長征二號F

20世紀60年代至70年代，世界航天強國美國、蘇聯相繼實施載人航天探索。1961年4月12日蘇聯宇航員加加林首次太空飛行。1969年7月21日，美國人阿姆斯特朗首次登上月球。1971年4月19日，蘇聯率先發射了載人空間站 ^[3]  。

20世紀80年代，中國開展“高技術發展研究規劃論證”。

1986年3月，中國國務院組織制定了中國高技術發展研究規劃，稱為“863計劃” ^[4]  。

1987年，中國開始實施“863計劃”，分7個重點領域，其中之一“863-2”即為中國載人航天領域制定發展藍圖。從1987年開始歷時5年，一直到1992年1月，進行載人航天技術經濟可行性論證，之後進入準備立項階段。

1992年9月21日，經過多年周密論證，中共中央政治局常委會決定實施代號“921工程”的載人航天工程，確定了“三步走”的發展戰略 ^[5-6]  。

長征二號F火箭作為載人航天工程的重要組成部分，成為中國載人航天工程的七大系統之一。立項研製時不僅將運載能力、入軌精度等性能指標，而且將可靠性、安全性指標也作為最重要的設計參數，確定按照可靠性不低於0.97、安全性不低於0.997的目標進行研製 ^[7-8]  。

1992年年底，長征二號F火箭研製正式啓動 ^{[9]  [10]}  。

1999年11月20日，長征二號F火箭首次發射並取得成功，將中國第一艘無人實驗飛船“神舟一號”送入太空。

2003年10月15日，長征二號F火箭將中國首名航天員楊利偉送入太空，使中國成為繼蘇聯和美國之後，第三個將人類送上太空的國家。

2023年，長征二號 F 遙 17 火箭完成各項測試，計劃將於 4 月出廠。同時，長征二號 F 遙 18 火箭通過評審，即將開始總裝。 ^[54] 

2023年5月，即將承擔此次神舟十六號載人飛行任務的仍將是長征二號F系列運載火箭。長二F運載火箭是中國現役唯一具有故障檢測系統和逃逸系統的火箭。由於承擔載人運載任務，高可靠性和安全性是它最大特點，其可靠性指標達到0.98，安全性指標達0.997，本次即將發射的長二F遙16火箭相比遙15又進行了技術狀態改進。 ^[56] 

2023年11月，據中國航天科技集團消息，長征二號F遙十九運載火箭全面進入總裝狀態。該發“神箭”將在2024年執行神舟載人飛船發射任務。 ^[59] 

長征二號F運載火箭是在長征二號E火箭的基礎上，按照發射載人飛船的要求，以提高可靠性確保安全性為目標研製的運載火箭。火箭由四個液體助推器、芯一級火箭、芯二級火箭、整流罩和逃逸塔組成，是當時中國所有運載火箭中起飛質量最大、長度最長的火箭。運載火箭有箭體結構、控制系統、動力裝置、故障檢測處理系統、逃逸系統、遙測系統、外測安全系統、推進劑利用系統、附加系統、地面設備等十個分系統，為兼顧衞星的發射，保留了有效載荷調姿定向系統的接口和安裝位置。故障檢測處理系統和逃逸系統是為確保航天員的安全而增加的，其作用是在飛船入軌前，監測運載火箭狀態，若發生重大故障，使載有航天員的飛船安全地脱離危險區 ^[12]  。

長征二號F運載火箭由箭體結構系統、動力裝置系統、控制系統、推進劑利用系統、故障檢測處理系統、逃逸系統、遙測系統、外測安全系統和附加系統及地面設備系統共10個系統組成。

助推器、芯級第一級、芯級第二級、整流罩、逃逸塔等箭體結構組成了火箭的“身體”。助推發動機、一級發動機、二級發動機是火箭的“動力和心臟”。控制系統是火箭的“大腦和神經”。為了更加充分有效地利用火箭裝載的燃料，火箭上還設計了推進劑利用系統，能夠保證二級火箭的氧化劑和燃燒劑同時燃燒完畢 ^[13-14]  。

長征二號F火箭繼承了長征二號E火箭的主要構型，即：芯級捆綁4個助推器。助推器在長征二號E基礎上加長，捆綁連接點位置由一級後箱前短殼移至一級箱間段；對整流罩按照飛船和逃逸的要求進行了全新設計，在整流罩上面增加了逃逸塔；在助推器尾部增加了尾翼。火箭全長58.3米，起飛重量479.8噸，是21世紀初期中國研製的火箭中最高、最重的。

