Le NAA 75-110 est un moteur-fusée à ergols liquides produits par Rocketdyne, à l’époque une filiale de North American Aviation (NAA), dans les années 1950 pour équiper les missiles balistiques PGM-11 Redstone et ses dérivés. Il dérive du moteur-fusée XLR-43-NA-1, équipant les missiles Navaho, dérivant lui-même du moteur-fusée 39 du V2. Le premier vol du moteur-fusée (en version A-1) a lieu sur le premier lancement du PGM-11 Redstone RS-1 en 1953, et son dernier vol a lieu en 1967, lors du dernier vol du Redstone Sparta, ce qui lui fait une carrière de plus de .
Les moteurs-fusées NAA 75-110 ont ainsi permis de propulser le premier missile américain à courte portée, de mettre en orbite le premier satellite américain Explorer 1, sur le dérivé du Redstone Juno I, de propulser Mercury-Redstone, qui a permis les premiers vols suborbitaux d'un Américain dans l’espace (dans le cadre du programme Mercury) et également de mettre en orbite le premier satellite australien, WRESAT, sur le Redstone Sparta.
Les NAA 75-110 sont des moteurs-fusées à cycle générateur de vapeur, d'une puissance allant à plus de de poussée pendant plus de , en brûlant un mélange d’oxygène liquide et d'alcool éthylique.
Historique
Le moteur 39a vignette|Moteur 39a du V2, avec une partie du moteur coupée, permettant de voir l'intérieur|gauche Les origines du 75-110 A remontent à la conception des missiles V2, équipés d'un moteur-fusée 39, produisant de poussée. À la suite de la défaite des Allemands lors de la Seconde guerre mondiale, les alliés récupèrent la technologie des V2 et les ingénieurs allemands du V2 sont exportés aux États-Unis dans le cadre de l'opération « Paperclip », et collaborent avec l'armée. À partir du 39, North American Aviation (NAA) extrapole le 39a, pour équiper ses missiles de croisière du projet Navaho. Le moteur fusée est baptisé XLR-41-NA-1, et peu de temps après, évolue en XLR-43-NA-1, un moteur-fusée brûlant de l’oxygène liquide / alcool éthylique coupé à de l'eau. Le moteur-fusée peut aussi être désigné par NAA Rocketdyne 75-65, signifiant que le moteur-fusée produit pendant . Ce moteur-fusée plus performant, avait la moitié de la masse d'un 39a, et une puissance accrue de 34% (). Aussi, la complexité des conduites d'oxygène liquide fut simplifiée, un injecteur à plaque plate et une chambre de combustion de forme conique dans le XLR-43-NA-1 (alors qu'elle était sphérique dans le 39a) réduisent les coûts de fabrication. Une section de buse divergente à 15 ° à côté droit a été conservée. Le XLR-43-NA-1 possède une turbopompe entraînée par de la vapeur à haute pression générée en décomposant du peroxyde d'hydrogène avec des pastilles de permanganate de potassium dans le générateur de vapeur. Ce moteur a été l’ancêtre de tous les moteurs-fusées de Rocketdyne (à l'époque une division de North American Aviation). Le refroidissement de la chambre de poussée et du film de buse se fait par des jets de carburant de l'injecteur au-lieu des anneaux de trous plus complexes utilisés sur le 39a. Cette nouvelle chambre de poussée unique, avec son injecteur plat, causait une instabilité de combustion dans un premier temps, comme le 39a, ce qui sera finalement résolu, acquérant une expérience qui serait d'une grande utilité à l'avenir pour les ingénieurs.
