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更高的可靠性和安全性：“神箭”的“自我提升”
发布时间：2022-11-24 15:38:48 文章来源：扬子晚报
2022年11月21日搭载着神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭稳稳转运至发射区即将执行空间站建造阶段的最后一次载人飞行任务长征二号F

2022年11月21日

搭载着神舟十五号载人飞船的


【资料图】

长征二号F遥十五运载火箭

稳稳转运至发射区

即将执行空间站建造阶段的

最后一次载人飞行任务

长征二号F遥十五运载火箭垂直转运至发射区

作为中国航天史上技术最复杂的“航天员专列”，“神箭”长征二号F（以下简称“长二F”）运载火箭的每一次亮相，其可靠性和安全性都会再度提升。长二F运载火箭是在长征二号E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火箭，在长征二号E基础上增加了逃逸系统和故障检测处理系统，其可靠性指标从0.91提升至0.97，安全性指标达0.997，完成了普通运载火箭到载人运载火箭的跨越。

“神箭”长征二号F

自中国空间站建造以来，长征二号F运载火箭也迎来了高密度发射任务。为满足空间站阶段新的任务需求，长二F运载火箭不断通过技术创新和设计改进，其可靠性指标已由原来的0.97提升至0.98，安全性指标提升至0.99996，也就是火箭发射10万次，才会有4次逃逸失败的可能。在保障航天员安全方面，做到了比“万无一失”更好，为空间站阶段载人飞行任务的顺利实施提供了有力保障。那么，长二F运载火箭的可靠性和安全性是如何提升的？

完善逃逸控制发动机点火时序

低空逃逸，特别是发射台逃逸，是长二F运载火箭所有逃逸程序中最为复杂的一项。长二F运载火箭联合飞船系统，针对历史实测低空风场，对低空逃逸救生的影响进行了分析，发现在少量低空风的作用下，发射台逃逸时存在返回舱落点距离发射点小于500米的情况，有可能造成返回舱重新落入故障火箭爆炸范围内，对航天员生命安全造成威胁。

发射台逃逸控制发动机点火方向示意图

为了进一步增加逃逸救生的可靠性，保证航天员的安全，针对有风情况下发射台逃逸，科研人员提出了改变逃逸飞行器控制发动机点火策略，以提高对于低空风场的适应性。根据分析结果，采取更改控制逃逸发动机点火策略、在射前决策控制发动机点火状态的措施，可提高在低空风的作用下返回舱落点远离危险区的概率。

全箭FMEA再分析

在优化研制过程中，为了进一步提高火箭对故障的适应性能力，消除薄弱环节，科研人员针对全箭各系统产品，尤其是新研产品重新开展了一轮故障模式及影响分析工作（简称“FMEA”），包括设计FMEA、工艺FMEA和软件FMEA，覆盖准备阶段、发射阶段、飞行阶段和逃逸阶段，查找薄弱环节，确认设计改进和使用补偿措施的充分性和有效性；对于继承前期或仅相对前期适应性更改的产品，对其FMEA进行了复查、确认。

长征二号F遥十五运载火箭

通过针对所有故障模式制定有效措施，如设置强制检验点等，进一步降低全箭故障发生的概率，提升火箭可靠性。此次长二F遥十五运载火箭在提高可靠性方面进行了26项技术状态变化和更改，如耗尽关机变换器，科研人员识别出个别器件存在单点失效模式，因而将相关器件进行了冗余改进。

全箭飞行时序链路分析

针对涉及控制系统、火工品、发动机等关键产品多，影响飞行成败的点火、分离等关键环节，科研人员开展了设计指标闭合检查工作。针对点火-起飞、逃逸塔分离、助推器分离、级间分离、整流罩分离、船箭分离共6个正常飞行时序功能，4个逃逸程序和船箭应急分离飞行时序功能，共11个关键环节开展指标闭合性检查。通过对火箭各系统射前地面工作流程和飞行时序的设计正确性，系统间时序动作协调匹配性，控制系统、火工品、发动机等重要产品的设计状态、实际指标等重要因素进行复查确认，保证全箭飞行动作的稳妥可靠。

优化测试发射流程

在空间站阶段，长二F运载火箭面临新的挑战。一是发射频率增加。按照空间站长期有人照料的目标，每年需发射两艘神舟飞船，半年执行一次飞行任务，将航天员送入空间站，实现乘组轮换。二是新增应急救援需求。为保证航天员在空间站工作期间的安全，当停靠空间站的载人飞船发生不能安全返回的故障时，地面启动载人飞船应急发射任务。因此，在航天员在空间站工作期间，长二F运载火箭采用了“发射一发，备份一发”的模式，两发火箭轮流“站岗”。“值班”火箭如接到应急救援命令，可随时实施应急救援发射，保障航天员生命安全。

长征二号F遥十五运载火箭

基于“滚动备份”的发射模式，科研人员设计了“串行”和“并行”两种测试发射流程，并在此基础上，将两者的优点结合起来，设计了“串并行”测试发射流程。“串并行”模式可比“串行”模式节省7天时间，比“并行”模式仅多4天，不仅可以保证人力资源的高效利用，还可以兼顾整流罩线和逃逸塔线的工作，进一步提高发射场工作效率。

长二F运载火箭从研制至今，已陪伴中国载人航天走过三十年，是名副其实的“金牌老将”。对于载人运载火箭来说，航天员的生命安全是最重要的，为确保更高的可靠性和安全性，“神箭”的“自我提升”必将托举着中国载人航天事业迈入新的阶段！

预祝神舟十五号发射

取得圆满成功！

标签： 长征二号

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