Китайский метан. Конкуренты

24 января 2022 г. компания «Цзючжоу юньцзянь» сообщила об успешном продолжительном огневом испытании кислородно-метанового двигателя тягой 70 тс на своем полигоне в районе города Бэнбу. Тем самым напомнил о себе еще один частный проект по созданию кислородно-метанового двигателя большой тяги – второй в Китае, если первым считать 80-тонник TQ-12 компании LandSpace, описанный в нашей недавней публикации.

Наверно, так и следует считать – под ракету «Чжуцюэ-2» на двигателе TQ-12 уже практически построен стартовый комплекс в Цзюцюане, до первого старта остаются считанные месяцы, и конкуренты уже явно не имеют шансов вырваться вперед. Хотя они и начали разработку и испытания кислородно-метановых двигателей почти одновременно с LandSpace, в «Цзючжоу юньцзянь» не взяли на себя создание ракеты-носителя, а потому попали в зависимость от заказчиков. Опишем же вкратце эту поучительную историю.

Акт 1. «Цзючжоу юньцзянь»

Полное название разработчика переводится на русский как Пекинская космическая научно-техническая компания «Цзючжоу юньцзянь» и на английский как Jiuzhou Yunjian (Beijing) Space Technology Co. Ltd. Компания была основана в Пекине в 2017 г. и приступила к работе в январе 2018 г., ее главным исполнительным директором является Цзи Фэнлай  (Ji Fenglai). Помимо головного офиса в Пекине, «Цзючжоу юньцзянь» располагает производственным комплексом в городе Бэнбу провинции Аньхой и станцией огневых испытаний в горах вблизи этого города.

Первой разработкой компании стал кислородно-метановый двигатель открытого цикла «Линъюнь» (Lingyun, он же LY-10) тягой 10 тс с пределами регулирования тяги от 30 до 100%, рассчитанный на многократное использование. Хроника его создания по информации на сайте фирмы выглядела так:

• 12 июля 2018 г. – испытания системы электрозажигания факельного типа;
• 14 июля 2018 г. – испытания газогенератора в сочетании с системой зажигания;
• Ноябрь 2018 г. – отработка системы регулирования тяги;
• 10 декабря 2018 г. – огневые испытания камеры сгорания LY-10;
• Январь 2019 г. – начало огневых испытаний турбонасосного агрегата;
• Июль 2019 г. – выполнен цикл успешных огневых испытаний двигателя LY-10 в целом с многократными включениями и глубоким дросселированием тяги – вплоть до 20% номинала.

В январе 2019 г. «Цзючжоу юньцзянь» получила от инвесторов несколько десятков миллионов юаней (точная сумма не была названа) и в феврале на фоне продолжающейся отработки 10-тонного двигателя запустила проект мощного кислородно-метанового ЖРД тягой 70 тс на уровне моря и 80 тс в вакууме. Новый двигатель получил наименование «Лунъюнь» (Longyun) и обозначение LY-70. Легко заметить, что по характеристикам он соответствовал двигателю TQ-12 фирмы LandSpace и был нацелен на ту же рыночную нишу.

Уже в июне 2019 г. стартовали испытания газогенератора LY-70, и в сообщении о них «Цзючжоу юньцзянь» заявила о намерении дойти до огневых испытаний двигателя в целом во второй половине того же года. Было также объявлено, что компания предлагает многоразовый летающий демонстратор «Линсяо» (Lingxiao) и ведет его техническое проектирование и оптимизацию.

Акт 2. LinkSpace

Вот в этот момент и пересеклись пути-дорожки «Цзючжоу юньцзянь» и другой молодой китайской космической фирмы, еще более амбициозной. Полностью она переводится как Пекинская космическая научно-техническая компания «Линкэ» и Beijing Lingke Aerospace Technology Co. Ltd.). Компанию с торговой маркой LinkSpace основал 2 января 2014 г. Ху Чжэньюй, которому в то время еще не исполнился 21 год и который был студентом Южно-Китайского технологического института, но горел желанием повторить на родной китайской почве программу, намеченную и реализуемую Илоном Маском, то есть создать дешевую ракету-носитель многократного использования.

Впрочем, ирония неуместна: Ху Чжэньюй прошел путь до летного «железа» довольно быстро. Уже в июне 2017 г. на объекте фирмы в провинции Шаньдун небольшая «модельная» ракета RLV-T1 демонстрировала режим зависания на ракетной тяге, а в сентябре был испытан кислородно-спиртовой двигатель тягой 300 кгс с глубоким дросселированием.

Тогда же, в сентябре, LinkSpace анонсировала легкую возвращаемую ракету NewLine-1 (она же «Синганьсянь-1», Xinganxian 1) со стартовой массой 33 т и полезным грузом 150-200 кг на низкую орбиту стоимостью не более 30 млн юаней (4.5 млн $) в одноразовом варианте и 15 млн юаней при повторном использовании. Первый полет New Line-1 намечался на 2020 г. и, казалось, наполеоновские планы подкрепляются реальными достижениями.

