长征二号F（代号：CZ-2F，简称：长二F，绰号：神箭）是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的一种大型两级捆绑助推器运载火箭，是中国主要用于发射神舟载人飞船和大型目标飞行器到近地轨道 [46]。
长征二号F是在长征二号E捆绑火箭基础上，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运载火箭 [1]。该火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成。火箭首次采用垂直总装、垂直测试和垂直运输的“三垂”测试发射模式。长征二号F火箭自1992年开始研制，1999年11月19日首次发射并成功将中国第一艘实验飞船"神舟一号"送入太空。长征二号F多次成功发射神舟系列飞船，已成为中国长征系列运载火箭家族中的“明星”火箭 [2]。
2024年4月17日，神舟十八号载人飞船与长征二号F遥十八运载火箭组合体已转运至发射区。4月24日下午按计划完成推进剂加注，目前酒泉卫星发射中心载人航天发射场已经准备就绪，确保神舟十八号航天员顺利出征太空。 [65-66]
- 中文名
- 长征二号F
- 外文名
- Long March 2F
- 火箭类型
- 大型捆绑两级液体运载火箭
- 火箭代号
- CZ-2F/LM-2F
- 前型/级
- 长征一号
- 次型/级
- 长征三号
- 火箭用途
- 发射载人飞船或目标飞行器
- 国 家
- 中国
- 设计单位
- 中国运载火箭技术研究院
- 火箭全长
- 58.34米
- 起飞质量
- 493吨
- 运载能力
- 近地轨道8.8吨（LEO）
- 总设计师
- 刘竹生、张智、容易、刘烽 [42] [44] [62]
- 火箭现状
- 在役
20世纪60年代至70年代，世界航天强国美国、苏联相继实施载人航天探索。1961年4月12日苏联宇航员加加林首次太空飞行。1969年7月21日，美国人阿姆斯特朗首次登上月球。1971年4月19日，苏联率先发射了载人空间站 [3]。
20世纪80年代，中国开展“高技术发展研究规划论证”。
1987年，中国开始实施“863计划”，分7个重点领域，其中之一“863-2”即为中国载人航天领域制定发展蓝图。从1987年开始历时5年，一直到1992年1月，进行载人航天技术经济可行性论证，之后进入准备立项阶段。
长征二号F火箭作为载人航天工程的重要组成部分，成为中国载人航天工程的七大系统之一。立项研制时不仅将运载能力、入轨精度等性能指标，而且将可靠性、安全性指标也作为最重要的设计参数，确定按照可靠性不低于0.97、安全性不低于0.997的目标进行研制 [7-8]。
长征二号系列火箭
长征二号系列火箭1992年年底，长征二号F火箭研制正式启动 [9-10]。
2023年，长征二号 F 遥 17 火箭完成各项测试，计划将于 4 月出厂。同时，长征二号 F 遥 18 火箭通过评审，即将开始总装。 [54]
2023年5月，即将承担此次神舟十六号载人飞行任务的仍将是长征二号F系列运载火箭。长二F运载火箭是中国现役唯一具有故障检测系统和逃逸系统的火箭。由于承担载人运载任务，高可靠性和安全性是它最大特点，其可靠性指标达到0.98，安全性指标达0.997，本次即将发射的长二F遥16火箭相比遥15又进行了技术状态改进。 [56]
2023年11月，据中国航天科技集团消息，长征二号F遥十九运载火箭全面进入总装状态。该发“神箭”将在2024年执行神舟载人飞船发射任务。 [59]
长征二号F运载火箭是在长征二号E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运载火箭。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成，是当时中国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长的火箭。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，为兼顾卫星的发射，保留了有效载荷调姿定向系统的接口和安装位置。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 [12]。
