¿Los motores Apollo F-1 ganaron peso durante el vuelo?

La diferencia en los pesos del motor se debe al propulsor atrapado. Refiriéndose al Manual de Vuelo de Saturno V para SA-503 , Figura 2-21, podemos ver que el propelente residual en los 5 motores es de 2160 lbs LOX y 6585 lbs RP-1. Al dividir la suma de estos números (8745) por 5, obtenemos una masa de hélice atrapada por motor de 1749, que probablemente sea lo suficientemente cercana a las 1680 lb/motor que se muestran en el gráfico anterior.

He reproducido la tabla apropiada para su conveniencia a continuación.

La diferencia de peso se debe a los propelentes residuales en el motor. El motor no puede funcionar en seco, principalmente por dos razones.

La primera razón son los cojinetes de las turbobombas. Necesitan ser enfriados constantemente por el fluido bombeado. Debido a que se trata de un Motor LOX-Kerosene, el enfriamiento se realiza con Kerosene, como se puede ver en la página 11 (p.25 del pdf) de este documento:

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19750012398.pdf

El sello de barrera está claramente marcado y ubicado en el lado de oxígeno de los cojinetes. En el queroseno, un cojinete sobrecalentado puede causar todo tipo de dolores de cabeza, como estrés térmico y, como resultado, pequeñas astillas que podrían desgarrar algo aguas abajo.

En los motores de hidrógeno-oxígeno, por otro lado, las bombas de oxígeno e hidrógeno están en ejes separados, porque la menor densidad del hidrógeno significa que se necesita una mayor velocidad de rotación. En ese caso, los cojinetes de la bomba LOx se enfrían con oxígeno líquido y el funcionamiento en seco es desastroso. La bomba se encenderá muy rápidamente. Esto sucedió una vez en un banco de pruebas para los rodamientos SSME. Observe la fuente de miedo en la página 25 de este pdf:

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100023061.pdf

La segunda gran razón que me viene a la mente es el enfriamiento regenerativo. Independientemente de los propulsores y la presión que utilice, la temperatura de combustión es mucho mayor que la temperatura de supervivencia de la pared de la cámara. En el F1, la cámara se enfría con el combustible y la extensión de la boquilla se enfría con una película de escape de turbina descargada.

Cuando el motor se apaga cerrando las válvulas directamente aguas abajo de las bombas, el combustible queda estancado en los tubos de enfriamiento porque no hay nada que lo empuje hacia adelante.

Es posible purgar los canales usando un gas inerte, pero luego los tubos se llenarían de gas, mientras el motor aún arde, lo que posiblemente provoque una parada sucia. Probablemente no sea una explosión, ya que los canales de enfriamiento ahora están llenos de gas inerte, por lo que quemarse no será un gran problema. Sin embargo, la complejidad adicional probablemente no valga la pena, especialmente para una primera etapa.

En cuanto a la extensión de la boquilla, el requisito de enfriamiento no es tan alto aquí y, para empezar, se enfría con gas. Cuando las válvulas principales se cierran, el generador de gas se drena rápidamente de propulsores y se detiene el enfriamiento de la extensión de la boquilla. Pero como la cámara de combustión se apaga al mismo tiempo, no es probable que esto cause ningún problema.