Китайцы первые в мире успешно вывели на орбиту космический спутник, детали двигателя которого напечатаны на 3D-принтере

Специально для своей ракеты компания «Тяньбин» создала кислородно-керосиновый двигатель замкнутой схемы «Тяньхо-11» (天火, Tianhuo 11, TH-11). В основу проекта был положен существующий ЖРД YF-115, созданный по государственному заказу для легкого носителя «Чанчжэн-6», который фирма модернизировала с увеличением тяги. Итогом стал TH-11 – первый в Китае ЖРД с дожиганием, созданный частной фирмой. Его тяга – 26.2 тс на уровне моря и 30.6 тс в вакууме, удельный импульс соответственно 292 и 346 сек. Большая часть деталей двигателя изготавливается методом 3D-печати. На каждом двигателе проводились огневые испытания продолжительностью не менее 2000 секунд – в семь раз больше, чем он работает в полете.

Двигатель TH-11 нашел свое место на второй ступени создаваемого носителя, но для первой ступени у «Пионеров» готового решения не было. На помощь вновь пришли государственные структуры – Шестая академия Китайской корпорации космической науки и техники CASC согласилась предоставить разрабатываемый ею двигатель YF-102 для летных испытаний в рамках проекта «Тяньлун-2».

Двигатель TH-11 нашел свое место на второй ступени создаваемого носителя, но для первой ступени у «Пионеров» готового решения не было. На помощь вновь пришли государственные структуры – Шестая академия Китайской корпорации космической науки и техники CASC согласилась предоставить разрабатываемый ею двигатель YF-102 для летных испытаний в рамках проекта «Тяньлун-2».

YF-102 – один из девяти ЖРД, создаваемых в Шестой академии в рамках программы «Девять двигателей за восемь лет» ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/85609.html ). Проще всего его описать как «китайский Merlin» – многоразовый кислородно-керосиновый ЖРД открытой схемы с номинальной тягой 85 тс и удельным импульсом 275 сек на уровне моря. Тягу, однако, можно задавать в пределах от 63 до 85 тс. Высота изделия составляет 2178 мм. Камера сгорания и сопло могут отклоняться на угол до 6° для управления полетом ракеты.

На ракете TL-2 реализовано уникальное в мировой практике решение: первая ступень имеет три ЖРД типа YF-102. В отсек диаметром 3.35 м в принципе можно вписать до пяти таких двигателей, но в данном случае двух было мало, четыре – много, пришлось поставить три и снизить их тягу примерно до 64 тс.

Можно, конечно, вспомнить советскую МБР Р-36 и созданные на ее основе космические носители семейства «Циклон», на первой ступени которых также работали три двигателя. Однако это были двухкамерные двигатели, и шесть камер выглядели куда более привычно, нежели три. Ну и еще на шаттле было три сопла, но то была вторая, орбитальная ступень.

Интересная деталь: двигатели первой и второй ступени TL-2 впервые в мире используют в качестве горючего керосин, полученный химическим процессом из угля, а не из нефти.

Третья ступень «Тяньлун-2» предназначена для выведения КА на орбиту по многоимпульсным схемам и поэтому использует в двигательной установке TH-31 высококипящие компоненты топлива – монометилгидразин и четырехокись азота. Двигательная установка ступени включает маршевый двигатель тягой 3000 Н и восемь рулевых двигателей тягой по 150 Н, удельный импульс составляет 306 сек. Наличие и характеристики этой ступени позволяет считать, что ракета TL-2 оптимизирована под доставку КА на ССО и подобные им не очень низкие орбиты.

Предусмотрена модернизация TL-2 с доведением грузоподъемности до 4000 кг, а также спасение и 10-кратное использование первой ступени.

Свои перспективы компания «Тяньбин» связывает с семейством носителей «Тяньлун-3», явно «списанных» с ракет американской фирмы SpaceX. На них будет использоваться собственный ЖРД «Тяньхо-12», огневые испытания которого ведутся в настоящее время. Двигатель имеет номинальную тягой 111.1 тс на уровне моря и 137.7 тс в вакууме, удельный импульс составляет 285 сек и 335 тс соответственно. Пределы дросселирования – от 40 до 110% номинала.