Китайские космопланы: первые подтверждения реальности разрабатываемых проектов⁠⁠

Несмотря на большое число анонсированных проектов космопланов от частных компаний и государственных корпораций в Китае, реальная работа ведётся лишь по нескольким. Это, прежде всего, амбициозный проект гиперзвукового космоплана Tegnyun, первый полёт которого ожидается в 2030 г. В ноябре было проведено успешное испытание предварительного охладителя для его гиперзвукового двигателя Yunlong. Второй «живой» проект — фактически летающая лаборатория Tianxing-1 от частной Space Transportation для отработки скрамджета XTER и других полезных нагрузок от коммерческих и военных заказчиков на гиперзвуковых скоростях. Кроме того, это военная разработка CSSHQ — китайский аналог X-37B и прототип орбитального бомбардировщика, данные по которому засекречены. И, наконец, пока только концепт туристического космоплана от iSpace, представленный в ноябре 2021 г. на форуме CCAF. В целом, приверженность планов Китая разработке перспективных аэрокосмических систем подтверждает недавний ввод в эксплуатацию новых гиперзвуковых аэродинамических труб.

Ч.1 CASIC/Tegnyun

Амбициозный проект многоразового космоплана Tengyun, стартующего с гиперзвукового самолёта-носителя, разрабатывается государственной корпорацией CASIC. По некоторым данным, сам космоплан будет второй ступенью (длина 20 м, полезная нагрузка 4 т на НОО). Первая ступень представляет собой многоразовый гиперзвуковой самолёт-носитель будет весить 160 тонн, поднимая Tengyun на высоту в 33 км и достигая скорости 7 Мах (1 Мах — скорость звука в воздухе, примерно 1200 км/ч). Сообщается, что первый полёт Tengyun в двухступенчатом варианте (two-stage-to-orbit, TSTO) совершит в 2030 г., а в 2035 г. состоится полёт в одноступенчатом варианте (single-stage-to-orbit, SSTO) с комбинированными двигателями. Таким образом разрабатывается прямая аналогия британского проекта Skylon и советского проекта Ту-2000 (Pro Космос уже писал о них).

В октябре 2021 г. CASIC выпустило короткое анимационное видео по проекту Tengyun. Источник: CNSA Watcher

Для варианта SSTO разрабатывают двигатели комбинированного цикла (турбореактивные/ГПВРД). Основная техническая проблема ГПРВД/скрамджетов — необходимость мгновенного охлаждения потока воздуха, набегающего на сверхзвуковой скорости и достигающего температуры более 1000 °C. К примеру, для двигателя Skylon инженерам британской Reaction Engines удалось провести успешный тест кольцевого предварительного охладителя (охлаждение набегающего потока с более чем + 1000 °C до - 150°C за 0,05 с.) только в 2019 г., примерно после 30 лет с начала разработки над проектом HOTOL. Между тем, в ноябре 2021 г. 31 институт госкорпорации CASIC сообщил, что им также удалось это сделать, проведя не стендовые, а уже лётные испытания ГПРВД Yunlong с комбинированным циклом на скорости в 5 Махов. Остаётся неясным, когда это удалось сделать — либо при последнем запуске летающей лабораторией/скрамджета Tianxing. Либо при испытании гиперзвукового глайдера DF-ZF в октябре 2021 г., наделавшего столько шума на Западе.

ГПРВД Yunlong с предварительным кольцевым охладителем для космоплана Tengyun на стендовых испытаниях. Источник: Sohu

Необходимая часть отработки формы гиперзвуковых аппаратов — аэродинамические трубы. И всю серьёзность планов Китая в разработке проекта космоплана Tengyun подтверждает то, что в ноябре 2021 г. AVIC ARI объявил о завершении калибровочного испытания новой гиперзвуковой аэродинамической трубы FL-64. Её строительство продолжалось 2 года, она имеет диаметр 1 м и способна моделировать физические условия при скоростях от 4 до 9 Махов (температура до 626,85° C, высота до 48 км). FL-64 может работать до 30 с за один тест, что достаточно для симуляции разделения двух тел/сброса оружия. Напомним, что до её создания Китай вынужден был использовать гиперзвуковой тестовый аппарат Tianxing разработки Space Transportation (о нём см. выше). Следующий этап в создании научно-испытательной базы для отработки гиперзвуковых технологий — ввод в эксплуатацию в 2022 г. гиперзвуковой аэродинамической трубы следующего поколения JF-22, предназначенной для моделирования скорости набегающего потока воздуха до 30 Махов.

Гиперзвуковая аэродинамическая труба FL-64 (моделирование физических условий при скоростях 4—9 Махов). Источник: AVIC ARI

Ч2. Space Transportation /Tianxing-1

В августе 2021 г. Space Transportation объявила об открытии инвестиционного раунда серии А на $46,3 млн. Компания работает над несколькими проектами двойного назначения, частично финансируемыми китайскими военными. Наиболее зрелым из них является малый многоразовый аппарат Tianxing-1 (Tian Xing) грузоподъёмностью 100-1000 кг. Фактически это демонстратор технологий, предназначенный для тестирования различного оборудования на гиперзвуковой скорости, который компания предлагает как услугу сторонним компаниям. По оценкам Dongfang Hour, стоимость одного пуска Tianxing-1 составляет около $0,8 млн, что было дешевле строительства и эксплуатации гиперзвуковой аэродинамической трубы на Земле. Аппарат многоразовый, может быть использован 3-4 раза, при собственной стоимости производства каждого аппарата примерно в $1,6 млн (оценки 2019 г., то есть аппарат окупается за два пуска). Российские эксперты сообщали, что в первых двух полётах компания проводила эксперименты в интересах четырех государственных и двух коммерческих заказчиков.