长征二号F总体结构示意图助推器、芯级第一级、芯级第二级、整流罩、逃逸塔等箭体结构组成了火箭的“身体”。助推发动机、一级发动机、二级发动机是火箭的“动力和心脏”。控制系统是火箭的“大脑和神经”。为了更加充分有效地利用火箭装载的燃料，火箭上还设计了推进剂利用系统，能够保证二级火箭的氧化剂和燃烧剂同时燃烧完毕 [13-14]。
长征二号F火箭继承了长征二号E火箭的主要构型，即：芯级捆绑4个助推器。助推器在长征二号E基础上加长，捆绑连接点位置由一级后箱前短壳移至一级箱间段；对整流罩按照飞船和逃逸的要求进行了全新设计，在整流罩上面增加了逃逸塔；在助推器尾部增加了尾翼。火箭全长58.3米，起飞重量479.8吨，是21世纪初期中国研制的火箭中最高、最重的。
长征二号F火箭的芯级直径3.35米，助推器直径2.25米，整流罩直径3.8米，火箭最大横截面直径10.2米。火箭芯级和助推器均使用四氧化二氮和偏二甲肼推进剂，一级加注推进剂约186.6吨，二级加注推进剂约84.8吨，助推器加注推进剂约41.5吨，火箭加注质量481.9吨。在近地点高度200千米，远地点高度350千米，轨道倾角42.4°时，运载能力大于7.8吨 [14-15]。
故障自检
长征二号F运载火箭为了保障航天员的安全，保证即使在突发的意外情况下航天员依然能够顺利脱离危险的故障火箭，设置了故障检测处理系统，用于参数检测、判断，在发现火箭出现重大故障时发出逃逸指令，并按逃逸模式执行逃逸指令。火箭的逃逸系统是故障检测处理系统的执行机构，处于火箭最前端的尖状物就是逃逸塔。
为了测量火箭的弹道，接收地面逃逸指令和安全控制指令，火箭设置了自己的安全系统。为了了解火箭飞行过程中的工作情况，火箭上还设置了遥测系统，它能够测量、记录和发送火箭在飞行中的所有工作参数和环境参数，为故障检测处理系统提供检测参数，同时为地面故障判断实时提供遥测参数，这两个系统都需要同地面的测量设备协同工作，地面测控站和远在太平洋的“远望号”测量船则需要接收火箭传回的信号，并给火箭发出相应的控制指令。
此外，火箭还需要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的附加系统，以及由地面发射平台、推进剂加注设备、转运车、吊装设备、各系统地面测试设备等组成的地面支持系统，共同完成火箭在发射场的组装、测试、转场等一系列火箭发射前的准备工作 [16]。
逃逸系统
长征二号F火箭上增加了自动故障检测处理系统，这套系统可以在飞船待发射阶段和上升阶段自动进行故障检测，一旦有问题它会自动报警。假如航天员正在塔架上尚未进舱，他们可以就近跳进塔架上的逃逸布袋，布袋是用一种弹力很强的特殊帆布做的，航天员跳进去后用四肢的阻力来控制下降的速度，像乘软滑梯一样从上面一直滑到地下室的安全地区。假如航天员已经进舱，这套系统可以指挥火箭顶部的逃逸塔自动点火，把飞船返回舱拽离火箭，安全降落 [10]。
为保证航天员的安全，长征二号F火箭还取消了其他火箭一旦姿态不稳便自动自毁的功能，配备了逃逸系统，一旦出现意外，它可以随时启动。逃逸系统又称逃逸塔，在飞船的顶部，塔高8米，从远处看像是火箭上的避雷针。其任务是在火箭起飞前900秒到起飞后160秒时间段内，即飞行高度在0～110千米时，万一火箭发生故障，其可以拽着轨道舱和返回舱与火箭分离，并降落在安全地带，帮助飞船上的航天员脱离险境 [17]。
长征二号F逃逸塔吊装
长征二号F逃逸塔吊装遥测系统
鉴于在以往的飞行中，火箭的关机、分离等动作，地面控制中心都是靠相应的遥测参数来获知，但相关参数具有间接性，不直观。第六枚长征二号F运载火箭在遥测系统中首次设置了图像测量系统，用于监视助推器分离、级间分离、整流罩分离、船箭分离的过程，使地面控制中心人员能够直接“观看”到分离过程。
与遥测参数相比，图像信息需要占用更宽的数据频带，原来分配给遥测系统的数据传输速度也不够，需要从总体上调整遥测参数，为图像信息数据调整出所需要的频带。同时增加图像压缩处理器，尽量压缩图像信息的数据量。其次，需要上天飞行的CCD摄像装置、图像压缩处理器、图像综合控制器等一系列设备还要经历严酷的火箭飞行环境的考验，包括高过载、振动、高温、真空等。因此，相关设备的设计标准和历经的试验都需要通过高标准的考核 [18-19]。
长征二号F基本型* （CZ-2F） | 长征二号F改进型 发射载人飞船型 （CZ-2F/G） | 长征二号F改进型 发射天宫型 （CZ-2F/G） | |
|---|---|---|---|
火箭全长/米 | 58.34 | 52 | |
