在航天工程领域，张福生深耕总体设计与系统集成，参与过多型长征系列运载火箭的研制工作，包括长征五号、长征七号等新一代运载火箭的关键技术攻关。作为总体设计团队核心成员，他聚焦火箭可靠性提升与性能优化，在箭体结构轻量化、推进系统匹配、飞行控制精度等方面主导多项技术突破，为火箭实现“高可靠、高安全、高成功率”奠定了技术基础。
在载人航天工程中，张福生参与了长征七号运载火箭的研制，该火箭作为中国载人空间站工程的货运飞船发射工具，承担着天舟系列货运飞船的发射任务。他带领团队攻克了大推力发动机集群控制、复杂飞行环境下的载荷适应性等难题，确保火箭在发射任务中精准入轨，为空间站物资补给提供了稳定的运输保障。此外，在深空探测领域，张福生参与了长征五号遥四火箭的研制，该火箭成功将“天问一号”火星探测器送入地火转移轨道，开启了中国自主火星探测之旅。他在火箭总体参数优化、轨道设计与弹道控制等方面的技术方案，为探测器实现“绕、落、巡”三壮举提供了关键支撑。
作为航天设计师，张福生长期坚守科研一线，以严谨的态度和创新的思维推动技术进步，是中国航天事业从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”过程中的重要参与者与实践者，其专业成果与奉献精神深刻诠释了航天人“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的精神内核。