Перевод с китайского от Дмитрия Нагорного
Введение
Технология создания ракетных двигателей всегда была приоритетной в области аэрокосмической науки и техники. Двигатель считается сердцем ракеты, от которого зависит, сможет ли ракета выдержать огромную нагрузку и полететь в космос. Колыбель создания ракетных двигателей в Китае - Хунгуангоу, расположенный в горах уезда Фэнсянь, провинция Шэньси, является тыловой базой когда-то носившей кодовое название «067», которая теперь является Шестым научно-исследовательским институтом Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники. (далее именуемый «Шестой научно-исследовательский институт аэрокосмической науки и техники»)). Из Шестой академии аэрокосмических наук и технологий корреспондент узнал, что здесь есть много неизвестных секретов, среди которых неприметный туалет на самом деле был важнейшей лабораторией для разработки ракетных двигателей малой тяги для системы причаливания и ориентации.
Фу Юнгуй, 87-летний бывший главный конструктор двигателей базы 067, «воюет» в Хунгуангоу уже 23 года. 23 года он возглавлял группу, которая провела испытания более 200 образцов и провела сотни тысяч пусков, и, наконец, успешно разработала первый в Китае двигатель для точного управления ракетой на орбите и идеальной стыковки космического корабля, который также в шутку называют "туалетным двигателем"
За последние несколько десятилетий ракеты-носители Китая появились с нуля, от обычной двигательной установки до ракетных двигателей на холодном газе, от ракеты для вывода на орбиту одного спутника до ракеты с несколькими спутниками, от запуска спутников до запуска пилотируемых космических кораблей и лунных станций. Был совершен важный научно-технический скачок, который сформировал относительно полный спектр ракет-носителей, с возможностью запуска на низкие, средние и высокие орбиты космических аппаратов различных типов и разной массы. Среди них жидкостный ракетный двигатель, разработанный 6-м институтом аэрокосмических наук и технологий, продолжает развиваться и расти вместе с прогремевшими на весь мир китайскими проектами в области космической техники.
Тяжелые условия на "третьей линии"
В 1960--1970-е годы китайское руководство полагало, что грядущая "большая" война будет вестись с применением ядерного оружия. Исходя из этой предпосылки было признано необходимым переместить и рассредоточить до 55% ВПК в Центральный и Западный Китай. Там предполагалось создать мощную производственную и исследовательскую базу, получившую наименование "третьей линии". Она была предназначена для обеспечения армии всем необходимым в случае войны и выхода из строя оборонных предприятий "первой" и "второй" линий (приморские провинции и промышленные районы, расположенные вдоль железнодорожной магистрали Пекин--Гуанчжоу). "Третья линия" охватывала 13 провинций и автономных районов Китая, находящихся к югу от Великой Китайской стены, к северу от города Шаогуань (провинция Гуандун), к западу от магистрали Пекин--Гуанчжоу и к востоку от вершины Уцяолин (провинция Ганьсу). На "третьей линии" были созданы 483 предприятия ВПК и 92 научно-исследовательские организации, где трудились 1,35 млн человек.
В начале 1969 года, для того, чтобы ускорить разработку ракеты "Дунфэн V", Фу Юнгуй был направлен на "третью линию" для проведения работ по разработке ракетных двигателей малой тяги для системы причаливания и ориентации.
В то время задача перед Фу Юнгуем стояла сложная.
На ранней стадии разработки ракеты "Дунфэн V", при создании однокомпонентного гидразинового двигателя каталитического разложения, важнейшим элементом которого является камера сгорания, инженеры и учёные были вынуждены "блуждать в потёмках", в Китае не проводилось никаких инженерных разработок. Для разработки однокомпонентной камеры каталитического разложения гидразина у Фу Юнгуя , за исключением нескольких простых эскизов, практически не было необходимых справочных материалов для проведения инженерных работ.
Фу Юнгуй откровенно сказал: "В то время я понятия не имел, чего ожидать от однокомпонентной камеры каталитического разложения гидразина. Кроме того, все знали, что условия на "третьей линии" были очень тяжелыми".
В соответствии с первоначальным эскизом и после предварительного согласования проекта, Фу Юнгуем исключительно “полагаясь на собственные силы” был разработан комплект чертежей тяговой камеры каталитического разложения гидразина. Затем, в ноябре 1969 года, он в одиночку прибыл на недавно построенную третью линию, которая позже стала базой командования 067.
Первоначально строительство объектов не было завершено, а инфраструктура не была рассчитана на размещение необходимого оборудования и не отвечала требованиям к производству двигателей малой тяги, не была разработана технология производства двигателей. При строительстве лаборатории также не была предусмотрена инфраструктура для проведения "холодных" и "горячих" испытаний двигателя.
