运载火箭的可靠性等于成功率吗？非载人火箭为什么不设安全性指标

11月5日10:19，搭载广目地球科学卫星的“长征六号”运载火箭，在太原卫星发射中心升空，卫星顺利进入预定轨道。截止此次发射，“长征六号”本年度已经四战四捷，总计八战八捷，100%的成功率得益于该火箭高达0.98的可靠性。那么，什么是运载火箭的可靠性？可靠性是否等于成功率？非载人火箭为什么没有像“长征二号F”一样的安全性指标？

“长征六号”由上海航天技术研究院研制，是中国新一代运载火箭的首发箭，由于用到了新的研制生产技术，其设计可靠性就达到了0.97（实测可靠性提升至0.98），远高于非载人火箭0.9的基本要求，那么，可靠性具体是一个什么概念？

以“长征六号”为例，其实测0.98的可靠性意味着每飞行100次，只有2次可能出现问题。这里需要指出的是，2%的故障概率属于理论最高值，实际则可能更低。然后，即便是出故障了，采用冗余设计的火箭还有自我调整能力，能有效应对中度和轻度故障问题，也就意味着在出现故障时火箭发射也可能取得成功。再者，可靠性0.98并不意味着火箭每发射到第99发和100发就会出现故障，也可能第一发就出现故障，但是通过不断提升的技术水平和检测方式，可以将这种可能的故障点在地面就排除掉，以做到在可靠性不变的情况下进一步提升火箭发射的成功率。那么，可靠性是否等于成功率？

运载火箭的可靠性和成功率概念看似相同，实则却有不同的内涵。以“长征五号”火箭为例，截止“长五B”遥二成功发射，“长五”系列总计发射了7次，失败1次，成功率为85.71%，是否就意味着“长五”可靠性为85.71%？非也，再举另一个例子就明白了，“长征二号F”运载火箭总计发射了16次，成功率100%，但是它的可靠性也不可能达到100%，目前可靠性为0.9894[1]。可以肯定的是，可靠性高的火箭成功率也会很高，但是两个概念还是有所不同的，所以只能划约等号。那么，可靠性又是怎么计算出来的？

以“长三乙”火箭为例，这型火箭由十几万个零件组成，每一个零件都存在一个可靠性指标，假设其中两个零件的可靠性为0.95，其他零件的可靠性为100%（实际不可能），那么火箭的可靠性就会是0.95*0.95=0.9025，由此可知计算火箭可靠性的基本方式就是各零件的可靠性相乘，这就要求每一个零件都要有极高的可靠性，才能保证火箭整体有较高的可靠性。当然，由于火箭是一个复杂的整体，可靠性的实际计算模型还要复杂得多。除了可靠性指标之外，载人火箭“长二F”还有一个安全性指标，为什么非载人火箭不设这一指标？

作为载人火箭，我国以最高的标准去研制生产“长二F”，使得其安全性高达0.99996[1]，这又是一个什么概念？安全性指标是建立在可靠性指标基础之上的，当火箭出现故障时，火箭的安全性设计就会发挥作用，在“长二F”上这一设计指的就是火箭逃逸系统。在遇到火箭故障的情况下，逃逸系统每执行10万次逃逸操作，最多会有4次不成功，比“万无一失”还要更进一步，这就是现代科技的力量！

由于“载人航天，人命关天”，载人火箭自然要有安全性设计，也就有了安全性指标，但是对于非载人火箭（货运火箭）而言，由于普通卫星没有做适应安全撤离的设计，加之逃逸系统成本高昂、货运发射本身拥有航天保险等原因，就省去了安全性设计，也就不存在安全性指标。

作者：大白高国

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参考资料

[1]数据引自中国运载火箭技术研究院官方发布
https://mp.weixin.qq.com/s/Sn8pMHhXSF6vtziPacDXgw