5月30日，長征二號F運載火箭（簡稱“長二F火箭”）在酒泉衛星發射中心點火升空，將載有3名航太員的神舟十六號載人飛船順利送入預定軌道，中國空間站應用與發展階段首次載人發射任務取得圓滿成功。

　　這枚承載著航太員的“太空專列”，全程參與了中國載人航太工程“三步走”戰略的每一步，肩負著保障航太員安全進入太空的特殊使命和責任。本發火箭都有哪些新的看點和亮點呢？

　　自我提升：流程壓縮，數字化賦能

　　有著“神箭”美譽的長二F火箭，由航太科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研製，是我國現役唯一一型載人運載火箭，發射成功率達100%。為確保更高的可靠性和安全性，研製團隊從未停下優化改進的腳步。

　　火箭院長二F火箭副總設計師劉烽介紹，本發火箭共有20項技術狀態變化，研製團隊重點圍繞冗余度提升和工藝改進，持續提升火箭的可靠性，同時繼續推進箭上多個電氣系統元器件國産化工作。

　　自執行長二F遙十二火箭任務起，長二F火箭研製團隊進入“發射1發、備份1發”即“滾動備份”的發射模式，兩發火箭輪流“站崗”。“值班”火箭如接到應急救援命令，可隨時實施應急救援發射，保障航太員生命安全。

　　“每一次發射，研製團隊都要完成約1.7發火箭的準備工作。”劉烽説，在為航太員的生命安全加上“雙保險”的同時，研製團隊的工作量也大幅增加，對發射場操作提出了新的更高的要求。

　　基於“滾動備份”的發射模式，長二F運載火箭團隊人員設計了“串列”和“並行”兩種測試發射流程，並在此基礎上將兩者的優點結合起來，設計了“串並行”測試發射流程，在保證人力資源的高效利用的同時，還可以兼顧整流罩線和逃逸塔線的工作，進一步提高發射場工作效率。

　　簡化重復測試項目，調整測試順序，並行、穿插工作……在確保發射可靠性的前提下，長二F火箭試驗團隊不斷梳理、優化發射場流程，提升測發效率。如今，長二F火箭“發一備一”的發射場流程已從49天壓縮至35天。

　　流程壓縮的同時，面對快節奏發射，研製團隊還以數字化、資訊化手段賦能火箭，為數據判讀引入“智”變。

　　“火箭的測試數據前後方實時互通，後方設計人員能夠了解火箭相關數據，開展實時監測判讀與數據分析，並同步在大屏上可視化展示。”劉烽表示，依靠遠端測發支援系統的持續建設，後方強大的數據自動判讀與分析工具以及完善的專家團隊，更好地保證了數據判讀的覆蓋性和可靠性，提高了工作效率。

　　永恒的使命：可靠性和安全性如何實現？

　　從長二F火箭點火起飛，到把承載著航太員的神舟十六號飛船安全送入預定軌道，火箭在空中飛行的這短暫的10來分鐘裏風險極大。長二F火箭試驗隊員們通過充分的地面試驗，設置科學可靠的故障診斷系統，盡可能降低火箭發射的風險性，全力保障航太員的生命安全。

　　作為中國航太史上技術最複雜的“航太員專列”，長二F火箭的每一次亮相，其可靠性和安全性都會再度提升。目前，長二F火箭可靠性指標已從0.91提升至0.98，安全性指標達0.997。

　　“火箭的高可靠不等於完全沒有任何風險，一些小概率事件仍然存在出現的可能性。”劉烽説，這就需要故障診斷系統發揮作用。

　　回顧載人航太歷史，故障檢測系統在保障航太員的生命安全上立了大功。2018年，俄羅斯聯盟號火箭升空後出現問題，當時逃逸塔已經分離，火箭故檢系統檢測到火箭發射重大故障後，啟動了無逃逸塔的高空逃逸模式，飛船與火箭分離後使用降落傘返回地面，航太員無一傷亡。

