Eine hybride Rakete ist eine Rakete mit einem Rakete-Motor, der Treibgase in zwei verschiedenen Staaten der Sache - ein fester und ander entweder Benzin oder Flüssigkeit verwendet. Das Hybride Rakete-Konzept kann zurück mindestens 75 Jahre verfolgt werden.

Hybride Raketen stellen Vorteile sowohl gegenüber flüssigen Raketen als auch gegenüber festen Raketen besonders in Bezug auf die Einfachheit, Sicherheit aus und kosten. Weil es fast für den Brennstoff und das Oxydationsmittel unmöglich ist, vertraut gemischt zu werden (verschiedene Staaten der Sache seiend), neigen hybride Raketen dazu, gütiger zu scheitern, als Flüssigkeiten oder Festkörper. Wie flüssige Raketen und verschieden von festen Raketen können sie leicht geschlossen werden und sind einfach mit der Kehle fähig. Der theoretische spezifische Impuls Leistung von Hybriden ist allgemein höher als Festkörper und zu Kohlenwasserstoff-basierten Flüssigkeiten grob gleichwertig. so hoch wie 400s ist in einer hybriden Rakete mit metalized Brennstoffe gemessen worden. Hybride Systeme sind ein bisschen komplizierter als Festkörper, aber die bedeutenden Gefahren der Herstellung, des Verschiffens und des Berührens von Festkörpern gleichen die Systemeinfachheitsvorteile aus.

Grundlegende Konzepte

In seiner einfachsten Form besteht eine hybride Rakete aus einem Druck-Behälter (Zisterne), die das flüssige Treibgas, der Verbrennungsraum enthält, der das feste Treibgas und eine Klappe enthält, die die zwei isoliert. Wenn gestoßen gewünscht wird, wird eine passende Zünden-Quelle im Verbrennungsraum vorgestellt, und die Klappe wird geöffnet. Das flüssige Treibgas (oder Benzin) fließt in den Verbrennungsraum, wo es verdunstet und dann mit dem festen Treibgas reagiert wird. Verbrennen kommt in einer Grenzschicht-Verbreitungsflamme neben der Oberfläche des festen Treibgases vor.

Allgemein ist das flüssige Treibgas das Oxydationsmittel, und das feste Treibgas ist der Brennstoff, weil feste Oxydationsmittel das problematische und niedrigere Durchführen sind als flüssige Oxydationsmittel. Außerdem berücksichtigt das Verwenden eines festen Brennstoffs wie HTPB oder Paraffin die Integration von energiereichen Kraftstoffzusätzen wie Aluminium, Lithium oder Metall hydrides.

Allgemeine Oxydationsmittel schließen gasartigen oder flüssigen Sauerstoff oder Stickoxyd ein.

Allgemeine Brennstoffe schließen Polymer wie Polyäthylen, quer-verbundener Gummi wie HTPB oder sich verflüssigende Brennstoffe wie Paraffin ein.

Eigenschaften

Hybride Rakete-Motoren stellen einige offensichtlich sowie einige feine Vorteile gegenüber Flüssig-Kraftstoffraketen und festen Raketen aus. Eine kurze Zusammenfassung von einigen von diesen wird unten gegeben:

Vorteile im Vergleich zu bipropellant flüssigen Raketen

• Mechanisch einfacher - verlangt nur ein einzelne flüssige Treibgas, das auf weniger Sondieren, weniger Klappen und einfachere Operationen hinausläuft.
• Dichtere Brennstoffe - Brennstoffe in der festen Phase haben allgemein höhere Dichte als diejenigen in der flüssigen Phase
• Metallzusätze - reaktive Metalle wie Aluminium, Magnesium, Lithium oder Beryllium können ins Kraftstoffkorn leicht eingeschlossen werden, das spezifischen Impuls vergrößert

Vorteile im Vergleich zu festen Raketen

• Höher theoretischer erreichbarer
• Weniger Explosionsgefahr - Vorantreibendes Korn, das von in einer Prozession gehenden Fehlern wie Spalten toleranter

• Kontrollierbarer - sind Anfang/Halt/Wiederanfang und das Drosseln alle mit passendem Oxydationsmittel Kontrolle erreichbar
• Sichere und nichttoxische Oxydationsmittel wie flüssiger Sauerstoff und Stickoxyd können verwendet werden
• Kann zur Seite in einer gütigen Form transportiert und mit dem Oxydationsmittel entfernt sofort vor dem Start geladen werden, Sicherheit verbessernd.