Аппарат весом 3,7 тонн имеет длину 9,1 м и короткие стреловидные крылья размахом 3,1 м. Он стартует вертикально, садится уже горизонтально, при планировании развивая сверхзвуковую скорость более 5 Мах (точно известна лишь скорость, достигнутая при первом тестировании — 4300 км/ч или 3,5 Мах). На заключительном этапе посадки Tianxing использует парашют. В декабре 2021 г. Space Transportation осуществила уже пятый суборбитальный испытательный пуск Tianxing-1-Y5B (SkyWalk). Задача прототипа Tianxing-2 точно такая же, только он больше по размерам и будет способен развивать скорость до 10 Мах. Его первый успешный пуск был осуществлён в августе 2021 г., но фотографий с пуска до сих пор нет.

Первая версия Space Transportation Tianxing-1 — прототип на основе Jiageng-1, разработанный в сотрудничестве с University of Xiamen. Источник: XMU

Поскольку информации по проекту минимум, эксперты склонны считать, что основной полезной нагрузкой при всех запусках Tianxing был специфический скрамджет XTER разработки Xiamen University (Xiamen Turbine Ejector-Ramjet Combined Cycle). Скрамджет (Scramjet) — это англоязычная аббревиатура, соответствующая русской ГПРВД (гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель). XTER относится к специфической схеме скрамджета double waverider, используя два слоя ударных волн – один под брюхом аппарата, второй в воздухозаборнике. Фактически Tianxing служит для XTER разгонным блоком. Прослеживается прямая аналогия с американским проектом скрамджета Boeing X-51/WaveRider, который для этого сбрасывается с борта бомбардировщика B-52.

Вторым проектом компании был двухступенчатый Tianxing-3. Предполагалось, что многоразовый космоплан (увеличенная копия Tianxing-1) будет первой ступенью, с которой уже стартует одноразовая твердотопливная вторая ступень и выводит полезную нагрузку на НОО. Однако в августе 2021 г. Space Transportation опубликовала новый roadmap, на котором Tianxing-3 уже нет. Вероятно, компания переориентировалась на разработку туристического космоплана, перспективы которого остаются туманными (см. соответствующий видеоподкаст Dongfang Hour). Первый прототип такого туристического космоплана Space Transportation планирует показать до конца 2023 г., а первый тестовый полёт провести до конца 2025 г. Компания также имеет планы по разработке «глобального» пассажирского космоплана для дальних суборбитальных гиперзвуковых полётов «точка-точка» (аналог системы Earth to Earth от SpaceX). Первый тестовый полёт планируется совершить в 2030 г.

Предполагаемая эволюция космопланов Space Transportation, от прототипа Tianxing-1 (летает сегодня) к туристическим суборбитальным космопланам. Источник: Space Transportation Co.

Ч.3 Технологический демонстратор CSSHQ и концепт от iSpace

Госкорпорация CASC (China Aerospace Science and Technology Corp) также занимается секретным проектом многоразового космоплана с вертикальным запуском (Long March 2F/2E(A)) и горизонтальной посадкой. Данные по нему засекречены. Известно лишь, что в сентябре 2020 г. был успешно проведён первый полноценный орбитальный запуск и 16 июля 2021 г. — суборбитальный. По всей видимости, речь идёт о китайском военном аналоге X-37B (Pro Космос о нём писал), — технологическом демонстраторе по проекту CSSHQ. Рабочая высота орбиты при первом пуске была 332—348 км с наклонением 50,2°. Есть сведения, что за время своей двухдневной миссии CSSHQ вывел на орбиту небольшой спутник в грузовом отсеке, в 50 км выше секретного американского спутника USA 276. Точные массогабаритные характеристики неизвестны, встречаются лишь оценки массы в 8,5 тонн. Потенциально, собственный ракетоплан воспринимается НОАК, как и американский аналог, в качестве технологического демонстратора орбитального бомбардировщика/систем гиперзвукового оружия, а также универсальной платформы для скрытого запуска разведывательных спутников, ремонта/увода с орбиты своих КА, маневрирования/воздействия на чужие.

Предполагаемый вид технологического демонстратора по проекту CSSHQ

Что касается частной компании iSpace, то в ноябре 2021 г. на форуме CCAF она также показала концепт туристического космоплана. Он будет второй ступенью разрабатываемой сейчас РН Hyperbola-3 на топливной паре Метан/LOX. Космоплан сможет совершать как суборбитальные, так и орбитальные полёты. По планам и срокам, техническим деталям информации нет. Известно лишь, что по планам компании частично многоразовая РН Hyperbola-2 должна совершить первый пуск в 2022 г., но до этого ей предстоит пройти ещё через серию «прыжковых» тестов (Pro Космос писал о iSpace Hyperbola в материале по перспективным многоразовым носителям).

Концепт многоразового туристического космоплана iSpace на базе первой ступени перспективной РН Hyperbola-3. Источник: iSpace