整流罩直径/米 | 3.8 | 4.2 | |
芯级直径/米 | 3.35 | ||
助推器直径/米 | 2.25 | ||
级数 | 2.5 | ||
可靠性 | 0.97 | ||
安全性 | 0.997 | ||
有无逃逸塔 | 有 | 有 | 无 |
氧化剂+推进剂 | 四氧化二氮+偏二甲肼 | ||
起飞推力/千牛（吨） | 5923千牛（604.387吨） | ||
起飞质量/吨 | 479.8 | 497 | 493 |
起飞推重比 | 1.26 | 1.22 | 1.23 |
运载能力/吨 | 8.4 | 8.8 | |
有效载荷质量/吨 | 7.8 | 8.13 | 8.6 [20] |
可靠性指标：可靠性0.97，表示发射100次可能允许出现3次故障。可靠性指标是一个产品在规定时间内、规定条件下完成规定任务的概率。
安全性指标：安全性0.997，表示发射出现1000次故障所采取的救助措施，只允许3次不成功。安全性指标代表了火箭出现故障时还能保障航天员安全返回的条件概率。长征二号F运载火箭在设计上最突出的特点是增加了故障检测处理系统和逃逸系统。它们的计算要依据大量的参数，由两部分构成：大量的地面试验数据+该型火箭实际发射的飞行数据 [43]
长征二号F总装时间（秒） | 事件 | 备注 |
|---|---|---|
T-40.0 | 牵动 | 摆杆打开 |
T-30.0 | 摆杆摆开到位 | - |
T-3.0 | 点火 | - |
T+0.0 | 起飞 | - |
T+12.0 | 程序转弯 | - |
T+120.0 | 逃逸塔分离 | 发射天宫型无此项 |
T+154.80 | 助推器分离 | - |
T+159.0 | 一级关机 | 一级完成任务，由二级继续完成发射任务 |
T+159.50 | 一、二级分离 | - |
T+212.50 | 抛整流罩 | - |
T+463.10 | 二级主机关机 | - |
T+582.10 | 二级游机关机 | - |
T+585.10 | 箭船分离 | 箭器分离 [9] |
长征二号F运载火箭共有长征二号F基本型和长征二号F改进型G型和T1型：
长征二号F基本型
长征二号F基本型，简称长二F型火箭（CZ-2F），或称原型，用于发射神舟飞船的载人任务，安装逃逸塔。
火箭全长58.34米，一、二子级直径3.35米，助推器直径2.25米，整流罩直径3.8米，起飞质量479.8吨，可以把8.4吨的有效载荷送入近地点200千米、远地点350千米、倾角42°的地球近地轨道。长征二号F基本型先后成功发射了“神舟一号”至“神舟七号”飞船，为中国成功实现载人航天飞行作出了历史性贡献。2008年9月25日最后一次使用基本型发射，已停产 [1]。
长征二号F/G
长征二号F改进型载人飞船运载火箭，简称长二F改Y型火箭（CZ-2F/G），用于替代基本型发射神舟飞船载人任务（安装逃逸塔）长征二号F改是在长征二号F基本型基础上，助推器推进剂储箱顶部椭球顶改为锥形顶，提升推进剂储存量，改用双激光惯组主从冗余，增加近地轨道推力。与基型比较，长二F改有170多项改进和190多项技术状态的变化。火箭起飞质量约493吨，发射载人飞船型号和发射目标飞行器或空间实验室的型号（无逃逸塔）的整流罩直径分别为3.8米和4.2米，火箭全长分别为58.34米和52米。可以把8.8吨的有效载荷送入近地点200千米、远地点350千米、倾角42°的地球近地轨道。从神舟八号发射任务起，长征二号F基本型不再执行任务，后续任务由长征二号F改执行 [21] [50]。从外形上看，长征二号F火箭“Y”系列作为载人火箭，与运载货物的“T”系列相比，最大的不同就是头顶上多了个尖尖的“逃逸塔”。 [60]。
长征二号F/T1
长征二号F改进型目标飞行器运载运载火箭，简称长二F改T型火箭（代号：CZ-2F/T1），用于不载人任务和空间站如天宫一号（不设逃逸塔，整流罩顶部改为冯·卡门曲线）。该火箭整流罩首用“冯·卡门曲线”。在发射“天宫一号”目标飞行器时，火箭外形上的最大变化是整流罩长度由先前的10.7米增至12.7米，最大直径也由先前的3.8米增至4.2米。采用“冯·卡门曲线”一是能够减小空气阻力和脉动压力；二是减轻了箭体结构的载荷影响，同时对整流罩的载荷设计也有好处 [22]。长征二号F火箭“T”系列燃料贮箱顶部进行了改进。这样可以携带更多燃料，增大推力，使得长征二号F“T”系列火箭运载能力从8.1吨提升至8.6吨，力气更大，能举起比神舟飞船更重的航天器 [60]。
