发射神舟飞船的长征二号F型火箭

发射神舟飞船的长征二号F型火箭技术参数。“神舟”一号\“神舟”二号\“神舟”三号\“神舟”四号“\神舟”五号“\神舟”六号均由其发射

“长征”二号F型火箭作为发射载人飞船的运载器,是以“长征”二号E型即“长2捆”火箭为基础,按照载人航天工程总体任务和技术指标要求而重新研制的。
从1992年开始研制的“长征”二号F型火箭,可靠性指标达到0.97,航天员安全性指标达到0.997,是目前国内可靠性、安全性指标最高的运载火箭。
长征二号F型火箭全长58.3米,起飞重量480吨,是目前我国研制的火箭中最长、最重的,由4个液体助推器和芯一级、二级、整流罩、逃逸塔组成。可将8吨重的有效载荷送入近地轨道。

“长征”二号F运载火箭有箭体结构、控制系统、动力装置、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、推进剂利用系统、附加系统、地面设备等十个分系统。故障检测处理系统和逃逸系统是为确保航天员的安全而增加的,其作用是在飞船入轨前,监测运载火箭状态,若发生重大故障,使载有航天员的飞船安全地脱离危险区。

“长征”二号F型火箭它曾成功地将六艘“神舟”飞船送入太空预定轨道,发射成功率达到100%,其可靠稳定的飞行性能得到了检验。

长征二号F型火箭分系统简介
1 箭体结构系统
(1)助推器
助推器结构主要由头锥、氧化剂箱、箱间段、燃烧剂箱、后过渡段、尾段和尾翼构成,直径2.25m,长16m,采用耗尽关机和可分离方式。
(2)芯级第一级
芯级第一级结构主要由级间段、氧化剂箱、箱间段、燃烧剂箱、后过渡段和尾段构成,直径3.35m,长28.5m(含级间段)。
(3)芯级第二级
芯级第二级主要由飞船支架、仪器舱、氧化剂箱、箱间段和燃烧剂箱构成,直径3.35m,长15.1m。
(4)飞船整流罩
CZ-2F的整流罩采用框桁结构,分为上下两部分、上部整流罩是逃逸飞行器结构的一部分,由前锥段、前柱段和后锥段构成,在其外部装有4台FG—59、2台GF—5固体发动机,在其内部有3个上支撑机构和3个下支撑机构。下部整流罩由后柱段和倒锥段组成。
(5)逃逸塔
逃逸塔由头锥、配重段、4台偏航俯仰发动机、1台分离发动机、1台逃逸主发动机和尾裙组成,长度8.35m。
2 动力装置系统
动力装置系统由第一级、第二级、助推器和增压输送系统组成。
芯级第一级发动机代号为DaFY1O-1,由4台单机DaFY11-1通过机架并联组成。芯级第二级发动机代号为DaFY20-2,由主机 DaFY21—2及游动发动机DaFY22—1通过机架并联组成,主机采用大喷管,游机采用短喷管(再生冷却方式)。助推器发动机的代号为 DaFY5-2。
3 控制系统
控制系统箭上部分由制导系统、姿态控制系统、时序控制系统、电源配电系统和飞行控制软件组成。
(1) 制导系统
制导系统采用平台(捷联)—计算机方案。为了提高可靠性,采用以平台为主、故障时切换到捷联惯组的工作方式。计算机上实现了部件冗余,增加了冗金管理,采用CPU、A/D和 D/A三冗余。
(2) 姿态控制系统
姿态控制系统采用姿态角—姿态角速率—数字网络—摇摆发动机方案。为了提高可靠性采取了以下冗余措施:
相敏检波滤波装置、箭载计算机A/D变换采用三冗余,按2/1表决方式进行工作;
箭载计算机D/A、综合放大器与伺服机构伺服阔前置级、反馈电位计均采用三冗余。
(3)时序控制系统
它采用由箭载计算机提供时序时间编码的电子时序控制方案,功率输出采用继电器。
(4)电源配电系统
它由电池、配电器、交直流二次电源和电缆网组成。
4 推进剂利用系统
推进剂利用系统采用燃烧剂泵后分流开环调节方式,以干簧式液位传感器作为敏感元件,调节阀门为执行机构。
该系统由箭上设备燃烧剂液位传感器、氧化剂液位传感器、控制器、电机驱动器、电池、调节阀门和箭上电缆网组成,其中,控制器的CPU及电路采用了三冗余。
5 故障检测处理系统
故障检测处理系统有两个主要任务,一是检测火箭的重要参数,判断火箭故障,出现故障时向有关系统发出逃逸指令和中止飞行指令;二是逃逸时完成逃逸飞行器的时序控制和火工品配电。
