逃生飞机是一种类似于羽毛球原理的逃生装置,对飞行稳定性有很高的要求。

逃生塔

逃生塔顶部为配重结构,可使逃生车的质心前移(类似于羽毛球的球头),上部整流罩装有4个网格翼(类似于羽毛羽毛球),它可以使压力中心向后移动。,两者共同保证逃生车的飞行稳定性。

网格翅膀折叠

靠近逃生塔顶部配重模块的是“姿态控制发动机组合”,它由四个推力相同的发动机组成,分别负责俯仰和偏航任务。

姿态控制引擎下面是分离引擎,它有两个功能。它在正常的非危险飞行任务中负责分离逃生塔,在执行逃生飞行任务时为飞船返回舱与逃生飞行器的分离提供动力支持。独立引擎是 1

前喷嘴固体火箭发动机

,有 8 个喷嘴。

逃生塔标注

分离机下方是逃生主机,负责将逃生车辆整体带离危险区。它也是一个带有4个喷嘴的前喷嘴固体火箭发动机。

逃生塔共有6台发动机,均为固体燃料火箭发动机。

如果火箭在点火前失败,有两种选择。一是距离点火起飞还有很长的时间,如果故障极其危险,还有很长的时间冗余,则要求宇航员离开飞船,乘坐发射塔的防爆电梯。到地下掩体。

逃生机零高度逃生救生试飞

二是风险问题迫在眉睫,启动逃生载具,将飞船带离危险区域。它可以将飞船推向一个高度超过1300米、水平距离约为850米的空域。

长征二号F火箭+航天器组合具有从零高度逃逸到轨道的能力。逃生系统主要有三种工作模式:

有塔逃生,无塔高空逃生(点火后120秒至整流罩分离),大气层外救生

,前两种模式靠逃生机,后一种靠神舟飞船自救。

长征二号F起飞推力约604吨

逃生车由逃生塔、上整流罩、高空逃生动力系统、格栅翼、支撑结构、灭火装置等组成。

逃生车辆标签

脱塔模式适用于起飞前15分钟至起飞后120秒,高度覆盖从零高度到40公里左右的高度。

一旦故障检测系统检测到高危故障,会自动发出逃生指令,然后将整流罩的上下部分,以及飞船返回舱和服务舱形成的分隔面解锁,逃生塔启动主发动机,将整个逃生载具与火箭分离。同时,姿态控制引擎工作,偏转逃生飞机的飞行角度,然后离开危险区。进入安全空域后,分离引擎工作,分离返回舱。

随后,返回舱建立着陆姿态。降落伞减速后,抛起外底,通过缓冲点燃发动机,轻柔落地,实现安全返航。

火箭点火起飞120秒后,逃生塔分离。之后我该怎么办?届时,逃生车的无塔逃生模式将发挥作用

,火箭上整流罩外缘装有高空逃生发动机和高空分离发动机。逃生过程类似于塔逃生。

高空逃生引擎

逃生塔和高空逃生系统看似是重复建筑,其实不然。40公里以下的中低空大气密度和飞行阻力较高,需要大推力逃生功率,逃生塔才能发挥作用。

进入高空40多公里,大气密度低,此时不需要大推力逃逸动力。如果继续使用逃生塔,会有两个问题。一是逃生塔的自重会降低火箭容量,二是稀薄的大气层削弱了逃生塔的气动稳定力矩及其主机的偏心推力会导致逃生飞行器变得不稳定,因此需要针对中低海拔和高海拔的不同工况设置不同的推力。

长征二楼遥控十一火箭逃生塔分离

起飞后200秒左右整流罩将被扔掉,这也意味着所有逃生车辆都被扔掉,安全保障将进入飞船自救模式。

如果它在大气中遇到危险,船和箭会立即分开。这时,飞船有两种选择。如果飞行高度不足以进入轨道,飞船的三个舱室将两两分开,返回舱按照既定程序返回地面。如果此时飞行高度足够火箭逃逸塔 是中国发明火箭逃逸塔 是中国发明,飞船将启动轨道舱轨道控制发动机升轨,进入绕地球运行的近地轨道,然后择机分离返回舱返回地面.

神舟飞船轨道控制发动机

近年来,一个

《推逃》

逃生方法显示出更有效的逃生能力。可实现航天器从零高度到船箭分离的全过程安全保障,而且航天器不需要整流罩,进一步提高了安全性。

新一代载人飞船也计划采用推逃方案

实际上,这是长征二号F火箭整流罩中布置的高空逃生动力系统的一种变体。通过增加推力,可以适应中低空逃生任务,从而实现全覆盖。我国新一代载人飞船也有望采用推逃系统。