Было непросто, вспоминает Фу Юнгуй, так как жить и питаться приходилось в офисном здании, а в туалет все время бегать на улицу. "Из мегаполиса, большой равнины я попал в глубокую долину, будто в бездну. Мне там было очень не комфортно". Но в то время Фу Юнгуй хотел как можно скорее заняться научной работой и не обращал внимания на внешние неудобства. После периода тревожного ожидания подготовительные работы, наконец, начались. После почти полугода напряженной работы и проведения тепловых испытаний гидразиновой камеры с изготовлением опытных деталей конструкции, команда разработчиков двигателя успешно завершила три этапа запланированных работ. Это означает, что в первой половине 1970-х годов в недавно построенной “третьей линии” был сделан, наконец, важный и трудный первый шаг по пути разработки однокомпонентного гидразинового двигателя малой тяги для системы причаливания и ориентации.
Рождение "туалетной лаборатории"
Прежде чем появилась лаборатория в туалете, она находилась на сеновале, а затем в простом помещении. Первая партия тестовых образцов камеры тяги была отправлена для испытаний в "лабораторию для проведения испытаний на сеновале". Фу Юнгуй вспоминал, что каждый день туда ходил только один рейсовый автобус, но и сойдя с автобуса приходилось ещё в течение 40 минут идти до испытательной лаборатории. В большинстве случаев на дорогу туда и обратно для наладки оборудования и проведения испытаний уходило около 3 часов.
Кроме того, поскольку испытательное оборудование и приборы были импровизированные, условия окружающей среды также неблагоприятные, и существовало много других помех тормозящих работу, отладка занимала полдня, а если иногда возникали неполадки, то весь день вообще пропадал напрасно...Максимум за один день можно было провести только одно испытание, а иногда приходилось работать сверхурочно до 12 часов ночи, прежде чем испытание было завершено. "После проведения испытания мы возвращаемся домой иногда позже чем в два часа ночи. Возвращаемся, вносим улучшения и снова проводим испытания. За неделю, проведя всего один или два теста, люди чувствуют себя измотанными". Фу Юнгуй отметил, что для выявления проблемы необходимо провести большое количество испытаний. Над одним фотокатализатором надо было провести ряд испытаний и написать отчёт: "Если так пойдет дальше, я не знаю, когда закончатся эти испытания".
После нескольких испытаний Фу Юнгуй понял, что оборудование для проведения термических испытаний камеры каталитического разложения гидразина относительно простое и не требует большого количества рабочей силы, поэтому он и его коллеги построили поблизости простой испытательный стенд, и успешно завершили испытания нескольких образцов катализатора.
Но хорошие времена быстро закончились, поскольку коллективы разработчиков основных("больших") ракетных двигателей также были переведены на "третью линию". Простой испытательный стенд пришлось освободить и на прежнем месте немедленно начались научные исследования и испытания систем зажигания ракетных двигателей "Дунфэн V" . Кроме того, поскольку в то время группе собирались построить официальную лабораторию, стало сложно подать заявку на предоставление новой лаборатории для проведения термических испытаний, не говоря уже о том, что строительство новой лаборатории заняло много времени, что затрудняло решение неотложных задач.
В это время и появилась "туалетная лаборатория"
Фу Юнгуй вспомнил, что ближайший уличный туалет был заброшенным туалетом на берегу реки. Он и его коллеги разработали план его переустройства и запросили руководство дать разрешение на проведение соответствующих работ. После этого они с коллегами быстро выкопали фекалии, промыли бывшие отхожие ямы речной водой и использовали как резервуар для сточных вод. Заделали ямы для "приседаний"😆 цементом, женский туалет превратили в испытательную лабораторию, а мужской туалет в качестве помещения для проведения контроля испытаний и операционной комнаты, а также в качестве комнаты для проведения собраний. Проделали отверстие в перегородке между мужским и женским туалетами и установили оргстекло в качестве взрывозащищенного смотрового окна. Рядом с туалетом был построен временный сарай, который будет служить видео-лабораторией, электрик осуществил монтаж электропроводки и освещения, а также обогревателя, и, наконец, "туалетная лаборатория" была готова!
После того как временная лаборатория была построена, Фу Юнгуй и его команда проводили один или два эксперимента почти каждый день, но сначала они сопровождались либо взрывами, либо образованием "черной жидкости". До полноценного испытательного запуска межконтинентальной ракеты большой дальности, предусмотренной в программе "Четыре ракеты за восемь лет" остался еще год, но у ракетных двигателей малой тяги для системы причаливания и ориентации не было даже работоспособного катализатора, и опытно-конструкторские работы были временно приостановлены.
