长征2号F型再出征!“满分”成绩是如何做到的？
有“神箭”之誉的长征二号F火箭再次成功发射神舟载人飞船，7次载人发射任务，均取得“满分”的骄人成绩。
6月17日，长征二号F遥十二运载火箭（简称“长二F火箭”）呼啸升空，成功将载有3位航天员的神舟十二号飞船送入预定轨道。我国载人航天工程空间站在轨建造阶段首次载人发射取得圆满成功，为后续任务顺利实施奠定了坚实基础。
长二F火箭由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院（以下简称：火箭院）抓总研制，本次任务是长征系列运载火箭的第374次发射。
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垂直转运中的长二F遥十二火箭。 本文图片来源：航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院。
全战全胜的“神箭”
长二F火箭是专门为我国载人航天工程研制的火箭，也是目前我国唯一一型载人运载火箭。作为一枚“明星”火箭，每一次发射都举世瞩目。长二F火箭使我国成为世界上第三个能够把航天员送上太空的国家。
长二F火箭是专门用于载人航天的二级运载火箭，也是目前中国所有运载火箭中系统最复杂的火箭，火箭在1992年立项，1999年首飞。近30年来，长二F火箭全程参与了中国载人航天工程“三步走”战略的每一步，共执行十余次任务，其中包括发射5艘无人飞船、2个空间实验室和7艘载人飞船，均取得圆满成功，将12名、17人次航天员送入太空，在我国载人航天工程的史册上，长二F火箭留下了浓墨重彩的一笔。
长二F火箭载人飞船状态增加了故障检测和逃逸救生系统，在火箭顶部带有逃逸飞行器，全箭可靠性指标0.97，安全性指标0.997，是我国可靠性指标最高的运载火箭。
虽然发发成功，但为了圆满完成空间站在轨建造阶段的高密度发射任务，中国航天史上这枚技术最复杂、可靠性和安全性最高的航天员“专列”，进行了多项技术改进，让火箭更可靠、更安全、更灵活。
火箭院长二F火箭总设计师容易说：“载人航天，人命关天。保障航天员安全进入太空，是每个载人火箭研制人员特殊的使命和责任。”
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长二F是我国可靠性指标最高的运载火箭。
火箭更可靠
火箭院长二F火箭总指挥荆木春介绍，此次用于发射神舟十二号飞船的长二F火箭共进行109项技术状态更改，其中有70余项与可靠性提升相关。这些改进不涉及重大技术状态变化，主要是为了消除薄弱环节。
如针对发动机点火失效风险，将主机传火孔直径从4毫米改为6毫米，进一步提升点火可靠性；根据位置不同，对发动机二级游机推力室喷注口提出更加精细的角度设计要求，使推进剂能够更加充分地融合、更加高效地燃烧，为火箭提供强劲动力……
每一处改进，都体现了研制人员对可靠性的不懈追求，背后都意味着无数次的理论分析、数学仿真和试验验证。当火箭的可靠性越来越接近1的时候，小数点后每一个数字的微小变化，实现起来都无比艰辛。长二F火箭总体副主任设计师秦曈说：“在可靠性已经相当高的情况下再提升，难度可想而知”。
长二F火箭总体主任设计师常武权用考试打比方：从50分提高到90分相对容易一些，但从90分提高到91分，甚至91.1分，尽管只有0.1分的提升，但背后的工作并不比从50分提高到90分少。
在长二F火箭副总师刘烽看来，“为了确保任务成功、确保航天员安全，只要能换来百分之零点零几，甚至是零点零零几的指标提升，我们所做的任何工作都是值得的”。
越是艰难越向前。这支骁勇善战的队伍，精益求精，尽善尽美，最终将长二F火箭的可靠性从指标要求的0.97提升到0.9894，再次刷新了纪录，处于世界前列。
