Moteur-fusée F-1

Le F-1 était un puissant moteur-fusée conçu par Rocketdyne et équipant le lanceur américain Saturn V. Cinq moteurs F-1 étaient utilisés sur le premier étage de Saturn V, développant chacun une poussée de 6, 7 MN.

Le F-1 est un moteur-fusée utilisant des ergols liquides : de l'oxygène liquide (LOX) et du kérosène (RP-1).

Historique

Les origines du F-1 remontent à 1955, quand la compagnie Rocketdyne se vit confier par l'USAF, la réalisation d'un puissant moteur-fusée d'une poussé de 4, 450, 000 Newtons. Dès le début, le développement du moteur progressa rapidement et en 1957, Rockedyne produisait déjà une analyse détaillée de la chambre de combustion et débutait les essais sur certaines composantes du moteur. En 1958, le projet fut abandonné par L'USAF qui considérait cette fusée comme étant trop puissante pour ses besoins. La NASA, qui dès sa création en 1958 suivait de près le développement du F-1, décida de poursuivre le projet et en 1959, renouvela le contrat avec Rocketdyne pour continuer son développement et en augmenter sa poussé à 6.7 millions de Newtons.

La conception d'un moteur-fusée d'une telle puissance (la poussée du futur F-1 allait surpasser de loin tout ce qui a été réalisé dans ce domaine) représentait alors un véritable défi pour les ingénieures de Rocketdyne. Un défi technique que devaient relever les Américains dans l'objectif de mettre en orbites des charges plus lourdes et ultimement, envoyer un homme sur la lune avant les Soviétiques.

Pour obtenir un moteur géant d'une grande fiabilité (exigence essentielle pour un moteur destiné aux vols habités) et mener ce projet à terme le plus rapidement envisageable, les concepteurs décidèrent d'utiliser une approche conservatrice dans l'élaboration du moteur et choisirent, quand cela était envisageable, des mécanismes et des concepts ayant déjà fait leurs preuves. A titre d'exemple, le choix des ergols se porta sur des substances déjà bien maîtrisées à l'époque, soit l'oxygène liquide et le RP-1. Malgré l'adoption de cette approche prudente facilitant la simplicité de conception, le développement du F-1 allait rencontrer un problème majeur.

En effet, dès les premiers véritables tests de mise à feu dans les années 1959-1960, apparurent de sérieux phénomènes d'instabilité de combustion qui pouvaient entraîner la destruction du moteur. Le personnel de Rocketdyne et de Marshall, aidé de plusieurs spécialistes en provenance des milieux universitaires et industriels, mis près 7 ans à résoudre ce problème intermittent et imprévisible. Les ingénieurs développèrent une technique particulièrement efficace qui consistait à faire exploser des petites charges (nommées bomb's) dans la chambre de combustion durant les tests de mise à feu. Ceci leur permirent d'étudier avec précision la réponse de la chambre aux variations de pression et d'expérimenter divers modèles d'injecteurs en conditions d'instabilité. Après plusieurs années de recherches, la combustion devint tellement stable qu'une instabilité induite artificiellement était amortie en moins de 1/10ème de seconde.

Le 6 septembre 1966, le F-1 recevait sa complète qualification pour les vols habités.

Liens externes

• (en) NASA SP-4206 Stages to Saturn - the official NASA history of the Saturn launch vehicle
• (en) Combustion instability analysis and the effects of drop size on acoustic[pdf]
• (en) The Heart of the Matter

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