载人航天是人类实现飞天梦想的重要途径，是人类迄今为止最尖端、最复杂的太空活动之一。由于载人航天具有极高风险，稍有闪失就可能导致灾难性事故，因此对载人航天产品无不提出了极高的可靠性、安全性要求。作为神舟飞船运载器的长征二号F火箭，是我国载人航天工程的重要组成部分。正是长征二号F火箭的高可靠性，确保了我国载人航天工程第一步发展战略目标的顺利实现和第二步发展战略目标的顺利推进。因此，早在2003年，长征二号F火箭就获得了“神箭”的美誉。
    长征二号F火箭的高可靠性是有目标、分阶段、有计划、有重点，严格遵循科学规律逐步实现的。
    一、立项阶段：明确目标
    经过多年周密论证，1992年我国决定实施载人航天工程，确定了“三步走”的发展战略。长征二号F火箭作为载人航天工程的重要组成部分，成为我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。
    长征二号F火箭是在“长二捆”火箭的基础上研制的。“长二捆”火箭已经进行了7次发射，各项技术和组成设备已经初步成熟，具备了相当的可靠性水平，但距载人航天的要求还有不小的差距。长征二号F火箭科研人员在立项论证阶段就明确：充分继承“长二捆”的成熟技术和产品并进行可靠性增长，全箭可靠性指标由0.91提高到0.97，明确了可靠性工作目标。
    二、研制阶段：奠定基础
    长征二号F火箭科研人员瞄准世界先进水平，大胆创新，采用了55项新技术。由于采用的这些新技术没有经过飞行验证，增加了载人飞行的风险。为此，科研人员在火箭研制过程中持续、规范地开展了一系列可靠性设计、分析、试验、管理工作，确保获得高可靠的产品，并通过高可靠的产品来确保载人飞行的高可靠、高安全。
    1、建立规范的可靠性工作体系
    可靠性工作的制度化、规范化是长征二号F火箭研制的一个重要特点和经验。
    为了实现火箭的高可靠性目标，科研人员在认真分析研究国外载人运载火箭的经验和教训的基础上，按照高可靠性、高质量、严格法规的指导思想，对火箭的可靠性工作进行了总体策划，制定了长征二号F火箭可靠性大纲，作为火箭及分系统开展可靠性工作的法规性文件和指导文件。
    按照可靠性大纲的规定，建立了长征二号F火箭可靠性工作体系，健全了可靠性工作制度，明确了可靠性工作职责。随着研制工作的开展，逐步形成覆盖全型号、全阶段和全要素的可靠性工作体系，有力地推动了各项可靠性工作的开展，保证了各项可靠性工作的效果。
    2、广泛采用多种可靠性设计技术
    长征二号F火箭科研人员把高可靠性作为产品设计的首要指导思想，制定了覆盖全型号的可靠性设计准则，并按照准则要求综合采取冗余设计、裕度设计、降额设计等多种可靠性设计技术，实现了“以功能性能为中心的设计”向“以可靠性为中心的设计”的转变。
    3、全面进行可靠性分析
    长征二号F火箭科研人员从设备、分系统到全箭，全面开展了故障模式及影响分析、故障树分析、潜通分析、最坏情况分析等工作，对火箭故障编织了一张严密的网，对长征二号F火箭所有可能的故障模式及其原因进行“搜索-定位-控制-消除”，确保载人飞行的危险降至最低。
    以故障模式及影响分析、故障树分析为例，通过从下至上（从元器件或单板到单机，再到分系统，最终到全箭）开展故障模式及影响分析，通过从上至下（从全箭到分系统，再到单机部分，最终到元器件或单板）开展故障树分析，科研人员确定了32项关键项目和所有可能导致“火箭发生箭毁人亡事故”的单点故障，针对关键项目和单点故障，制定了严格的控制措施，科研人员在设计、生产、试验和管理环节上加强了控制，从而有力地保证了产品的高可靠性。
    4、充分进行可靠性试验