Nachteile von hybriden Raketen

Hybride Raketen stellen auch einige Nachteile im Vergleich zu flüssigen und festen Raketen aus. Diese schließen ein:

• Verhältnis-Verschiebung des Oxydationsmittels zum Brennstoff ("O/F Verschiebung") - mit einem unveränderlichen Oxydationsmittel-Durchfluss wird sich das Verhältnis der Kraftstoffproduktionsrate zum Oxydationsmittel-Durchfluss als ein Korn Rückwärtsbewegungen ändern. Das führt zu unter der Spitze liegender Operation aus einem chemischen Leistungsgesichtspunkt.
• Niedrige Rate des rückwärts Gehens (Rate, an der die feste Phase zurücktritt) Brennstoffe steuert häufig Mehrfachanschlusskraftstoffkörner. Mehrfachanschlusskraftstoffkörner haben schlechte volumetrische Leistungsfähigkeit und, häufig, Strukturmängel. Hohe Verflüssigen-Brennstoffe der Rate des rückwärts Gehens entwickelt gegen Ende der 1990er Jahre bieten eine potenzielle Lösung dieses Problems an.

Für eine gut bestimmte Hybride hat O/F Verschiebung einen sehr kleinen Einfluss auf Leistung, weil gegen O/F in der Nähe von der Spitze unempfindlich ist.

Im Allgemeinen ist viel weniger Entwicklungsarbeit mit Hybriden durchgeführt worden als Flüssigkeiten oder Festkörper, und es ist wahrscheinlich, dass einige dieser Nachteile durch die weitere Investition in der Forschung und Entwicklung berichtigt werden konnten.

Hybride Sicherheit

Allgemein sind gut entworfene und sorgfältig gebaute Hybriden sehr sicher. Die primären mit Hybriden vereinigten Gefahren sind:

• Druck-Behälter Misserfolge - Raum-Isolierungsmisserfolg kann heißes Verbrennen-Benzin in der Nähe von den Raum-Wänden erlauben, die zu einer "Brandwunde - durch" führen, in dem der Behälter zerspringt.
• Schlag zurück - Für Oxydationsmittel, die exothermically wie Stickoxyd oder Wasserstoffperoxid, Flamme oder heißer gasses vom Verbrennungsraum zersetzen, kann sich zurück durch den Injektor fortpflanzen, das Oxydationsmittel entzündend und zu einer Zisterne-Explosion führend. Wiedervergrößerung verlangt, dass Benzin zurück durch den Injektor wegen ungenügenden Druck-Falls fließt, der während Perioden des nicht stabilen Verbrennens vorkommen kann. Schlag ist zurück zu spezifischen Oxydationsmitteln innewohnend und ist mit Oxydationsmitteln wie Sauerstoff oder Stickstoff tetroxide nicht möglich, wenn Brennstoff in der Oxydationsmittel-Zisterne nicht da ist.
• Harte Anfänge - Ein Übermaß am Oxydationsmittel im Verbrennungsraum vor dem Zünden, besonders für Monotreibgase wie Stickoxyd, kann auf einen vorläufigen Überdruck oder "Spitze" am Zünden hinauslaufen.

Weil der Brennstoff in einer Hybride kein Oxydationsmittel enthält, wird er nicht combust explosiv selbstständig. Deshalb werden Hybriden als habend keine TNT gleichwertige explosive Macht klassifiziert. Im Gegensatz haben feste Raketen häufig TNT Gleichwertigkeiten, die im Umfang zur Masse des vorantreibenden Kornes ähnlich sind. Flüssigkeiten haben normalerweise TNT Gleichwertigkeiten berechnet gestützt auf dem Betrag des Brennstoffs und Oxydationsmittels, das sich vor dem Anzünden explosiv realistisch vertraut verbinden konnte; das wird häufig genommen, um 10-20 % der vorantreibenden Gesamtmasse zu sein. Für Hybriden, sogar den Verbrennungsraum mit oxidiser vor dem Zünden füllend, wird keinen Explosivstoff mit dem festen Brennstoff allgemein schaffen, die explosive Gleichwertigkeit wird häufig als 0 % angesetzt.