Un moteur-fusée pour le Redstone vignette|Le missile PGM-11 Redstone gauche|vignette|Le XLR43-NA-1 et le NAA 75-110 A. Les ingénieurs allemands récupérés lors de l'Opération Paperclip ont dû concevoir une extrapolation du V2 pour équiper l'armée américaine de missile à courte portée. Naquit le PGM-11, qui recevra son surnom de « Redstone », car il fut testé à la base Arsenal de Redstone. Pour la motorisation, les ingénieurs de Redstone doivent acquérir un moteur de fusée avec une poussée de lbf qui fonctionne pendant . La Guided Missile Development Division (GMDD) a alors demandé d'acquérir le XLR-43-NA-1 de la NAA, qui ne fonctionne que pendant . Le contrat conclu le , d'un montant de et prévoyant d'efforts de recherche et développement, obligeait North American Aviation à modifier la conception et les caractéristiques de performance du moteur XLR43-NA-1 afin de suivre les exigences de la GMDD. La NAA est également sollicitée pour concevoir deux prototypes, désignés NAA 75-110. Le , la demande pour un prototype augmenta de dix-sept autres .Un supplément du "prévoyait que l'entrepreneur mènerait un programme d'ingénierie et de développement pour améliorer la conception, la fiabilité, l'entretien, les caractéristiques de maniement et les performances du moteur-fusée; et de fournir des analyses, des modifications de conception, la fabrication du matériel d'essai, et des tests de développement ". Le contrat atteignait le . L'amélioration des caractéristiques de performance et des composants du moteur NAA 75-110 a abouti à la création de sept types différents de moteurs pour la recherche et le développement de missiles. Désignés A-1 à A-7, chaque type de moteur différent avait les mêmes procédures d'exploitation de base et a été conçu pour les mêmes caractéristiques de performance que tous les autres moteurs NAA 75-110. Chaque type ne différait des autres que par des modifications de divers composants. De plus, les sept types de moteurs étaient interchangeables, car seules des modifications mineures de la tuyauterie étaient nécessaires pour accoupler le moteur au missile. Sur les 19 moteurs achetés dans le cadre de ce contrat, la Division du développement de missiles guidés en a utilisé 12 pour tester en vol les missiles autorisés dans le cadre du programme accéléré « Keller ». Elle a utilisé les sept autres pour des opérations importantes telles que la maintenance, l'expédition et les tests de stockage. ont également été utilisés pour tester le matériel d'inspection et pour les anciens inspecteurs. Leur utilisation dans les essais d'incendie statique a non seulement fourni des données d'incendie utiles, mais a également testé l'équipement de manutention des matériaux et la nouvelle tournée d'essai de tirs statiques.
Les quatre premières versions du prototypes, NAA Rocketdyne 75-110 A-1, 2, 3 avait les mêmes procédures opérationnelles de base et a été conçu pour les mêmes caractéristiques de performance, les modèles ne différant que par les modifications des divers composants..
Versions
A-1 (1953 - 1954)
Le A-1 est la première version prototype. Son premier vol a eu lieu sur le premier PGM-11 Redstone, numéro de série RS-01, le . Et son dernier vol est sur le PGM-11 Redstone RS-02 le . centré|vignette|Premier vol du A-1 sur PGM-11 Redstone RS-01, .
A-2 (1954)
Le A-2 est la seconde version prototype. Son premier vol à lieu le sur le PGM-11 Redstone RS-03. Dès l’allumage du moteur-fusée, l’injecteur s’est immédiatement grillé. À la différence du A-1, l’A-2 introduit un inducteur de pompe à oxygène liquide ajouté pour éviter la cavitation (qui perdura à partir du A-2).
A-3 (1955)
Premier vol du A-3 le , sur le PGM-11 Redstone RS-08, et dernier vol du Jupiter-A RS-12 le .
A-4 (1956 - 1958) Premier vol du A-4 sur RS-18 le . Le premier modèle a volé sur Redstones construit par Chrysler Corporation Missile Division. Il introduit du contrôle de suralimentation de la pression relative, puis du contrôle de la surpression absolue, ainsi que de la première utilisation du carburant Hydyne au lieu de l'alcool éthylique. Un jour, Wernher von Braun est venu inspecter le moteur-fusée, qui était à sa quatrième génération (A-4). von Braun "a pensé que c'était tout simplement génial", car le moteur-fusée partage la même designation que le A-4, acronyme d’Aggregat 4, l’autre nom du missile balistique de von Braun, le V2..