長征二號F火箭的芯級直徑3.35米，助推器直徑2.25米，整流罩直徑3.8米，火箭最大橫截面直徑10.2米。火箭芯級和助推器均使用四氧化二氮和偏二甲肼推進劑，一級加註推進劑約186.6噸，二級加註推進劑約84.8噸，助推器加註推進劑約41.5噸，火箭加註質量481.9噸。在近地點高度200千米，遠地點高度350千米，軌道傾角42.4°時，運載能力大於7.8噸 ^[14-15]  。

長征二號F和天宮一號組合(3張)

長征二號F運載火箭為了保障航天員的安全，保證即使在突發的意外情況下航天員依然能夠順利脱離危險的故障火箭，設置了故障檢測處理系統，用於參數檢測、判斷，在發現火箭出現重大故障時發出逃逸指令，並按逃逸模式執行逃逸指令。火箭的逃逸系統是故障檢測處理系統的執行機構，處於火箭最前端的尖狀物就是逃逸塔。

為了測量火箭的彈道，接收地面逃逸指令和安全控制指令，火箭設置了自己的安全系統。為了瞭解火箭飛行過程中的工作情況，火箭上還設置了遙測系統，它能夠測量、記錄和發送火箭在飛行中的所有工作參數和環境參數，為故障檢測處理系統提供檢測參數，同時為地面故障判斷實時提供遙測參數，這兩個系統都需要同地面的測量設備協同工作，地面測控站和遠在太平洋的“遠望號”測量船則需要接收火箭傳回的信號，並給火箭發出相應的控制指令。

此外，火箭還需要主要由耗盡關機信號系統、加註液位測量、推進劑測温、垂直度調整和地面總體綜合測試網組成的附加系統，以及由地面發射平台、推進劑加註設備、轉運車、吊裝設備、各系統地面測試設備等組成的地面支持系統，共同完成火箭在發射場的組裝、測試、轉場等一系列火箭發射前的準備工作 ^[16]  。

長征二號F火箭上增加了自動故障檢測處理系統，這套系統可以在飛船待發射階段和上升階段自動進行故障檢測，一旦有問題它會自動報警。假如航天員正在塔架上尚未進艙，他們可以就近跳進塔架上的逃逸布袋，布袋是用一種彈力很強的特殊帆布做的，航天員跳進去後用四肢的阻力來控制下降的速度，像乘軟滑梯一樣從上面一直滑到地下室的安全地區。假如航天員已經進艙，這套系統可以指揮火箭頂部的逃逸塔自動點火，把飛船返回艙拽離火箭，安全降落 ^[10]  。

為保證航天員的安全，長征二號F火箭還取消了其他火箭一旦姿態不穩便自動自毀的功能，配備了逃逸系統，一旦出現意外，它可以隨時啓動。逃逸系統又稱逃逸塔，在飛船的頂部，塔高8米，從遠處看像是火箭上的避雷針。其任務是在火箭起飛前900秒到起飛後160秒時間段內，即飛行高度在0～110千米時，萬一火箭發生故障，其可以拽着軌道艙和返回艙與火箭分離，並降落在安全地帶，幫助飛船上的航天員脱離險境 ^[17]  。

鑑於在以往的飛行中，火箭的關機、分離等動作，地面控制中心都是靠相應的遙測參數來獲知，但相關參數具有間接性，不直觀。第六枚長征二號F運載火箭在遙測系統中首次設置了圖像測量系統，用於監視助推器分離、級間分離、整流罩分離、船箭分離的過程，使地面控制中心人員能夠直接“觀看”到分離過程。

與遙測參數相比，圖像信息需要佔用更寬的數據頻帶，原來分配給遙測系統的數據傳輸速度也不夠，需要從總體上調整遙測參數，為圖像信息數據調整出所需要的頻帶。同時增加圖像壓縮處理器，儘量壓縮圖像信息的數據量。其次，需要上天飛行的CCD攝像裝置、圖像壓縮處理器、圖像綜合控制器等一系列設備還要經歷嚴酷的火箭飛行環境的考驗，包括高過載、振動、高温、真空等。因此，相關設備的設計標準和歷經的試驗都需要通過高標準的考核 ^[18-19]  。