* Справочная информация
План, указанный в "Плане развития ракет класса "земля-земля", представленном 11 марта 1965 года. План предусматривал разработку баллистических ракет средней и малой дальности, ракет средней дальности, баллистических ракет средней и большой дальности и межконтинентальных ракет в течение восьми лет с 1965 по 1972 год.
Восьмилетняя программа "Четыре ракеты" была предложена в 1965 г. в "Плане развития ракет класса "земля-земля"" Цянь Сюэсэня. Она предусматривала разработку следующих четырех ракет в течение восьми лет и требовала, чтобы дальность полета каждой модели более чем в два раза превышала дальность полета предыдущей модели.
После долгих поисков команда наконец нашла в Даляньском институте химической физики новый катализатор, который имел характеристики, аналогичные американскому катализатору C2405.
При использовании качественного катализатора с однократным запуском проблем не возникало, а вот при непрерывных запусках камера ракетного двигателя могла взорваться. При управлении полетом ракеты двигатель ориентации должен запускаться несколько раз подряд, а на деле запускался только один раз. Видимо, проблема была в неудачной конструкции камеры двигателя. Фу Юнгуй не мог получить никакую информацию извне, поэтому, полагаясь только на свои собственные силы, он мог только постоянно изменять конструкцию камеры и находить правильные технические решения опытным путём. В течение этого времени он и его команда каждый день проводили испытания в "туалетной лаборатории". Большинство испытаний заканчивались взрывами. Коллеги Фу Юнгуя шутили, что они в "туалетной лаборатории". "Взрывают отхожую яму".😆🤣🤣🤣
"Испытание длиной более 10 лет"
"Туалетная лаборатория " работала более 10 лет. За последние 10 лет черепица на крыше туалета ломалась снова и снова. Чтобы предотвратить протечку из-за дождя, Фу Юнгуй и его коллеги покрыли ее в несколько слоёв рубероидом и запрессовали кирпичами.
На первый взгляд в такой ветхой и маленькой "туалетной лаборатории" были завершены почти все различные независимые испытания камеры сгорания каталитического разложения гидразина двигателей малой тяги для системы причаливания и ориентации ракеты "Дунфэн-5" в дополнение к полноценным стендовым испытаниям и имитации высотных условий работы двигателя. Позже также были проведены некоторые другие, состоящие из одного этапа, испытания. Было сделано более 200 испытательных образцов, а общее количество экспериментальных запусков – порядка сотни тысяч! "Это значительно ускорило разработку камеры каталитического разложения гидразина и позволило выиграть время для разработки камеры однокомпонентного разложения гидразина. Это также позволило сэкономить время и человеческие силы до постройки "нормальной" лаборатории испытаний ракетных двигателей малой тяги для системы причаливания и ориентации в то время." — сказал Фу Юнгуй.
Ускорение этого процесса было достигнуто благодаря усилиям многих людей. Поскольку предстояло решить множество важнейших задач и провести множество запланированных экспериментов, интенсивность работы была особенно высока: испытания зачастую проводились и днем и ночью в течение нескольких недель. Фу Юнгуй вспоминал, что в то время условия для работы были крайне плохими и не было принято никаких мер по охране здоровья персонала. Сотрудники весь день подвергались воздействию гидразина и выделяющихся газов. Он сам часто чувствовал головокружение, тошноту, отсутствие сна и аппетита, отеки глаз, все тело пропахло гидразином. "Но в то время я просто хотел как можно скорее завершить задачи исследований и разработок, и никто ни на что не жаловался".
Но и в таких сложных условиях, были и радостные моменты. Осенью, во время перерыва между экспериментами, отдыхая под ореховым деревом рядом с "туалетной лабораторией", команда часто собирала упавшие грецкие орехи и ела их, которые они называли "высокопитательными и полезными для здоровья". "Пока все ели и болтали, некоторые люди говорили, разве развитые страны поверят, что китайцы смогли разработать усовершенствованный двигатель управления стратегической ракетой в такой примитивной "туалетной лаборатории"?!😆🤣🤣🤣Сможет ли молодое поколение нашей страны поверить в это через десятилетия? Если мы будем об этом потом рассказывать, то они подумают, что это просто сказки!"😆🤣🤣🤣
После создания "Туалетной лаборатории" исследования и работы команды Фу Юнгуя пошли семимильными шагами. После успешного решения рядя технических проблем, таких как: проблема, создания соответствующего каталитизатора, и теплоизоляции головной части, был успешно разработан гидразиновый двигатель малой тяги для системы причаливания и ориентации, который смог полностью удовлетворить требованиям к установке их на стратегические ракеты, устраняя пробел в области проектирования камер однокомпонентного каталитического разложения.