长征二号F“T”系列与“Y”系列火箭顶部比较 [60]
长征二号F“T”系列与“Y”系列火箭顶部比较 [60]序列 | 起飞时间 | 运载火箭 | 发射场 | 轨道 | 载荷 | 入轨 近地点 | 入轨 远地点 | 轨道 倾角 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 1999.11.20 | CZ-2F Y1 | 酒泉 | LEO | 神舟一号 [23] | 200.040 | 348.715 | 42.564 |
2 | 2001.01.10 | CZ-2F Y2 | LEO | 神舟二号 [24] | - | - | - | |
3 | 2002.03.25 | CZ-2F Y3 | LEO | 神舟三号 [25] | - | - | - | |
4 | 2002.12.30 | CZ-2F Y4 | LEO | 神舟四号 [24] | - | - | - | |
5 | 2003.10.15 | CZ-2F Y5 | LEO | 神舟五号 [26] | 199.140 | 347.800 | 42.400 | |
6 | 2005.10.12 | CZ-2F Y6 | LEO | 神舟六号 [27-28] | 200.650 | 344.725 | 42.400 | |
7 | 2008.09.25 | CZ-2F Y7 | LEO | 神舟七号 [29-30] | 200.108 | 346.800 | 42.400 | |
8 | 2011.09.29 | CZ-2F/G T1 | LEO | 天宫一号 [31] | 200.046 | 346.857 | 42.757 | |
9 | 2011.11.1 | CZ-2F/G Y8 | LEO | 神舟八号 [32] | 200.012 | 329.808 | 42.780 | |
10 | 2012.06.16 | CZ-2F/G Y9 | LEO | 神舟九号 [33] | 200.019 | 330.163 | 42.836 | |
11 | 2013.06.11 | CZ-2F/G Y10 | LEO | 神舟十号 [34] | 200.000 | 329.800 | 42.400 | |
12 | 2016.09.15 | CZ-2F/G T2 | LEO | 天宫二号 [33] | 200 | 347 | 42.8 | |
13 | 2016.10.17 | CZ-2F/G Y11 | LEO | 神舟十一号 [35] | - | - | - | |
14 | 2020.09.04 | CZ-2F/G T3 | LEO | 可重复使用试验航天器 [30] [33] [36] | 332 | 348 | 50.2 | |
15 | 2021.06.17 | CZ-2F/G Y12 | LEO | - | - | - | ||
16 | 2021.10.16 | CZ-2F/G Y13 | LEO | 神舟十三号 [49-50] | - | - | - | |
17 | 2022.06.05 | CZ-2F/G Y14 | LEO | - | - | - [50] | ||
18 | 2022.08.05 | CZ-2F | - | 可重复使用试验航天器 [52] | - | - | - | |
19 | 2022.11.29 | CZ-2F/G Y15 | - | - | - [53] | - [50] | ||
20 | 2023.05.30 | CZ-2F/G Y16 | - | - | - | - [57] | ||
21 | 2023.10.26 | CZ-2F/G Y17 | - | - | - [50] | - [61] | ||
22 | 2023.12.14 | - | - | 可重复使用的试验航天器 [64] | - | - | - | |
2011年11月3日，长征二号F火箭在酒泉卫星发射中心将神舟八号飞船成功发射升空，神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现刚性连接，形成组合体，中国首次空间交会对接试验获得成功，成为世界上第三个自主掌握空间交会对接技术的国家。