В январе 2018 г. LinkSpace продемонстрировала управляемую вертикальную посадку летающего демонстратора RLV-T2 и удостоилась хвалебного репортажа Центрального телевидения КНР. В нем Ху Чжэньюй произнес слова, которые оказались пророческими: «Кто ничего не знает, ничего не боится. Я не знал, насколько это трудно… Я не слишком размышлял о трудностях, которые постепенно вылезали в процессе работы».

В том же месяце модель RLV-T3, уже без «страховки» в виде зацепленного за верхушку троса, перелетела с одной площадки на другую.

На летный демонстратор RLV-T5, он же NewLine Baby, Ху Чжэньюй и его сотрудники поставили уже пять своих 300-килограммовых двигателей, четыре неподвижных по бокам и один качаемый в центре. В январе 2019 г. это изделие диаметром 0.65 м и высотой 8 м продемонстрировало зависание, а 27 марта и 19 апреля успешно приземлилось после подъемов до высоты 20 и 40 м соответственно. По такому случаю LinkSpace обрела международную известность, ее главу интервьюировало агентство Reuters.

Чтобы расширить пределы допустимых режимов, испытания перенесли в пустынный район провинции Цинхай вблизи городка Лэнху, и там 10 августа 2019 г. демонстратор RLV-T5 успешно приземлился после подъема до высоты 300.4 м. Обещали, правда, достичь километровой высоты, но и без этого результаты впечатляли.

К этому времени LinkSpace привлекла в два этапа инвестиции на несколько десятков миллионов юаней и обратилась за следующим, третьим раундом финансирования в размере до 100 млн юаней, чтобы изготовить летающий демонстратор RLV-T6 (он же SRV-1). Планировалось, что в первой половине 2020 г. он достигнет высоты 100 км и вернется обратно, а в 2021 г. NewLine 1 достигнет орбиты.

Акт 3. Мы вместе?

Вот тут-то и оказалось, что LinkSpace и «Цзючжоу юньцзянь» прекрасно дополняют друг друга: на SRV-1 отлично подходит уже почти готовый 10-тонный многоразовый кислородно-метановый двигатель LY-10, а на NewLine можно поставить перспективный 80-тонный LY-70 – орбитальный носитель от этого только выиграет в грузоподъемности. В июле Ху Чжэньюй наблюдал за работой LY-10 на стенде, а в августе 2019 г.

в Лэнху две компании подписали соглашение, в соответствии с которым LinkSpace обязалась профинансировать разработку двигателей фирмы «Цзючжоу юньцзянь» для своих ракет.

Как следствие, в сентябре 2019 г. пекинские двигателестроители основали производственную базу в городе Бэнбу провинции Аньхой, юридически оформив ее как свою 100-процентную «дочку» – компанию «Аньхой Цзючжоу юньцзянь» в переводе Аньхойская космическая техническая компания «Цзючжоу юньцзянь» или Anhui Jiuzhou Yunjian Aerospace Technology Co. Ltd.).

Строительство «базы интеллектуального производства и испытаний» площадью 10000 м2 началось в районе Юйхуэй на улице Синхуа в декабре 2019 г. и планировалось в две фазы – первая до июня 2020 г., вторая до июня 2021 г. Одновременно в горном районе Дахуншань к югу от Бэнбу компания построила собственный стенд для огневых испытаний двигателей тягой до 100 тс с двумя рабочими ячейками.

Параллельно «Цзючжоу юньцзянь» озаботилась приведением своих бизнес-процессов к государственным правилам и 17 января 2020 г. получила в Управлении вооружений сертификат о соответствии военному стандарту системы управления качеством. Тем самым она продемонстрировала потенциальным потребителям способность стабильно выдавать качественную продукцию.

А вот сообщения о прогрессе в создании метановых двигателей после августа 2019 года как отрезало, причем не было их ни на сайте «Цзючжоу юньцзянь», ни в твиттере LinkSpace. Правда, заказчик в августе 2020 г. подтвердил планы создания SRV-1 и NL-1 и опубликовал еще одно видео о прыжке на 300 метров, но по отсутствию масок у многочисленных зрителей было ясно, что это все тот же тест годичной давности, еще доковидный.

Акт 4. Новый заказчик и второй двигатель «Цзючжоу юньцзянь»

Что и в какой момент пошло не так в альянсе LinkSpace и «Цзючжоу юньцзянь» и какова была роль пандемии, которая обрушилась на Китай весной 2020 года (и была довольно быстро подавлена), история умалчивает.

Во всяком случае, 21 января 2021 г. «Цзючжоу юньцзянь» объявила о получении нового транша финансирования от частных инвестиционных фондов, о продолжении разработки и изготовления двигателей «Линъюнь» и «Лунъюнь» и о наличии заказов на двигатели на сумму около 100 млн юаней от различных контрагентов. В качестве иллюстрации был опубликован снимок готового к работе стенда огневых испытаний.