На военном параде в честь 60-летия Образования КНР Фу Юнгуй был приглашен на трибуну площади Тяньаньмэнь. Он увидел, что все люди, стоявшие под трибуной, были иностранцами, они держали в руках фотоаппараты и фотографировали китайскую технику. "В тот момент я почувствовал большую гордость. То, что мы сделали – было нашим вкладом в укрепление военной мощи и престижа страны. Боль, усталость и обиды того стояли".
Появилось новое поколение ракетных двигателей
Со временем "туалетная лаборатория" постепенно ушла в прошлое.
В 1994 году, по распоряжению Национального комитета "863", одновременно с переводом заводов "третьей линии", местоположение базы 067 было перенесено в город Сиань, где ее коллектив начал организованную и запланированную работу по проектированию двигателя будущей крупной ракеты-носителя .
В течение последующих 15 лет база 067 преодолела ряд трудностей, таких как серьезный дефицит материалов, конструктивные проблемы и необходимость применять передовые технологии, начиная с выдвижения идеи разработки нового источника энергии для аэрокосмической промышленности Китая, определения направлений исследований двигателя, работающего на нетоксичных компонентах (керосин + жидкий кислород) и заканчивая официальным государственным утверждением проекта в 2000 г.
15 апреля 2001 года в сборочном цехе собрали первый комплектный образец двигателя, работающего на нетоксичных компонентах (керосин + жидкий кислород). В том же году с одобрения Госсовета база 067 была переименована в Шестой научно-исследовательский институт Китайской корпорации аэрокосмических наук и технологий.
29 июля 2012 года 120-тонный двигатель был успешно испытан в экстремальных условиях, ознаменовав, что Китай стала второй страной в мире, полностью освоившей основную технологию кислородно-керосиновых жидкостных ракетных двигателей с циклом дожигания под высоким давлением
В последующие годы двигатели с жидким кислородом и керосином последовательно способствовали успешным первым полетам ракет-носителей нового поколения, таких как Великий Поход 6, Великий Поход 7 и Великий Поход 5. На сегодняшний день Шестой институт разработал около ста типов жидкостных ракетных двигателей малой тяги для системы причаливания и ориентации, которые используются в аппаратах различного назначения, таких как ракеты, спутники, космические корабли и космические зонды. Они помогают пилотируемым космическим кораблям "Тяньгун-1", "Тяньгун-2", космическим станциям, китайским лунным зондам, летно-испытательным аппаратам для возвращения на Землю, спутникам "Бэйдоу" , в общем, всем аппаратам принимающих участие в третьей программе космических пилотируемых полётов КНР "Шэньчжоу" успешно завершить свои миссии. В частности, технология низкотемпературных высокоэнергетических двигателей на жидком водороде и жидком кислороде, а также технология двигателей с жидким кислородом и керосином дожигания под высоким давлением достигли передового мирового уровня.
"Без политики "реформ и открытости" не было бы разработки и рождения кислородно-керосиновых двигателей, а также не было бы рождения нового поколения ракет большой тяги", — Лю Чжиран, президент Шестому институту аэрокосмических наук и технологий, сказал: "40 лет политики "реформ и открытости" позволили Шестому институту выйти на мировой уровень и продолжать глобальное развитие ракетной техники "
За последние десятилетия было произведено около 300 запусков ракет-носителей серии "Великий поход", независимо разработанных Китайской корпорацией аэрокосмической науки и технологий, причем 96% из них были успешными. Китай уже имеет возможность запускать космические аппараты на околоземную, геостационарную и окололунную орбиты, а их надежность, адаптивность, успешность, безопасность и точность выведения на орбиту достигли ведущего мирового уровня.
Успешно прошла горячая обкатка первого в Китае высокопроизводительного кислородно-керосинового высотного жидкостного ракетного двигателя большой тяги с задним расположением насоса, разработанный Группой Шестого института Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники(CASC). Этот двигатель может стать дополнительной силовой установкой ракеты-носителя нового поколения. Он использует специальную систему стартового ускорения, также удалось преодолеть такую технически сложную задачу, как запуск кислородно-керосинового двигателя на большой высоте. Удалось уменьшить конструкционный вес ракеты, улучшить её общие характеристики и значительно увеличить её грузоподъёмность. В последнее время удалось увеличить количество типов китайских ракет-носителей нового поколения.
Перевод с китайского - Дмитрий Нагорный 2023©
Приглашаем в группу в ВК - Военная техника НОАК, армий КНДР и Ирана(https://vk.com/plaaf)
Просим поблагодарить Дмитрия Нагорного за написание и подготовку этой статьи, прислав донат на карту 5336690302167103 или по номеру телефона 89093980923 😊