Le A-5 ne volera jamais.
A-6 (1957 - 1958)
Utilisé à partir du , le A-6 a équipé les missiles PGM-11 Redstone de la génération de Block I.
A-7 (1958 - 1967)
Utilisé à partir du , le A-7 est la version finale de la gamme, mais également le plus iconique. Il a équipé les missiles PGM-11 Redstone de la génération Block II, et également sur le Mercury-Redstone. Après la création de la NASA peu après le succès d’Explorer 1, l’agence lance le programme Mercury. L’objectif est d’envoyer les Américains dans l’espace en premier avant l’URSS. Il est envisagé d’utiliser le missile Atlas pour l’envoi des astronautes, mais il s’est avéré qu’il était très dangereux, à la suite des multiples explosions aux vols tests du Atlas modifié. Contrainte par la dangerosité du Atlas, la NASA doit s’approprier un missile qui a fait ses preuves. Le Redstone est un parfait candidat : c’est lui qui a permis la mise en orbite du premier satellite américain Explorer 1. L’inconvénient est que les Redstone ne sont pas assez puissants pour la mise en orbite d’un humain. Il est décidé de sélectionner le Redstone. Mais l'utilisation du A-6 du Jupiter-C, qui est en cours de remplacement sur les missiles Redstone les plus récents par le A-7, est écartée par l'Armée de terre (US Army), pour éviter les complications potentielles et les concepteurs utilisent le A-7 pour propulser le lanceurThe Mercury-Redstone Project, .. Le Mercury-Redstone possédant un réservoir allongé, il est contraint de rajouter un réservoir de peroxyde d’hydrogène supplémentaire. Finalement, Mercury-Redstone permet les premiers vols suborbitaux américains, avec le A-7.
Le , une bombe atomique transportée par un de ces missiles explose à une altitude de lors de l'essai Teak.
Caractéristiques techniques globales vignette|Schéma simplifié d'un A-7 :
1 Conduit d’arrivée d'oxygène liquide 2 Conduit d'arrivée de l'alcool éthylique 3 Réservoir de peroxyde d'hydrogène 4 Générateur de vapeur 5 Turbopompes 6 Valve d'oxygène liquide 7 Conduit d’échappement de vapeur 8 Conduit de carburant 9 Chambre de combustion 10 Charge pyrotechnique |gauche|248x248px
Le moteur-fusée 75-110 A est un moteur-fusée à ergols liquides à cycle générateur de vapeur, contrairement aux autres moteurs-fusées utilisant généralement un générateur de gaz, produit en brûlant une partie des ergols. Il brûle un mélange d'oxygène liquide et d'alcool éthylique coupé à hauteur de 25 % avec de l'eau avec un ratio de mélange de 1,354 pour 1. L'impulsion spécifique varie en fonction des modèles. Il pèse à sec et il est haut de pour un diamètre maximum de . Sa poussée est de au niveau de la mer et de dans le vide. La pression dans la chambre de combustion est de 26 bars. Le rapport de section de la tuyère est de 3,61. La durée de fonctionnement est de . Il était principalement réalisé en acier, et comportait une construction à double paroi. Le carburant servait à refroidir avant d'être injecté dans la chambre de combustion. Le moteur-fusée utilisait un injecteur à face plate avec un modèle d'injecteur à triplet, avec deux flux de carburant frappant chaque flux d'oxydant, simplifiant grandement la plomberie du moteur comparé au 39a du V2.
L'Armée de Terre américaine a testé une version du moteur utilisant des ergols plus performant (poussée accrue de 10 %) en remplaçant l'alcool par de l'Hydyne, un mélange de UDMH et de DETA. Mais cet ergol trop toxique ne fut utilisé uniquement sur les lancements de lanceurs Juno I.
Allumeur pyrotechnique