Как позже стало известно, основным заказчиком «Цзючжоу юньцзянь» стала Пекинская космическая научно-технической компанией «Хоцзянь Пи», намеренная создать на базе LY-70 и LY-10 легкий носитель Darwin-1 со стартовой массой 42.5 т и грузоподъемностью 270 кг на низкую орбиту ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/82300.html ).

В течение 2021 и в начале 2022 г. сообщалось о проведении ряда огневых испытаний на новом стенде в горах Дахуншань:

• В марте 2021 г. – об испытаниях LY-10 с многократным включением (более трех раз) и дросселированием до 40% номинала;
• 2 апреля – об испытаниях LY-70 в составе газогенератора, турбонасоса и системы запуска, но без камеры сгорания;
• 14 апреля – о продолжительном включении LY-10 с регулированием тяги вплоть до 38% номинала с имитацией профиля тяги проектируемой ракеты;
• 6 мая – об испытаниях LY-70 в полном составе;
• 24 мая – об испытаниях LY-70 с трехкратным повторным запуском (на 20, 20 и 30 секунд работы);
• 1 июня – об испытаниях LY-70 с дросселированием до 50% от номинала;
• 4 ноября – об испытаниях LY-10 с качанием в двух плоскостях на ±8° и переменной тягой;
• 24 января – об испытаниях LY-70 на второй ячейке стенда Дахуншань, в ходе которых были достигнуты тяга 677 кН (69 тс) и удельный импульс 291 сек.

Разработчик описывает LY-70 как многоразовый кислородно-метановый двигатель открытой схемы с тягой 70 тс на уровне моря и 80 тс в вакууме. Габариты изделия позволяют разместить пять двигателей в отсеке диаметром 3.35 м и получить стартовую тягу 350 тс, то есть на 20% больше, чем у существующих ракет класса CZ-2C. Тяга двигателя может регулироваться в пределах от 30 до 110% от номинала, что вкупе с возможностью многократного включения позволяет создать возвращаемые ракетные ступени – первую для ракет среднего класса или вторую для тяжелых носителей.

Конкретные планы перехода к летным испытаниям пока не озвучены.

Акт 5. А что же LinkSpace?

LinkSpace никак не проявляла себя до середины марта 2021 г., когда опубликовала уведомление о новом наборе сотрудников, включая ведущего инженера и инженеров по двигателям, инженера по навигации и управлению и по ряду других специальностей. Однако прошло еще несколько месяцев, прежде чем компания смогла предъявить некий вещественный результат.

Как оказалось, проект летающего ракетного стенда на «чужом» двигателе LY-10 был похоронен. В апреле 2021 г. LinkSpace запустила разработку собственного кислородно-метанового двигателя «Фэнбао-1» (Fengbao 1; название позаимствовано у шанхайского носителя 1970-х годов и означает «Буря»). В сентябре она начала огневые испытания отдельных компонентов, а 2 ноября на своей производственной площадке в провинции Цзянсу приступила к огневым испытаниям двигателя в целом, выполнив за два дня три включения с различными уровнями тяги.

Как оказалось, двигатель «Фэнбао-1» номинальной тягой 1000 кгс имеет насосную подачу компонентов, но не турбонасосную, как у всех конкурентов по метановому цеху, а электронасосную, как у кислородно-керосиновых двигателей новозеландского носителя Electron и китайского стартапа Deep Blue Aerospace! Об опыте компании Питера Бека напоминает и подход LinkSpace к технологии производства: более 70% деталей производится методом 3D-печати.

Основные характеристики «Фэнбао-1» выглядят так: ЖРД многократного включения, кислородно-метановый, с электронасосной подачей, с дросселированием тяги до 30% номинала, масса 24 кг у неподвижного двигателя и 29 кг вместе с системой качания, рабочая скорость насоса жидкого кислорода 35000 об/мин, а метана – 40000 об/мин.

Проведенные испытания обозначили курс LinkSpace на создание летающих суборбитальных демонстраторов с двигателями собственной разработки. Предполагается, что на первое такое изделие будут установлены девять двигателей «Фэнбао-1». Однако компания не намерена ограничиться ими и рассматривает «Фэнбао-1» лишь как первый в серии своих двигателей с электронасосной подачей, а суборбитальный демонстратор – как шаг к орбитальному носителю.

Подведем итог. В США разрабатываются три кислородно-метановых двигателя – Raptor и Raptor 2 компании SpaceX и BE-4 фирмы Blue Origin. Все они имеют высокую тягу (185, 230 и 250 тс соответственно) и построены по схеме с дожиганием. Российское КБХА в Воронеже испытало экспериментальный двигатель РД-0162 тягой 40 тс и работает над РД-0177 (85 тс). В Китае компаниями LandSpace и «Цзючжоу юньцзянь» реализуется два параллельных проекта создания 80-тонных двигателей открытой схемы (TQ-12 и LY-70); у них же и у LinkSpace в разной степени готовности находятся еще несколько проектов кислородно-метановых ЖРД меньшей тяги.

Автор: Liss