MOTEURS H-I

Le projet de moteur H-1 a été lancé en septembre 1958. La mission principale de ce projet est de poursuivre le développement d'un système de moteur fiable comme unité de propulsion de base pour l'étage S-IB des véhicules Saturn IB dans le cadre des programmes Apollo et Apollo Applications.

C'est un moteur-fusée biergol (LOX/RP-1) calibré à poussée fixe et à cycle ouvert. Il est dérivé de celui équipant le missile Navaho, on l'utilisa seul (dénomination S-3D) dans les premiers étages des lanceurs Thor Delta et Jupiter. A partir de là, il a été grandement simplifié et amélioré pour être utilisé dans le premier étage du lanceur Saturn I et IB. Il est utilisé par groupe de huit sur tout les étages S-I et S-IB. Deux modèles du moteur-fusée H-1 sont utilisés dans la grappe de huit moteurs des véhicules Saturn. H-1C est la désignation du modèle des quatre moteurs fixes intérieurs. H-1D est la désignation du modèle des quatre moteurs extérieurs à cardan. Fondamentalement, les caractéristiques physiques des deux modèles sont identiques, à l'exception du système d'échappement et du matériel de fixation au véhicule. La principale différence du système d'échappement est la sortie des gaz d'échappement. Les moteurs H-1C sont dotés d'un conduit d'échappement incurvé pour évacuer les gaz de la turbine, tandis que les moteurs H-1D utilisent un aspirateur périphérique sur la chambre de poussée du moteur pour contrôler le flux de gaz d'échappement de la turbine, les rejetant dans la chambre à combustion. Le H-I a précédé le moteur F-I, qui lui a été utilisé sur le lanceur Saturn V.

Comparaison entre le moteur original S-3D et le moteur H-1. Le S-3D a été simplifié et amélioré pour servir de base au moteur-fusée H-1 destiné au lanceur Saturn I. L'une des modifications consiste à déplacer la plupart des composants du moteur, y compris les turbopompes, sur la chambre de poussée elle-même. En plaçant les turbopompes du même côté du bloc de cardan que la chambre de poussée, il est possible d'utiliser des conduits haute pression beaucoup plus courts et moins flexibles. Image originale de Dave Christensen, cleanup par heroicrelics, traduction par Apolloman

Comparaisons extérieures entre les moteurs H-1C et H-1D

Spécifications du H-1 :

Application : Saturn I (premier étage S-1).
Premier vol : 1961.
Masse à vide (moteur intérieur) : 830,07 kg.
Masse à vide (moteur extérieur) : 952,54 kg.
Longueur : 2,68 m.
Diamètre maximum : 0,8 m.
Oxydant (comburant) : oxygène liquide (LOX), délivré à 210L/s (3330 gallons US /min).
Carburant : RP-1 (kérosène), délivré à 132 L/s (2092 US gal/min).
Rapport de mélange : 2,23±2%.
Poussée : 200 000 lbf (890 kN).
Impulsion spécifique : 255 s SL, 289 s vac.
Rapport d'expension : 8:1.
Pression de la chambre de combustion : 633 psia.
Temps de combustion : évalué à 155 s.

Les moteurs intérieurs H-1C qui n'intègrent pas la modification MD37 et les moteurs extérieurs H-1D qui n'intègrent pas la modification MD30 ont une poussée nominale de 890 kN (200 000 lbf) au niveau de la mer. Les moteurs intérieurs H-1C intégrant la modification MD37 et les moteurs extérieurs H-1D intégrant la modification MD30 ont une puissance nominale au niveau de la mer de 912 kN (205 000 lbf) de poussée. La chambre de poussée est montée sur cardan, elle est refroidie par régénération avec du carburant et son taux d'expansion à la tuyère d'échappement est de 8:1.

Bon à savoir : Aprés son arrêt, le H-1 ne peut plus être remis en marche en vol, parce que certains des composants exigés pour la séquence de démarrage sont non-réutilisables.Un redémarrage nécessitera, outre le ré-approvisionnement des ergols, le remplacement du générateur de gaz à propergol solide, des initiateurs, des allumeurs, de la cartouche d'hypergol et de la vanne de contrôle de fermeture de la vanne principale LOX.

En particulier, le H-1 est mis à feu par un générateur de gaz à carburant solide (SPGG ou Solid Propellant Gas Generator), qui est essentiellement une petite fusée à poudre et qui doit être remplacé après chaque mise à feu.
Pour mettre en marche le moteur H-1, une tension de 500V AC est appliquée au SPGG, ce qui permet de mettre à feu le combustible solide qu'il contient. Cette combustion produit un gaz chaud qui s'accumule jusqu'à atteindre une pression de 600-700 psi, après quoi un diaphragme d'éclatement le relache dans la turbine ce qui entraine la turbopompe. Cette procédure amorce le processus de pompage du carburant (RP-1) et du comburant (LOX) dans le moteur, les gaz chauds du SPGG fournissent l'énergie initiale exigée pour mettre à feu le mélange RP-1/LOX. Une fois que le carburant et l'oxydant sont pompés et brûlent, le processus est autonome jusqu'à la l'arrêt du moteur.

Les principales sous assembles de ce moteur sont : la chambre de poussée, le générateur de gaz, la turbopompe, les valves à propergoles et le sous système d'allumage.

Les ergols, l'oxygène liquide et le carburant RP-1, sont fournis à la chambre de poussée par une turbopompe. Un générateur de gaz, utilisant les mêmes ergols que la chambre de poussée, alimente la turbopompe.