　　長二F火箭故障檢測處理系統可以稱之為火箭的“醫生”，它可以為火箭做全身“體檢”。在火箭10來分鐘的飛行過程中，故障診斷系統看似默默無聞，實則一直在全方位實時監測火箭的運作工作狀態，“身體”的某個部位一旦出現異常情況，則會立即提出預警，並給出相應的“處方”。

　　長二F運載火箭主任設計師常武權介紹，故障檢測處理系統有兩個主要任務，一是檢測火箭的重要參數，判斷火箭故障，出現故障時向有關係統發出逃逸指令和終止飛行指令，由箭上的故障檢測處理飛行軟體負責實施這兩項關鍵任務；二是逃逸時完成逃逸飛行器的時序控制和火工品配電，由箭上的逃逸程式控制軟體負責逃逸時逃逸發動機點火及相關裝置動作控制。

　　在故障檢測系統工作過程中，確定火箭的故障門限參數值以及相關判據是關鍵一環。故障門限值和相關判據如果設定得太寬，則會在火箭飛行的過程中發出錯誤的指令，干擾任務的執行；如果門限收得過緊，則有可能導致判斷不出災難性的故障，導致飛行任務失敗。

　　劉烽表示，試驗團隊在每一次飛行任務前都會查閱大量歷次火箭飛行數據，對飛行試驗結果進行深入分析，並做半實物倣真試驗來歸納、總結、細化故障門限。

　　“儘管目前的故障門限已經足夠科學、合理，但提高火箭的可靠性、全力確保航太員的安全是一個永恒的話題，不能100%保證航太員的生命安全，但是要一直追求100%安全的目標。”常武權説，載人航太，人命關天，要永遠把安全放在第一位，這樣才能站得更高，離天空更近。

　　“冷知識”：整流罩如何解鎖打開？

　　長二F火箭為護送“乘客”安全到點“下車”，解鎖打開整流罩兩個半罩的方式十分獨特。

　　整流罩是一個保護罩，火箭在大氣中飛行時，它將衛星、飛船等“乘客”罩在裏邊，保護它們不受外界氣流、熱噪聲等環境影響，待完成使命後，整流罩要及時“開門”，保證“乘客”能夠安全到點“下車”。

　　這個“開門”的動作，目前我國大多數火箭整流罩使用火工品解鎖分離，如長三甲系列、長五系列、長七火箭的整流罩使用火工品解鎖分離，而長二F火箭解鎖方式比較特殊，它在國內首次使用一種機械鎖式機構實現這一功能。這把“開門”的鎖的特點是多點聯動，有點類似飛機的艙門。

　　機械鎖具有承載能力強、可檢可測可重復使用等優點，更加適應載人飛行高可靠、高安全的要求，因此，研製團隊專門為載人火箭研發了這套解鎖機構。

　　火箭院總體設計部機構專業副主任師樂晨介紹，載人火箭的特殊性，決定了火箭整流罩解鎖裝置既要滿足正常飛行，又要滿足逃逸飛行，以及在逃逸飛行時承受住一定的載荷壓力。

　　經過詳盡的計算，研製團隊確定了鎖的數量、連接力和空間位置佈局，最終使用了5種規格共計32把鎖，每個半罩16把，作為火箭整流罩的解鎖機構。

　　在長二F火箭整流罩上，這32把鎖分佈的位置、大小、間距都不同，它們通過拉桿進行連接，每根拉桿就如同琴弦，要同時讓它們執行一個動作同步解開，整流罩才能順利“開門”，讓航太員順利進入太空。

　　“相比火工品分離解鎖，這套機構要注意的更多。”樂晨説，要控制解鎖力不能太大，大了可能解不開，也要保證鎖足夠結實，不能在運輸、起吊等過程中發生大的變形，還要保證同步性，也就是實施解鎖時，這32把鎖要在不大於0.1秒的時間內全部解開，實現兩個半罩打開，這對裝配人員的要求非常高。

來源：潮新聞    | 撰稿：金檬 王晶    | 責編：俞舒珺    審核：張淵

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