    长征二号F火箭是第一种全面实施环境应力筛选的运载火箭，箭上所有电子产品在经过环境应力筛选后才能参加飞行试验。长征二号F火箭也是第一种有计划地开展可靠性增长试验的运载火箭，箭上55台关键电子产品进行了可靠性增长试验，试验时间长达546小时，发现了一些未认识到或设计到的问题，对提高产品本身和火箭飞行的可靠性起到了重要作用。
    此外，与逃逸功能相关的电子产品在完成可靠性增长试验后，还进行了环境安全余量试验，保证火箭出故障时电子产品即使处于更加恶劣的环境下仍能正常工作，从而保证各种逃逸指令能按预定程序发出和逃逸的正常实施，使航天员绝对安全。
    与此同时，结构、机构结合研制试验对可靠性进行了考核，对薄弱环节还进行了专项可靠性试验；液体发动机按照可靠性增长试验方案进行了多次长程试车；固体发动机在各种环境试验的基础上进行了点火试车，考核发动机可靠性水平。
    5、加严控制元器件质量
    电子元器件是电子产品的细胞。一个细胞失效就可能造成产品、系统的失效，甚至造成箭毁人亡的重大灾难事故。通过元器件可靠性检测中心的技术支撑，使技术条件具有可操作性、可行性，形成系统化的元器件加严技术条件体系。通过编制292份详细规范，初步构建了元器件详细规范的规范体系，实施了元器件的统一采购、统一监制验收和统一复验筛选，取得了预先控制和质量把关的良好效果。制定了《921-4电子元器件优选目录》以指导设计选用。
    为了确保载人航天工程运载火箭元器件统一管理能落到实处，1993年依托载人航天工程运载火箭技措技改项目组建了元器件可靠性分中心。中心添置了包括集成电路检测、筛选以及可靠性分析等方面的测试、环境、机械试验设备20余台套，并通过后续型号技措技改项目的实施，检测中心的硬件设施有了很大的提高。
    6、准备可靠性定量评估
    长征二号F是国内第一种整箭可靠性定量评估的火箭。
    火箭属于大型、复杂、高可靠、极小子样的航天运载器，为了能够定量评估其可靠性水平，火箭科研人员从研制阶段初期就与高校和中科院等单位进行了系统可靠性评估方法的研究，完成了课题报告和相应的计算软件。在此基础上，火箭总体制定了《长征二号F火箭可靠性评估大纲》并进行了多次大纲宣贯和评估方法及软件操作的培训。
    三、第一发火箭到第五发火箭阶段：持续改进
    第一发火箭到第五发火箭阶段，长征二号F火箭的可靠性工作以改进飞行试验和地面试验中发现的可靠性薄弱环节为主，通过持续改进不断提高火箭可靠性水平，使其满足载人航天的要求。
    1、进一步增加冗余设计
    长征二号F火箭在保证性能的前提下，首先采取增加冗余设计来消除薄弱环节和确保关键功能的可靠性。从发射“神舟三号”开始实施了控制系统“平台－惯组”冗余方案，采用平台为主，故障时切换到捷联惯组的方式，提高了制导和姿态控制的可靠性；增加速率陀螺、伺服机构等关键电子产品的供电电池数量，提高供电可靠性；增加各类输入、输出信号的余度，提高信号发出、接收的可靠性等等。通过这种方式，使火箭控制系统的冗余设计达到95%以上。
    2、与改进同步的可靠性分析
    对长征二号F火箭的每一项设计改进，科研人员均进行了深入的可靠性分析，分析各项设计改进对载人飞行的可靠性所造成影响并采取相应的抑制措施。控制系统采用“平台—惯组”冗余方案后，对整个控制系统方案重新进行了FMEA，制定了火箭发射场操作测试的安全控制点；发射“神舟四号”的火箭对紧急关机后可靠断电问题进行了专题分析，对紧急关机相关仪器增加了断电自保功能，确保紧急关机发生后发射场的安全等等。通过这种方式，抑制了采用新技术和改进设计带来的风险，使得火箭的可靠性能够随着设计改进而稳步增长。
    3、 建立故障仿真系统
    为了对火箭故障进行正确判断，长征二号F火箭在发射“神舟三号”前建立了故障仿真系统。根据故障模式及影响分析结果以及大量统计国内外火箭所发生的故障，科研人员确定了310多种对载人航天任务有影响的故障模式，进行了成千上万次飞行试验仿真，攻克了道道难关，为航天员编织了一张可靠的救生网。
