Гібридний ракетний двигун
Гібридний ракетний двигун (ГРД) — хімічний ракетний двигун, що використовує компоненти палива в різних агрегатних станах — рідкому і твердому. В твердому стані може перебувати як окисник, так і пальне.
Наявність твердого компонента дозволяє істотно спростити конструкцію, що робить ГРД одним з найперспективніших, надійних і простих типів ракетних двигунів. Застосовуються досить поширені окислювачі — рідкий і газоподібний кисень, закис азоту. Паливом може бути будь-яка тверда горюча речовина — ПВХ, бутилкаучук, гума, парафін тощо (заради жарту в передачі «Руйнівники міфів» запустили ракету на закисі азоту і ковбасі[1]).
В СРСР перший політ оснащеної гібридним двигуном експериментальної крилатої ракети, спроєктованої під керівництвом С. П. Корольова у ГВРР, відбувся 23 травня 1934 року.
У Російській Федерації дослідженням і будівництвом ГРД займається Дослідницький центр імені М. В. Келдиша.
На першому приватному космічному кораблі «SpaceShipOne» компанії «Scaled Composites», що піднявся 2004 року на висоту понад 100 км, використовували саме ГРД.
Переваги
Переваги, у порівнянні з рідинними двигунами:
- Простота конструкції (менша кількість трубопроводів і клапанів; відсутність потреби в турбонасосах для невеликих ракет — оскільки рідини значно менше, можливе використання системи продувки або самонапірних окислювачів).
- Простота в обслуговуванні (простіша інфраструктура заправки, часто не потрібна нейтралізація розливів).
- Компактність (у високомолекулярних сполук, що йдуть на паливо, висока густина).
- Можливе додавання в паливо порошку хімічно активних металів для збільшення як питомого імпульсу, так і густини.
Переваги, у порівнянні з твердопаливними двигунами:
- Теоретично вищий питомий імпульс.
- Менша вибухонебезпечність: не вибухає від тріщин у паливній шашці; паливо не чутливе до паразитного електричного заряду і не схильне до самозаймання через нагрів; ракету можна перевозити без окисника і заправляти ним на місці.
- Гнучка керованість: можливі керування тягою, зупинка і запуск (на відміну від твердого палива, горіння якого практично неможливо тимчасово зупинити).
- Екологічність: паливо й окисник часто неотруйні.
Недоліки
Гібридні ракетні двигуни мають свої технічні проблеми:
- В міру вигоряння палива змінюється тяга, а паливо в багатьох конструкціях пронизане каналами, і тому його густина не настільки висока.
- Велика камера згоряння робить двигун нерентабельним для встановлення на великі ракети.
- Двигун схильний до «жорсткого старту», коли в камері згоряння накопичилося багато окисника і при запалюванні двигун дає за короткий час великий імпульс тяги.
- Неможливе дозаправлення (як і в твердопаливних ракет). Залежно від призначення ракети, це може бути або не бути проблемою.
- Для кермування доводиться використовувати додатковий двигун (як і в твердопаливних ракет).
- Неможливо регенеративне охолодження сопла, паливна завіса (як і в твердопаливних ракет).
Під час розробки великих гібридних орбітальних ракет існує проблема з живленням турбонасосів, які підвищують тиск окисника для досягнення високих швидкостей потоку. В рідинній ракеті для цього використовується основна паливна пара, але тверде паливо не може подаватися в двигун турбонасоса.