Rocketdyne F-1
El F-1 , comúnmente conocido como Rocketdyne F1, es un motor de cohete desarrollado por Rocketdyne . Este motor usa un ciclo de generador de gas desarrollado en los Estados Unidos a fines de la década de 1950 y se usó en el cohete Saturno V en la década de 1960 y principios de la de 1970. Se utilizaron cinco motores F-1 en la primera etapa S-IC de cada Saturn V, que sirvió como vehículo de lanzamiento principal del programa Apollo . El F-1 sigue siendo el motor cohete propulsor líquido de una sola cámara de combustión más potente jamás desarrollado. [1]
Rocketdyne desarrolló el F-1 y el E-1 para cumplir con un requisito de la Fuerza Aérea de los EE. UU. De 1955 para un motor de cohete muy grande. El E-1, aunque probado con éxito en disparo estático, fue visto rápidamente como un callejón sin salida tecnológico y fue abandonado por el F-1 más grande y poderoso. La Fuerza Aérea finalmente detuvo el desarrollo del F-1 debido a la falta de requisitos para un motor tan grande. Sin embargo, la recién creada Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) valoró la utilidad de un motor con tanta potencia y contrató a Rocketdyne para completar su desarrollo. Los disparos de prueba de los componentes del F-1 se habían realizado ya en 1957. El primer disparo estático de un F-1 de desarrollo en etapa completa se realizó en marzo de 1959. El primer F-1 se entregó a la NASA MSFCen octubre de 1963. En diciembre de 1964, el F-1 completó las pruebas de habilitación de vuelo. Las pruebas continuaron al menos hasta 1965. [2]
Las primeras pruebas de desarrollo revelaron serios problemas de inestabilidad de combustión que a veces causaban fallas catastróficas . [3] Inicialmente, el progreso en este problema fue lento, ya que era intermitente e impredecible. Se observaron oscilaciones de 4 kHz con armónicos a 24 kHz. Finalmente, los ingenieros desarrollaron una técnica de diagnóstico para detonar pequeñas cargas explosivas (a las que llamaron "bombas") fuera de la cámara de combustión, a través de un tubo tangencial ( RDX , C-4 o pólvora negrase utilizaron) mientras el motor estaba en marcha. Esto les permitió determinar exactamente cómo respondió la cámara de funcionamiento a las variaciones de presión y determinar cómo anular estas oscilaciones. Luego, los diseñadores pudieron experimentar rápidamente con diferentes diseños de inyectores de combustible coaxiales para obtener el más resistente a la inestabilidad. Estos problemas se abordaron desde 1959 hasta 1961. Con el tiempo, la combustión del motor era tan estable que amortiguaría la inestabilidad inducida artificialmente en una décima de segundo.
El motor F-1 es el motor cohete de combustible líquido de una sola boquilla más potente jamás volado. El motor de cohete M-1 fue diseñado para tener más empuje, pero solo se probó a nivel de componentes. Además, el RD-170 produce más empuje, pero tiene cuatro boquillas. El F-1 quemó RP-1 ( queroseno de grado cohete ) como combustible y usó oxígeno líquido (LOX) como oxidante. Se utilizó una turbobomba para inyectar combustible y oxígeno en la cámara de combustión.
Un desafío notable en la construcción del F-1 fue el enfriamiento regenerativo de la cámara de empuje. El ingeniero químico Dennis “Dan” Brevik se enfrentó a la tarea de garantizar que el diseño preliminar del haz de tubos y el colector de la cámara de combustión producido por Al Bokstellar se enfriaría. En esencia, el trabajo de Brevik era "asegurarse de que no se derrita". A través de los cálculos de Brevik de las características hidrodinámicas y termodinámicas del F-1, él y su equipo pudieron solucionar un problema conocido como "inanición". Esto es cuando un desequilibrio de la presión estática conduce a "puntos calientes" en los colectores. El material utilizado para el haz de tubos de la cámara de empuje F-1, las bandas de refuerzo y el colector fue Inconel-X750, una aleación refractaria a base de níquel capaz de soportar altas temperaturas. [4]
en el Centro Espacial Kennedy