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Le Lockheed CL-400 Suntan

XI. Les essais du P&W 304

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I. Présentation

II. Introduction

III. Les premiers contrats d'études
IV. Le CL-400
V. La production de l'hydrogène
VI. Réservoirs et systèmes
VII. L'hydrogène carburant
VIII. Premiers moteurs à hydrogène
IX. Le P&W J-57 à hydrogène
X. Le P&W model 304
XI. Les essais du P&W 304
XII. Les usines d'hydrogène
XIII. La fin du CL-400
XIV. L'héritage du CL-400
XV. Bibliographie
 

 

Les tests des moteurs 304 ont été effectué au nouveau centre Pratt & Whitney en Floride. Le centre d'essai, toujours en construction en automne de 1957, était le résultat de plusieurs années de planification par les responsables de United Aircraft pour surmonter l'espace limité de leur usine du Connecticut. Les problèmes de la sûreté et du bruit nécessitait un site à l'écart, ainsi que des considérations de dispersion des équipements pour des raisons de la défense. Ceux-ci avaient mené au choix de la floride comme site d'essai.

United Aircraft a acheté une grande région de terre, la présence de marais, et des alligators étant bien adapté au test de nouveaux moteurs hautement confidentiels. Dans les négociations pour le contrat de moteur à hydrogène, les responsables de United Aircraft ont indiqué leur volonté d'investir $20 millions dans les équipements permanents du nouveau centre si l'US Air Force payait tout le matériel mobile, également estimé à $20 millions. 29 Le partage des coûts a été convenus dans le principe, sinon dans les montants exacts, et la construction a débuté. Pendant les travaux initiaux, les alligators étaient une vision commune. 30

Les premiers essais du moteur 304 ont commencé le 11 septembre 1957 en utilisant trois fluides : azote, hydrogène gazeux, et hydrogène liquide. L'azote inerte a été employé pour contrôler l'installation carburant et les machines rotatives, particulièrement les roulements et les joints. La première série de mesure a été faite en octobre; 4 heures de 1/2 ont été enregistrées, y compris 38 minutes avec de l'hydrogène liquide. Le moteur a été retiré pour l'inspection et la révision quand la consommation est devenue excessive. Une fois réinstallée pour une deuxième série d'essais le 20 décembre 1957, aucune panne significative ne s'est produite, mais le moteur a été périodiquement retiré, examiné, révisé et réinstallé. 31

Six séries d'essais ont été faites dans la première partie de juillet 1958 et 5 heures de 1/2 de fonctionnement avec l'hydrogène ont été accumulées. Seul des problèmes mineurs ont été constatés jusqu' au dernier essai, quand il y eu une panne importante des roulements, de la turbine, et de l'échangeur de chaleur. En attendant, un deuxième moteur du même type a été installé sur un banc d'essai jumeau; son premier essai a été fait le 16 janvier 1958. Les essais ont continué sur le deuxième moteur dans la première partie d'avril, avec plus de 10 heures de fonctionnement avec de l'hydrogène. Le moteur a été retiré quand la section basse pression de la turbine a cassée.

Pendant la période de test, Coar et Mulready ont conçu un deuxième modèle du moteur 304, avec un cinquième étage de compresseur ce qui abaissa la consommation spécifique de carburant. Le premier 304-2 a été assemblé à Hartford Est jusqu'au 20 juin 1958 et quatre jours plus tard a été installé au centre d'essai de la Floride. Les essais ont continué pendant un mois, avec 3 1/3 heure de temps de fonctionnement cumulé avec de l'hydrogène avant que le moteur subisse une panne complète de turbine. Il a été retirée pour réparation et renforcement des disques de turbine.

Tandis que ce moteur était en réparation, un moteur 304 (vraisemblablement de la première conception) a été installé et des essais ont commencé mi-aout. Ce moteur a fonctionné d'une manière satisfaisante en septembre et a accumulé plus de 6 heures de fonctionnement avec l'hydrogène. Le tableau 5 montre une comparaison des caractéristiques et des performances des deux versions des moteurs 304. 

Vers la fin de septembre 1958, le moteur 304-2 réparé était de retour sur le stand et a fait un passage court, et un autre moteur 304-2 était en fin d'assemblage à Hartford Est.

 Fig. 45. Ingénieurs principaux de Pratt & Whitney pour le moteur d'avion model 304 et le moteur de fusée RL-10 utilisant l'hydrogène liquide, de gauche à droite : Perry W. Pratt, Richard J. Coar, et Richard C. Mulready. Pratt était ingénieur en chef de P & W pendant le développement des deux moteurs. Coar était ingénieur de projet du moteur 304 et est devenu ingénieur en chef du centre de Floride où le RL-10 a été développé. Mulready a recruté Coar comme ingénieur de projet des 304, est devenu ingénieur de projet du RL-10 en 1958, et ingénieur en chef auxiliaire du centre de Floride en 1961. Pratt s'est retiré; Coar est vice-président pour l'ingénierie; et Mulready est gestionnaire de développement des affaires.


TABLEAU 5 - Caractéristiques des moteurs model 304 de Pratt Whitney

Moteur

Model 304-1

Tests de fonctionnement

Model 304-2

Test de performance

Caractéristiques

Spéc. A6600

Moteur 1

Moteur 2

Spéc. A-6600a

Poussée statique au niveau de la mer :

Newton

55 600

55 422

53 429

60 048

35 028

Kgp

5675

5656

5450

6129

3575

Consommation spécifique kg/N heure

1,10

1,252

1,220

0,900

0,937

Vitesse de compresseur, T/Min

3 600

3 630

3 300

3 600

2 503

Pression de décharge de pompe, atmosphère

-

54

42

-

34

Efficacité globale de turbine

-

-

0,475

-

0,507

 
Note: Le model 304-1 avait 4 étages de compresseur. Le model 304-2 avait 5 étages de compresseur.

Ni l'un ni l'autre n'était destiné à fonctionner encore, en raison de l'abandon du projet Suntan. En tout, les moteurs ont fonctionnés pendant 25 heures de 1/2 avec de l'hydrogène, et toutes les mesures montrait que le développement se poursuivait d'une manière satisfaisante.

 

Sources :

Cette série d'article est la traduction par mes soins d'un article plus général (et très intéressant) de la NASA sur l'emploi de l'hydrogène comme carburant :

LIQUID HYDROGEN AS A PROPULSION FUEL,1945-1959

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