Не так давно я написал статью Похожий КВТК Японии, но для Ангары А5В. Разгонные блоки(РБ), работающие на кислороде и водороде для 2-х ступеней сейчас в приоритете и у Китая. Но в приоритете так же технологии и исследовательские работы по РБ. Также примечательно, что мировое инженерное сообщество в большинстве своем не делает КВРБ 2 ступеней полностью разных размеров. А пользуется мировой практикой и годами выработанной научно-исследовательской базой по похожим разгонным блокам . Так легче анализировать аварийные ситуации и неполадки в КВРБ. Также можете почитать мою статью про технологии РКЦ Прогресс Блока Ц РН Энергия.
Условные сокращения и расшифровки:
1) ШИАТМ - Шанхайский институт аэрокосмического точного машиностроения.
2) ШУЦ - Шанхайский университет Цзяо Тонга (транспорта) - Shanghai Jiao Tong University
3) КВТК -кислородно-водородный тяжелого класса.
4)КВРБ-кислородно-водородный разгонный блок.
5) РБ -разгонный блок.
В конце прошлого века ШИАТМ совместно с ШУЦ создал первую в Китае роботизированную систему сварки днища баков 1 ступени CZ-4B. Как для меридиальных, так и экваториальных сварных швов. См. фото 1.
С 2003 года ШИАТМ проводит систематические исследования по сварке алюминиевых сплавов трением с перемешиванием и одновременно проводит исследования по технологии ультразвукового контроля с фазированной антенной решеткой. В ноябре 2007 года было внедрено оборудование для сварки трением с перемешиванием продольного шва секции цилиндра бака, и был изучен процесс сварки трением с перемешиванием продольного шва кольцевых секций из алюминиевых сплавов LD10 и 2219.
20 ноября 2011 года в Центре запуска спутников Цзюцюань состоялся успешный запуск ракеты-носителя CZ-2D Y19 с использованием технологии сварки трением с перемешиванием. И не боюсь предположить, что такой же принцип технологии и создания колец и сварки днищ в Китае используется и до сих пор.
Технология плазменной дуговой сварки с переменной полярностью.
В китайских баках CZ-5 (см рис. 1), CZ-6 и других ракет-носителей нового поколения используется материал из алюминиевого сплава 2219, который обладает хорошей свариваемостью. Но самая большая проблема заключается в пористости во время этой сварки. Для этого ШИАТМ внедрил комбинацию системы плазменной дуговой сварки с переменной полярностью и технологии роботизированной сварки. Было это сделано с целью проведения систематического исследования процесса вертикальных восходящих швов для небольших отверстий ( так называемых петлевых швов).
На фото 6. представлена технология двусторонней лазерной синхронной автоматической сварки в среде защитного газа -аргона. Внутри присоединяемого кольца присутствует кольцевая желтая ферма с внутренним диаметром 2,5 м.
С увеличением диаметра и тяги ракеты CZ-5 (см. рис. 1) толщина решетки цилиндрической секции резервуара для хранения соответственно увеличивается. Отсюда ШИАТМ в 2019 году внедрил технологию двусторонней лазерной синхронной сварки (LASER-MIG), чтобы добиться эффективной и высококачественной сварки сайдинга из алюминиевого сплава.
Центральная ступень Long March 5.
Центральная ступень состоит:
Из 2 баков нижней ступени (см рис. 1 и фото 7):
1)Желтый это бак водорода. Диаметр 5 м.
2)Синий - это бак кислорода. Диаметр 5 м.
И верхней ступени КВРБ (фото. 8):
3) Желтый водородный бак. Диаметр 5 м.
4) Синий - это бак кислорода. Диаметр примерно 3.35 м.
Высота нижней ступени 31 м. Из низ метров 20 примерно водородный бак и метров 8 кислородный. Остальные 3 м. это моторные секции и дополнительные кольца. Высота китайского КВТК согласно рис. 1. составляет 13,45 м. Это значительно больше КВТК Японии. У японского высота около 10 м. Далее у китайской LM-5 идет обтекатель высотой 12,5 м.
Схема китайского водородного двигателя YF-75D очень проста. И для многих читателей может показаться, что водород с кислородом это шаг вперед. Но давайте изучим и взглянем на схему китайского двигателя. См. рис. 1. Что же в нем уникального?
Не обращайте внимание, что цвет у схемы китайского YF-75D перепутан. Желтым показан кислород. Синим показан водород. Стартовое рабочее тело для запуска расположено в поз 17а и 17b. Первоначальное Давление в турбонасос окислителя 11 подается от баков гелия (см тонкие линии на схеме). Газогенератор работает от желтого кислорода. Поджиг и старт осуществляется через отсос кислорода посредством открытия кислородного клапана 5 и открытия водородного клапана 9 смешения его с частью водорода внутренней стенки сопла (см. рис 2 сопла). Водород поднимается по стенке сопла. В верхней смесительной головке смешивается с кислородом. Затем при помощи икры воспламеняется. После выхода на режим стартовой тяги происходит температурная стабилизация турбины водорода. Далее получая необходимый отсос горячего газа турбины крутятся самостоятельно.
Почти такой же принцип работы и у двигателя Y-77, который стоит у них на нижней ступени центрального блока. Чтобы не заморачиваться с температурами китайцы видимо сделали все просто. Всю жидкость водородного бака диаметром 5 м и высотой почти 20 м. А это не мало -390 м3 жидкого водорода. Прогоняют через газогенератор на воспламенение и на заполнение стенки сопла к смесительной головки камеры.
Кислород же тратят экономно (см. рис. 2). Его заполняют по нижней желтой тонкой магистрали к газогенератору воспламенения. Затем горячий газ по 2-ой оранжевой магистрали после воспламенения с водородом раскручивает горячими газами 2 турбины: водорода и кислорода. Далее газообразная смесь чистого водорода с малыми примесями кислорода просто выбрасывается через дополнительную трубу справа.
Источники:
1) Неполный Список китайских ракет корпорации CASC
2) КВТК Японии