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长征二号FT1火箭

改进型长征二号F火箭

长征二号FT1火箭是为发射天宫一号特别研制的改进型长征二号F火箭，全长52米，起飞质量493吨，运载能力最大8.6吨。由于长征二号FT1火箭体积比其他长征二号F运载火箭大，整流罩也相应增大，未设逃逸塔，控制系统首次采用了先进的迭代制导技术，可靠性和安全性是火箭家族中最高的。

研发背景
2011年8月18日，“长征二号丙”运载火箭发射实践十一号04星，火箭在飞行过程中发生故障，卫星未能进入预定轨道。
航天科技集团公司迅即开展了数据分析、计算仿真和试验验证工作，查明了故障原因，制定了改进措施，对包括天宫一号发射任务在内的同系列火箭进行了“举一反三”和改进，提前发现了运载火箭的一些薄弱环节，并且采取改进措施，进一步提高了火箭的可靠性。
优势
长征二号FT1火箭又称改进型长征二号F火箭，是长征二号F运载火箭系列之一，长征二号FT1火箭全长52米，起飞质量493吨。具有发射天宫一号目标飞行器和飞船的两个状态，运载能力分别为8.6吨和8.1吨，比传统状态的“长二F”提高了0.6吨和0.1吨。
与曾经发射神舟七号载人飞船的长二F火箭相比，发射天宫一号目标飞行器的长征二号FT1火箭有超过170项技术状态的变化，这样规模的变化，相当于再造一枚全新火箭。
性能特点
整流罩增大
由于天宫一号目标飞行器不载人，长二F火箭取消了逃逸塔装置。
在发射“天宫一号”时，火箭外形上的最大变化是整流罩。整流罩位于火箭顶端，有着火箭的“皇冠”之称。火箭升空前，整流罩在地面保护飞船或卫星，保证飞船或卫星对温度、湿度、洁净度的要求。而在火箭升空穿过大气层时，整流罩可以使飞船或卫星免受气动力和气动热损伤。
改进型长二F火箭整流罩长度为12.7米，最大直径为4.2米，是国内最大的整流罩。它是根据天宫一号的体积相应调整的。天宫一号体积比之前的神舟飞船都要大，因此整流罩也要相应变大。同时，整流罩头部设计采用流线式的冯·卡门曲线，能更好地减小空气阻力，减轻载荷影响。
冯·卡门曲线头部涉及很多复杂的加工工艺以及材料成型问题，具有很高的技术难度。长二F研制团队在进行了一系列艰苦的工艺攻关、论证后，才最终将采用冯·卡门曲线的整流罩从理论变成现实。
双控制系统
为圆满完成空间对接任务，对火箭的控制系统提出了更高的要求。
改进型长二F火箭的控制系统是个全新的系统，从使用的方案、原理、具体设备、软硬件等方面与传统状态的长二F”相比，发生了很大变化，相当于给火箭置换了一个全新的“大脑”。
惯性测量组合是火箭控制系统的核心，也是影响火箭入轨精度的关键部件。和以前相比，改进型长二F火箭控制系统采用两套惯组作为测量装置。
在制导方式上，此次火箭的制导方式首次使用了迭代制导技术。
迭代制导是随着现代计算机技术和最优控制理论发展而出现的一种自适应制导技术，可根据火箭当前的速度、位置以及预估的入轨点，不断调整自己的飞行轨迹。
首次交会对接任务对天宫一号的入轨精度并没有很高要求，但对神舟八号入轨精度要求很高。因此，科研人员选择了两套制导方案：当发射目标飞行器时，火箭仅采用摄动制导；当发射飞船时，火箭采用“摄动+迭代”组合制导。
运载能力提高
该火箭具有发射目标飞行器和飞船的两个状态，运载能力分别为8.6吨和8.1吨，比“长二F”提高0.6吨和0.1吨。除了整流罩的外形变化，火箭箭体结构系统的助推器内部顶端的形状也发生了变化，由原来的椭球形改成锥形，这样做是为了能够承载更多推进剂，使火箭的运载能力提高了100多公斤。
可靠性增强
改进型长二F火箭，对箭体内部的动力系统采取了15项改进措施，来提高火箭的可靠性。长二F火箭的可靠性指标为0.97，安全性指标达到0.997，有些指标比原来提高近三倍，是火箭家族中最高的。
“长征二号FT1”研制团队将动力系统的自生增压管路的导管材料由铝合金换成了不锈钢。火箭结构系统通常称为箭体结构，多用金属板材和加强件组成的硬壳、半硬壳式结构。材料多为比强度和比刚度较高、塑性范围较窄的铝合金，部分采用不锈钢、钛合金和非金属材料，铝改钢提高了火箭的可靠性。
此外，“长征二号FT1”控制系统的一个重大更改是，取消原先的气浮陀螺平台，采用两套惯组作为测量装置。这样一来，火箭不仅增加了运载能力，更重要的是可以更好地满足火箭在俯仰偏航方向上的机动要求。
初战告捷
2011年9月29日，“长征二号FT1”火箭将无人太空实验舱天宫一号送入低地球轨道，这是长征系列运载火箭的第147次飞行，也是中国载人航天工程实施以来的第8次发射。
秋夜的酒泉卫星发射场上星光闪耀，全新改进的长征二号FT1火箭点火升空，明亮的尾焰映红了大漠长空。
“3分钟准备！”
“1分钟准备！”火箭控制系统转电，摆杆彻底摆开，导流槽自动喷水……
“10、9、8、7……3、2、1，点火！起飞！”
21时16分，控制指挥迅速抬起右臂，按下那颗大拇指大小的红色按钮。
1500米外的移动发射平台上，一股橘红色的火焰从长征二号F型火箭底部猛地喷射出来，浓烟迅速向两侧升腾，在火箭火光的照射下，呈现出蓝色、橘色、黄色多种颜色。
在指挥中心的资料介绍中，此时发射中心指控大厅内，灯火通明。墙面上两块实时直播发射场景的巨大电子显示屏，瞬间被红黄色的烟雾填满。在一排排闪烁着的计算机屏幕前，上百名科技人员目不转睛地注视着不停跳动的各种数据。
600吨左右的巨大推力开始托着火箭徐徐升起。火箭底部越过航天发射塔的塔尖，拖着明亮的尾翼，冲向茫茫天宇。
火箭底部喷出的几千摄氏度高温的烈焰，在几秒钟内就将导流槽中数百吨水变为蒸汽。火焰与蒸汽形成的白色烟雾，从火箭下方左右两侧的槽口喷出，翻卷形成巨大的蘑菇云。火箭的烈焰越喷越长，刹那间映红了夜空。
长征二号FT1火箭开始了它的第一次飞行。这是长二FT1火箭的处女之旅，未来两年里，它将连续送神八、神九、神十飞天，创下中国航天高频率发射的奇迹。
“助推器分离！”——这意味着火箭进入52公里高空，捆绑在箭体上用以增加推力的4支小火箭完成了使命。
“一、二级分离！”——这意味着在飞过平流层和中间层之后，火箭芯一级自动脱离，芯二级就要和飞行器一起接近大气层的边缘。
“整流罩分离”——这意味着火箭已经飞出稠密的大气层，天宫一号在太空中露出自己的真面目——飞行器不再需要整流罩的保护了……
21时38分
宣布发射成功
21时26分，天宫一号与火箭成功分离。21时28分，帆板展开正常。21时36分，北京飞控中心宣布：天宫一号入轨。21时38分，载人航天工程总指挥常万全宣布，天宫一号目标飞行器发射取得圆满成功。
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