2012年6月16日，长征二号F火箭在酒泉卫星发射中心将神舟九号飞船成功发射升空，神舟九号飞船与天宫一号载人交会对接任务圆满成功，实现了中国空间交会对接技术的又一重大突破，标志着中国载人航天工程“第二步”战略目标取得了具有决定性意义的重要进展。
2021年6月16日，从神舟十二号载人飞行任务新闻发布会获悉，经总指挥部研究决定，瞄准北京时间6月17日9时22分发射神舟十二号载人飞船，执行此次发射任务的长征二号F遥十二火箭将加注推进剂 [38]。
2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心发射并将神舟十二号进入预定轨道 [40]。随后长征二号F总设计师容易接受央视的采访 [44]。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 [47]。
2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功 [48]。据中国航天科技集团一院专家向《环球时报》介绍，长征二号F运载火箭，一直扮演着中国航天员“专属座驾”的特殊角色。该型火箭在经过多次技术改进后，可靠性已经提升到了0.9894。相较而言，通常发射卫星的运载火箭可靠性要求约为0.9，发射载人飞船的运载火箭可靠性要求为0.97，长征二号F火箭这一指标的提升不仅再次刷新其自身纪录，也使得长征二号F火箭的可靠性处于世界前列 [49]。
2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约577秒后，神舟十四号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功 [51]。
2022年8月5日，中国在酒泉卫星发射中心，运用长征二号F运载火箭，成功发射一型可重复使用的试验航天器，这是长征二号F运载火箭第18次执行发射任务 [52]。
北京时间2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十五号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功 [53]。
北京时间2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十六号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。 [55] [57]
2023年6月13日1时34分左右，长征二号 F 遥十六运载火箭二级残骸已再入大气层，落区位于东经 130.6°，北纬 38.3° 周边海域，绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。 [58]
北京时间2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十七号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得成功 [61]。
2023年12月14日，中国在酒泉卫星发射中心，运用长征二号F运载火箭，成功发射一型可重复使用的试验航天器。 [63]
2024年4月17日，神舟十八号载人飞船与长征二号F遥十八运载火箭组合体已转运至发射区。 [65]
长征二号F作为中国的新一代运载火箭系列适应能力强，能够满足21世纪初30~50年代中国国内和中国以外航天发射市场的需要，可以使中国运载火箭实现升级换代，并推动其产业化进程，实现其跨越式发展，从而全面提升中国运载火箭的国际竞争力 [15]。
长征二号F的可靠性指标达到0.98，也就是100次发射中可能出现故障的几率不能超过两次，是中国现役火箭当中最高的 [41]。
火箭能够安全可靠地将飞船送入预定轨道，同时，在飞出大气层之前，若出现重大故障，能按救生要求使航天员安全脱离故障危险区。长征二号F型火箭已经成功地将4艘神舟号无人飞船和神舟五号、神舟六号、神舟七号载人飞船、天宫一号目标飞行器、神舟八号、神舟九号，神舟十号、天宫二号空间实验室、神舟十一号载人飞船送入太空预定轨道 [37]。截至2021年6月17日，长征二号F火箭已15次成功飞行，100%发射成功率，包括发射5艘无人飞船、2个空间实验室和7艘载人飞船，将12名、17人次航天员送入太空 [11] [47]。（中国广播网、《中国航天》、中国载人航天工程网 、中国运载火箭技术研究院 评）
长征二号F发射