    4、 建立长征二号F火箭可靠性安全性信息采集、处理和评估系统，全面实施定量评估
    为了给可靠性定量评估提供基础数据，长征二号F火箭首次研制了可靠性、安全性信息采集、处理和评估系统，将火箭产品地面试验和飞行试验的数据采集存储在可靠性信息库中，并对数据进行管理和统计处理。利用信息系统计算产品、系统和火箭的可靠性置信下限。
    以可靠性定量评估方法和信息系统为基础，长征二号F火箭全面实施了定量评估。发射“神舟一号”前，长征二号F可靠性定量评估值为0.917；到发射“神舟五号”前，长征二号F火箭可靠性定量评估值到达0.9783，安全性评估值达到0.9986，表明长征二号F火箭实现了最初的可靠性指标，具备了执行载人航天飞行的能力。
    四、第六发火箭到第七发火箭阶段：全面提升
    虽然长征二号F火箭的可靠性水平在发射神舟五号载人飞船时已经验证了载人航天的要求，但随着我国载人航天第二步战略的全面开展，对载人运载火箭提出了更高的要求。为了消除采用新技术和提升性能所引入的风险并进一步提高长征二号F火箭的可靠性，科研人员进行了孜孜不倦的努力，使得火箭的可靠性达到了更高的水准。
    1、 逃逸仿真
    在前期火箭飞行故障仿真系统的基础上，长征二号F火箭又研制了逃逸仿真系统，并联合火箭故障飞行仿真系统、故检系统、遥测系统部分设备组成了火箭故障半实物仿真系统，给出了各种模式的逃逸成功率，为发现逃逸过程中的薄弱环节、提高可靠性和保证航天员的生命安全提供了依据和基础。
    2、 增加安全设施和手段
    经过“神舟一号”到“神舟五号”飞行试验，长征二号F火箭及其组成的可靠性已经得到充分考核。然而火箭本身依然有许多固有的不可避免的危险源，如推进剂高压气瓶和管路、火工品等。这些危险源一旦误点燃，将会造成很大损失。为了做到万无一失，科研人员又给长征二号F火箭增加了许多安全设施和手段，例如对固体火箭增加了物理隔离措施，采用了安全机构防止误点燃，大大增加了火箭飞行的可靠性。
    3、 完善元器件可靠性保证平台
    2005年，在国军标平台基础上充分采纳元器件可靠性增长工程取得的成功经验，对载人火箭元器件条件进行了修订和补充，为提高元器件质量保证能力提供了依据。
  目前的长征二号F火箭是在高技术、高标准、高可靠性要求的基础上打造而成的，其元器件质量保证工作通过总体策划，以“生产过程、验证过程、使用过程”三个过程的有效控制为基础，建立了供需双方参与的一体化质量保证体系。按照预先控制、系统管理的思路，通过实施加严质量控制，载人航天工程运载火箭试样首飞在发射场未发生一例元器件失效，实现了重点型号研制历史上发射场首飞元器件失效数为“0”的记录。长征二号F火箭对提高元器件可靠性的推动，不仅满足了载人航天工程运载火箭的“三高”要求，实现了火箭合练、零高度试验、6次飞行试验箭上产品3万6千多只元器件本质失效为零的效果，还从整体上带动了元器件质量保证工作，成为花钱少、见效大的项目管理成功案例，为全面提高我国军用电子元器件质量可靠性、实现中国宇航级奠定了坚实的基础。
    4、 继续可靠性定量评估，评价火箭的可靠性水平
    对长征二号F火箭的任何改进和新技术应用，科研人员均严格按照《长征二号F火箭可靠性大纲》的规定，纳入可靠性工作体系，并开展一系列可靠性设计、分析、试验和评估等工作，确保新技术和新设备能够满足载人航天可靠性要求。
    在每发火箭飞行前，科研人员仍然要对全箭进行定量评估，评价火箭的可靠性水平能够执行载人航天任务。发射“神舟七号”前，长征二号F火箭可靠性评估值达到0.9807，表明长征二号F火箭可靠性工程已经成熟，不仅能够消除风险，而且能够推动火箭可靠性水平持续提高。