安全性指標：安全性0.997，表示發射出現1000次故障所採取的救助措施，只允許3次不成功。安全性指標代表了火箭出現故障時還能保障航天員安全返回的條件概率。長征二號F運載火箭在設計上最突出的特點是增加了故障檢測處理系統和逃逸系統。它們的計算要依據大量的參數，由兩部分構成：大量的地面試驗數據+該型火箭實際發射的飛行數據 ^[43] 

長征二號F運載火箭共有長征二號F基本型和長征二號F改進型G型和T1型：

長征二號F基本型，簡稱長二F型火箭（CZ-2F），或稱原型，用於發射神舟飛船的載人任務，安裝逃逸塔。

火箭全長58.34米，一、二子級直徑3.35米，助推器直徑2.25米，整流罩直徑3.8米，起飛質量479.8噸，可以把8.4噸的有效載荷送入近地點200千米、遠地點350千米、傾角42°的地球近地軌道。長征二號F基本型先後成功發射了“神舟一號”至“神舟七號”飛船，為中國成功實現載人航天飛行作出了歷史性貢獻。2008年9月25日最後一次使用基本型發射，已停產 ^[1]  。

長征二號F改進型載人飛船運載火箭，簡稱長二F改Y型火箭（CZ-2F/G），用於替代基本型發射神舟飛船載人任務（安裝逃逸塔）長征二號F改是在長征二號F基本型基礎上，助推器推進劑儲箱頂部橢球頂改為錐形頂，提升推進劑儲存量，改用雙激光慣組主從冗餘，增加近地軌道推力。與基型比較，長二F改有170多項改進和190多項技術狀態的變化。火箭起飛質量約493噸，發射載人飛船型號和發射目標飛行器或空間實驗室的型號（無逃逸塔）的整流罩直徑分別為3.8米和4.2米，火箭全長分別為58.34米和52米。可以把8.8噸的有效載荷送入近地點200千米、遠地點350千米、傾角42°的地球近地軌道。從神舟八號發射任務起，長征二號F基本型不再執行任務，後續任務由長征二號F改執行 ^{[21]  [50]}  。從外形上看，長征二號F火箭“Y”系列作為載人火箭，與運載貨物的“T”系列相比，最大的不同就是頭頂上多了個尖尖的“逃逸塔”。 ^[60]  。

長征二號F改進型目標飛行器運載運載火箭，簡稱長二F改T型火箭（代號：CZ-2F/T1），用於不載人任務和空間站如天宮一號（不設逃逸塔，整流罩頂部改為馮·卡門曲線）。該火箭整流罩首用“馮·卡門曲線”。在發射“天宮一號”目標飛行器時，火箭外形上的最大變化是整流罩長度由先前的10.7米增至12.7米，最大直徑也由先前的3.8米增至4.2米。採用“馮·卡門曲線”一是能夠減小空氣阻力和脈動壓力；二是減輕了箭體結構的載荷影響，同時對整流罩的載荷設計也有好處 ^[22]  。長征二號F火箭“T”系列燃料貯箱頂部進行了改進。這樣可以攜帶更多燃料，增大推力，使得長征二號F“T”系列火箭運載能力從8.1噸提升至8.6噸，力氣更大，能舉起比神舟飛船更重的航天器 ^[60]  。

2005年10月12日，長征二號F火箭將航天員費俊龍、聶海勝送入太空，實現多人多天飛行試驗，這也標誌着中國載人航天工程的“第一步”成功實現。

2008年9月25日，長征二號F火箭將翟志剛、劉伯明和景海鵬三名航天員送入太空，翟志剛邁出中國人漫步太空的第一步，使中國成為世界上第三個獨立掌握空間出艙活動關鍵技術的國家。

2011年11月3日，長征二號F火箭在酒泉衞星發射中心將神舟八號飛船成功發射升空，神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器成功實現剛性連接，形成組合體，中國首次空間交會對接試驗獲得成功，成為世界上第三個自主掌握空間交會對接技術的國家。

2012年6月16日，長征二號F火箭在酒泉衞星發射中心將神舟九號飛船成功發射升空，神舟九號飛船與天宮一號載人交會對接任務圓滿成功，實現了中國空間交會對接技術的又一重大突破，標誌着中國載人航天工程“第二步”戰略目標取得了具有決定性意義的重要進展。