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执行此次发射任务的长二F火箭逃逸安控体制进行了更改，提高了保密安全性能和抗干扰性能。
航天员更安全
载人航天，人命关天，容不得半点闪失。长二F遥十一火箭在发射神舟十一号飞船时，安全性评估值达0.997，但研制队伍在追求安全性的道路上从未止步。为确保航天员安全，遥十二火箭逃逸安控体制进行了更改，提高了保密安全性能和抗干扰性能。控制逃逸发动机新增了点火功能，进一步提高了火箭的安全性。
假如火箭突发意外情况，逃逸系统启动，逃逸飞行器像“拔萝卜”一样带着返回舱飞离故障火箭。返回舱与逃逸飞行器分离后，打开降落伞，缓慢降落到地面。但开伞过程中，返回舱会受到地面低空风的极大影响。
以前逃逸飞行器只能往一个固定的方向逃逸，存在一定的安全风险。刘烽举了个例子，“如果说逃逸飞行器只能向东逃逸，正好这时地面吹来一股向西的风，这样，返回舱处于开伞状态的时候，很可能又被吹回到故障火箭的附近，航天员就比较危险。”
研制人员在现有的控制逃逸发动机的基础上，通过对软件进行调整，新增发动机点火功能，使逃逸飞行器可以向垂直于地面风的方向逃逸，更加安全、灵活。“比如说，地面刮的是南风或者是北风，现在我的逃逸能力提升了，可以提前选择与南风或北风垂直的东方向逃逸，避开地面风”，常武权说。
逃逸系统改进后，火箭安全性评估值达0.99996这一国际先进水平。常武权通俗地解释了小数点后这一串数字的意义，“就目前的技术状态，长二F火箭需要发射十万次，才会有4次逃逸失败，平均一万次发射，还不到一次逃逸失败的情况。在保障航天员安全方面，它比‘万无一失’的水平还要高一些”。
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为了适应空间站任务，此次长二F首次采用了起飞滚转技术。
火箭更灵活
本次发射中，长二F载人状态火箭还首次采用了起飞滚转技术，更加灵活。
以往，长二F火箭的任务较为单一，射向基本一致，火箭点火起飞后，经过俯仰转弯等姿态调整，直接瞄准一个固定的射向，在一个射面内飞行即可。但后续空间站在建造和长期运营过程中，轨道倾角会有0.1°到0.5°的变化范围。
而火箭要适应这种变化，有两种方法：一是针对每次任务的轨道倾角，改造瞄准间，确定火箭射向；二是通过火箭自身起飞滚转适应轨道倾角的变化和射向的变化。前者工作量巨大，并非最佳方案。
因此，型号队伍根据任务特点，从火箭自身出发，在载人状态的长二F火箭上首次应用起飞滚转技术，使火箭起飞后在空中转体，转到合适的角度后，再飞向任务要求的方向。采用该技术以后，长二F火箭更加灵活，任务适应能力也进一步提高。
此外，为了适应空间站在轨建造及长期运营需求，研制团队对火箭活动发射平台进行了全面大修，同时基于可靠性、操作性、维修性、应用成熟型号的成熟技术等多方面考虑，对平台进行了升级改进。
长二F火箭地面发射支持系统主任设计师刘海波介绍，最典型的就是在发射平台改进设计过程中，大范围采用冗余设计，不断提高其可靠性。此外，活动发射平台的操作便捷性也显著提升。
活动发射平台总体设计师任晓伟举了个例子，平台上有两台“方向机”，一主一备。原来，如果主机发生故障，需要手动拆除主机上的配件，再给备用机装上一个新的配件，全程约2小时。 “现在加一个离合手柄，1分钟就能完成主备机的切换，效率有了质的飞跃”，任晓伟说。
一些在长征五号、长征七号运载火箭活动发射平台上得到验证的成熟技术和产品，也用于替代那些老化的，工艺或技术过时的产品。如用行星齿轮减速器代替支撑臂上原来使用的滚柱密切圆减速器，使传动效率由60%左右提升至95%左右……
