Le 1er étage S-1C

 

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Le 1er étage de la fusée est appelée S-1C. C'est la première partie du lanceur à fonctionner. Il va permettre au vaisseau de vaincre l'attraction terrestre et de s'élancer à travers l'atmosphère. Le S-1C est la plus grande partie de la fusée, il est fabriqué par Boeing Company. De forme cylindrique, il mesure 42 m de haut pour un diamètre de 10 m. Sa masse équivaut aux ¾ de la masse totale de la fusée, soit 2 246 tonnes (réservoirs pleins). Pour cet étage on trouve 5 réacteurs F1, deux réservoirs principaux, des empennages de stabilisation...

Le S-1C

Sous l'armature, sont installés les réservoirs d'oxygène liquide (LOX) et de kérosène (RP1) nécessaires à la propulsion, ainsi que ceux d'hélium permettant de conserver le comburant à -182 °C. Dans ces réservoirs, sont stocké 642 tonnes de kérosène et 1 471 tonnes d'oxygène.

 


En rouge le réservoir de kérosène RP1 et en bleu celui de d'oxygène. Comme on peut le voir sur la photo ils sont immenses. Le plus petit contient 745 000 L de kérosène, le second lui contient 1 204 000 L d'oxygène .

Les deux réservoirs alimentent par l'intermédiaire de turbopompes les 5 réacteurs de type F1. Ces derniers sont disposés en X ; les 4 externes sont orientables de ± 5,15° tandis que le central est fixe. Ces colosses de 4 tonnes sont à l'image de la fusée. En effet le moteur F1 est le plus puissant jamais fabriqué à ce jour, il mesure 5,79 m de haut pour un diamètre de 3,79 m. Au décollage, chaque tuyère débite 2700 kg d'ergol à la seconde.
La fusée est aussi équipée à sa base d'empennages de stabilisation. Ces ailerons au nombre de 4 permettent comme leur nom l'indique de stabiliser la fusée lors du décollage. On peut assimiler leur fonction à celle des plumes sur une flèche.

 

Les F1 sont colossaux comme on peut s'en rendre compte sur une des trois fusées Saturn 5  exposées aux Etats Unis.

 

Nous avons vu que le premier étage fonctionnait au kérosène et à l'oxygène. Il est d'ailleurs le seul à utiliser ce type d'ergol. On appelle ergol ou propergol le mélange entre le comburant et le carburant. Le premier servant ainsi à la combustion du second. Il existe trois familles d'ergols : les solides, les liquides et les cryogéniques. Dans notre cas nous avons affaire à des ergols cryogéniques.
La réaction entre le kérosène et le dioxygène dans les tuyères peut s'écrire :

2 C12 H26 + 25 O2 --> 24 CO + 26 H2O

Comme on peut le voir cette réaction ne produit que de l'eau et du monoxyde de carbone. Elle va produire de l'énergie en sortant des tuyères. La poussée se calcule grâce à la formule :

P = Qe x Ve [1] P : force de poussée en Newton (N)
Qe : débit massique, débit d'expulsion des ergols en kg/s
Ve : vitesse d'expulsion des gaz en m/s

 

Connaissant le débit massique et la vitesse d'injection d'un réacteur F1, on applique la formule [1].

 

Qe = 2 700 kg/s
Ve = 2 500 m/s

P = Qe x Ve = 6,75 MN

 

La poussée d'un réacteur du 1er étage est de 6,75 MN (MégaNewton) soit 688 tonnes. Si on souhaite connaître la poussée totale des 5 réacteurs on multiplie par 5 ; on obtient 33,75 MN, soit 3 440 tonnes. Cette poussée va rester constante durant tout le temps de fonctionnement du S-1C, c'est à dire pendant 150s ( 2 minutes 30s ).

 

Le S-1C.


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