2016年10月17日，長征二號F火箭成功發射神舟十一號飛船，航天員景海鵬、陳冬，成功在太空駐留33天，完成系列科學試驗和技術試驗。完成了中國載人航天工程的“第二步” ^[11]  。

2021年6月16日，從神舟十二號載人飛行任務新聞發佈會獲悉，經總指揮部研究決定，瞄準北京時間6月17日9時22分發射神舟十二號載人飛船，執行此次發射任務的長征二號F遙十二火箭將加註推進劑 ^[38]  。

2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衞星發射中心發射並將神舟十二號進入預定軌道 ^[40]  。隨後長征二號F總設計師容易接受央視的採訪 ^[44]  。長二F火箭全程參與了中國載人航天工程“三步走”戰略的每一步，共執行十餘次任務，其中包括髮射5艘無人飛船、2個空間實驗室和7艘載人飛船，均取得圓滿成功，將12名、17人次航天員送入太空 ^[47]  。

2021年10月16日0時23分，搭載神舟十三號載人飛船的長征二號F遙十三運載火箭，在酒泉衞星發射中心點火發射，神舟十三號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空，飛行乘組狀態良好，發射取得圓滿成功 ^[48]  。據中國航天科技集團一院專家向《環球時報》介紹，長征二號F運載火箭，一直扮演着中國航天員“專屬座駕”的特殊角色。該型火箭在經過多次技術改進後，可靠性已經提升到了0.9894。相較而言，通常發射衞星的運載火箭可靠性要求約為0.9，發射載人飛船的運載火箭可靠性要求為0.97，長征二號F火箭這一指標的提升不僅再次刷新其自身紀錄，也使得長征二號F火箭的可靠性處於世界前列 ^[49]  。

2022年6月5日10時44分，搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運載火箭在酒泉衞星發射中心點火發射，約577秒後，神舟十四號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，飛行乘組狀態良好，發射取得圓滿成功 ^[51]  。

2022年8月5日，中國在酒泉衞星發射中心，運用長征二號F運載火箭，成功發射一型可重複使用的試驗航天器，這是長征二號F運載火箭第18次執行發射任務 ^[52]  。

北京時間2022年11月29日23時08分，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衞星發射中心點火發射，約10分鐘後，神舟十五號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，航天員乘組狀態良好，發射取得圓滿成功 ^[53]  。

北京時間2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衞星發射中心點火發射，約10分鐘後，神舟十六號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，航天員乘組狀態良好，發射取得圓滿成功。 ^{[55]  [57]} 

2023年6月13日1時34分左右，長征二號 F 遙十六運載火箭二級殘骸已再入大氣層，落區位於東經 130.6°，北緯 38.3° 周邊海域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷燬。 ^[58] 

北京時間2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衞星發射中心點火發射，約10分鐘後，神舟十七號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，航天員乘組狀態良好，發射取得成功 ^[61]  。

2023年12月14日，中國在酒泉衞星發射中心，運用長征二號F運載火箭，成功發射一型可重複使用的試驗航天器。 ^[63] 

2024年4月17日，神舟十八號載人飛船與長征二號F遙十八運載火箭組合體已轉運至發射區。 ^[65] 

長征二號F作為中國的新一代運載火箭系列適應能力強，能夠滿足21世紀初30~50年代中國國內和中國以外航天發射市場的需要，可以使中國運載火箭實現升級換代，並推動其產業化進程，實現其跨越式發展，從而全面提升中國運載火箭的國際競爭力 ^[15]  。

長征二號F的可靠性指標達到0.98，也就是100次發射中可能出現故障的幾率不能超過兩次，是中國現役火箭當中最高的 ^[41]  。

火箭能夠安全可靠地將飛船送入預定軌道，同時，在飛出大氣層之前，若出現重大故障，能按救生要求使航天員安全脱離故障危險區。長征二號F型火箭已經成功地將4艘神舟號無人飛船和神舟五號、神舟六號、神舟七號載人飛船、天宮一號目標飛行器、神舟八號、神舟九號，神舟十號、天宮二號空間實驗室、神舟十一號載人飛船送入太空預定軌道 ^[37]  。截至2021年6月17日，長征二號F火箭已15次成功飛行，100%發射成功率，包括髮射5艘無人飛船、2個空間實驗室和7艘載人飛船，將12名、17人次航天員送入太空 ^{[11]  [47]}  。（中國廣播網、《中國航天》、中國載人航天工程網 、中國運載火箭技術研究院 評）