Достижения Китая в разработке метаноловых двигателей: ракеты Long March 9 и Long March 5
Китай активно развивает программу создания двигателей на основе полного цикла сгорания метана для своего многоразового грузового ракетоносителя Long March 9. Разработка таких двигателей, обеспечивающих тягу в 200 тонн, включает полный цикл проектирования и создание компонентов. В рамках испытаний тестировались прототипы и такие компоненты, как зажигатели, газогенераторы и сопловые камеры.
Учёные из Института Аэрокосмических Технологий Сиань (Xi’an Aerospace Propulsion Institute) подробно описали прогресс, достигнутый Китаем в разработке двигателей, работающих на основе метана и кислорода. Этот институт является важным проектным подразделением Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации (CASC), ответственной за разработку жидкостных ракетных двигателей.
Согласно заявлениям официальных лиц CASC, в первую ступень сверхтяжёлого ракетоносителя Long March 9 будут включены 26 многоразовых двигателей. Первый испытательный запуск мощной ракеты запланирован на 2033 год.
Китайская частная компания Landspace испытывает металоксный двигатель Tianque-12.
Источник: LandspaceИзучение двигателей на основе полного ступенчатого цикла сгорания метана и кислорода было начато в Китае ещё в 1980-х годах. В настоящее время разработаны двигатели на метанолоксе мощностью 10 и 80 тонн тяги. Вторые уже прошли успешные огневые испытания и стали прорывом в надёжности и возможности повторного использования двигателя. Согласно планам CASC, разработка таких двигателей будет способствовать реализации планов Китая по масштабным исследованиям космоса, включая посадку на Марс.
Основные характеристики делают двигатель на базе полного цикла сгорания метана и кислорода сопоставимым с двигателем Raptor компании SpaceX. Второй в мире двигатель на базе полного ступенчатого цикла сгорания метана и кислорода превосходит двигатель BE-4 компании Blue Origin и другие внутренние и международные двигатели, работающие на базе исключительно метана, хотя последние обладают более мощной тягой.
Двигатели на базе полного цикла сгорания обеспечивают высокую тягу и эффективность, а также имеют преимущества в надёжности и возможности повторного использования. Однако существуют сложности, включающие в себя сложную конфигурацию системы, трудности в интеграции и сборке, а также проблемы с контролем процесса зажигания.
Обзор также отмечает прогресс в разработке метаноловых двигателей китайскими коммерческими предприятиями. В частности, упоминаются двигатели Mingfeng-1, разработанные CASIC, двигатели Tianque, которые приводят в действие ракету Zhuque-2 компании Landspace, а также двигатель JD-1/Focus-1 для серии многоразовых ракет Hyperbola компании iSpace, двигатели Longyun, разработанные производителем Jiuzhou Yunjian, и разработка Canglong компании Aerospace Propulsion.
Компания Landspace, одна из первых, которая получила частные инвестиции после открытия Китаем космического сектора для частного капитала успешно запустила Zhuque-2 — первую и пока что единственную метаноловую ракету, достигшую орбиты. Теперь стартап планирует создать метаноловую ракету из нержавеющей стали Zhuque-3, способную вывести 20 тонн груза на низкую околоземную орбиту в одноразовом режиме или 16,5 тонн в многоразовом режиме.
В то же время, компания iSpace, которая уже заявила о себе на рынке, недавно провела тест с испытательной ступенью своей метаноловой ракеты Hyperbola. В ближайшем будущем планируется провести тест на высоте одного километра.
Прорывы в области метаноловых двигателей в Китае, а также успехи SpaceX и их демонстрация возможности повторного использования ракеты, привели к корректировке долгосрочных планов Китая.
Изначально, в 2011 году были представлены планы оснащения сверхтяжёлой ракеты Long March 9 керозиновыми двигателями, обеспечивающими тягу в 500 тонн, совместно с жидким кислородом. Эти двигатели находятся на более продвинутой стадии испытаний, но будут использоваться в ракете с одноразовой системой запуска.
Однако новые проекты, представленные в 2022–2023 годах, показывают конфигурацию ракеты Long March 9 с использованием метаноловых двигателей без ускорителей. Один из более дальних вариантов напоминает конструкцию Super Heavy / Starship.
Кроме того, Китай разрабатывает трёхступенчатую тяжёлую ракету специально для отправки китайских космонавтов на Луну к 2030 году. Эта ракета будет оснащена модернизированными керолокс-двигателями, основанными на технологии ракеты Long March 5.
© iXBT