其箭上设备包括故障检测处理器、指令控制器、逃逸程序控制器、火工品配电器和电池。
故障检测参数分别由遥测系统和控制系统提供,它包括姿态角偏差、箭体角速率、轴向过载、逃逸塔分离信号、助推器分离信号、整流罩横纵向分离信号和平台切换信号等。
6 逃逸系统
逃逸系统的任务是当运载火箭抛整流罩前发生重大危险,威胁到航天员的生命安全时,负责使航天员脱离危险区,并为航天员的返回着陆提供必要的条件。逃逸系统由逃逸塔、上部整流罩、栅格翼及其释放装置、上支撑机构、下支撑机构和灭火装置组成。逃逸系统的动力装置由逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机、高空逃逸发动机和高空分离发动机组成,其中逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机和配重段、尾裙仪器组成逃逸塔。
在逃逸系统的工作范围(起飞至整流罩分离)内,逃逸摸式分为两种,即有塔逃逸模式(模式Ⅰ)和无塔逃逸模式(模式Ⅱ)。模式Ⅰ适用于火箭飞行 0-120s,模式Ⅱ适用于火箭飞行120-200.87s。在模式Ⅰ中,60s之前火箭发动机不关机,60s之后火箭发动机关机。对应模式Ⅰ的逃逸程序有3种,对应模式Ⅱ的逃逸程序有1种。
7 遥测系统
遥测系统的主要任务是:
(1)测量、记录、发送火箭在飞行中的测量参数;
(2)向故障检测处理系统实时提供一类检测参数,向地面故障诊断系统实时提供一、二类遥测参数;
(3)逃逸后测量、记录、发送逃逸飞行器的参数。
遥测系统箭上设备由S波段无线传输设备、磁记录及中间装置、传感器、变换器、电池和电缆网组成。
8 外测安全系统
外测安全系统与首区、航区的地面测控设备协同工作,完成外弹道测量任务、接受遥控逃逸指令并传送给故障检测处理系统以及火箭的安全处理等任务。
外测安全系统的箭上设备包括干涉仪应答机、脉冲应答机、引导信标机、安全指令接收机、逃逸指令接收机、控制器、电池、爆炸器、引爆器、激光合作目标和天线等。
9 附加系统
附加系统主要由耗尽关机信号系统、加注液位测量、推进剂测温、垂直度调整和地面总体综合测试网组成。
地面总体综合测试网有两项功能,一是辅助运载火箭的测试发控,二是为待发段逃逸提供检测参数。地面总体综合测试网由局域网络设备、网络服务器、微机、显示设备、打印设备、系统软件和应用软件组成。
10 地面设备系统
地面发射设备由发射设备、运输设备、吊装设备、加注设备、供气设备、供配电设备和瞄准设备组成。
CZ-2F火箭研制和应用前景
1 CZ-2F火箭的研制
CZ-2F火箭从1992年开始研制,1999年11月首飞成功。在历时8年的研制过程中始终将可靠性、安全性放在首位。火箭上广泛采用了冗余设计,提高了元器件等级和筛选标准,结构设计提高了剩余强度系数,发动机也进行了旨在提高可靠性的设计。火箭的可靠性指标从CZ-2E的0.91提高到 0.97,使它成为目前国内可靠性指标最高的运载火箭。

发射神七的“长二F”火箭有三项主要改进

与发射“神舟”六号的那枚火箭相比,发射神七的长二F火箭技术状态原则上保持不变,另外针对此次发射任务,火箭作了30多项改动,进一步提高了火箭的可靠性。“长二F”火箭总设计师荆木春列举了其中比较大的三个方面改进:

如火箭的二级增压管路材料由铝换成了钢,使其在高温下的强度得到提高。

对发动机输送管路上的续压器进行改进,使用了变能续压器,降低了飞行过程中产生的一些接近人体频率的震动,进一步提高了宇航员在舱内的舒适性。

相比发射“神六”的“长二F”火箭又增加了一台摄像装置,在火箭二级的尾舱部位。通过它可以从火箭内部观察到火箭一二级的分离过程,还可以看到二级发动机的工作、点火。另外两个摄像头与发射“神六”的“长二F”火箭一样,分别装配在整流罩内和火箭箭体外。三个摄像头一起,向地面显示着最直观的火箭飞行情况。

作者: itofly

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