Betriebliche Hybriden

1998 hat SpaceDev das ganze geistige Eigentum, Designs und Testergebnisse erworben, die durch mehr als 200 hybride Rakete-Motorzündungen durch American Rocket Company über sein achtjähriges Leben erzeugt sind. SpaceShipOne, das erste private besetzte Raumfahrzeug, wurde durch den hybriden Rakete-Motor von SpaceDev angetrieben, der HTPB mit Stickoxyd verbrennt. Jedoch war Stickoxyd die Hauptsubstanz, die für die Explosion verantwortlich ist, die drei in der Entwicklung des Nachfolgers von SpaceShipOne an schuppigen Zusammensetzungen 2007 getötet hat.

SpaceDev entwickelte den Blitzer von SpaceDev, eine verbrauchbare kleine Boosterrakete und Traumverfolger von SpaceDev, der sowohl zum menschlichen als auch zu Subaugenhöhlenaugenhöhlenraumflug fähig ist. Sowohl Blitzer-als auch Traumverfolger verwendet hybride Rakete-Motoren, die Stickoxyd und den synthetischen Gummi-HTPB verbrennen. SpaceDev wurde von Sierra Nevada Corporation 2009 erworben, seine Raumsystemabteilung werdend, die fortsetzt, Traumverfolger für den Kommerziellen Mannschaft-Entwicklungsvertrag der NASA zu entwickeln.

Organisationen, die an Hybriden arbeiten

Space Propulsion Group wurde 1999 von Dr Arif Karabeyoglu, Prof. Brian Cantwell und anderen von der Universität von Stanford gegründet, um hohe Rate des rückwärts Gehens zu entwickeln, die hybride Rakete-Brennstoffe verflüssigt. Sie haben Motoren als groß als 12.5 darin erfolgreich angezündet. Diameter, die 13,000 lbf. das Verwenden der Technologie erzeugen und zurzeit 24 darin entwickeln. Diameter, 25,000 lbf. 2010 am Anfang anzuzündender Motor.

Orbital Technologies Corporation (Orbitec) ist an geförderter Forschung einer US-Regierung über hybride Raketen einschließlich des "Wirbelwinds Hybride" Konzepts beteiligt worden.

Environmental Aerospace Corporation (eAc) wurde 1994 vereinigt, um hybride Raketenantrieb-Systeme zu entwickeln. Es wurde in die Designkonkurrenz für den Motor von SpaceShipOne eingeschlossen, aber hat den Vertrag SpaceDev verloren.

Reaction Research Society (RRS), obwohl bekannt, in erster Linie für ihre Arbeit mit dem flüssigen Raketenantrieb, hat eine lange Geschichte der Forschung und Entwicklung mit dem hybriden Raketenantrieb.

Kopenhagen Suborbitals, eine dänische Rakete-Gruppe, hat entworfen und mehrere Hybriden mit NICHT zuerst und zurzeit Flüssigsauerstoff testangezündet. Ihr Brennstoff ist Epoxydharz, Paraffin oder Polyurethan.

Mehrere Universitäten haben kürzlich mit hybriden Raketen experimentiert. BYU, die Universität Utahs und Staatliche Universität von Utah haben eine studentenentworfene Rakete genannt die Einheit IV 1995 gestartet, der den festen Brennstoff hydroxyl-begrenzter polybutadiene (HTPB) mit einem Oxydationsmittel von gasartigem Sauerstoff verbrannt hat, und 2003 eine größere Version gestartet hat, die HTPB mit Stickoxyd verbrannt hat.

Universität von Stanford ist die Einrichtung, wo die Verbrennen-Theorie der flüssigen Schicht für hybride Raketen entwickelt wurde. Die Gruppe von SPaSE an Stanford arbeitet zurzeit mit NASA Forschungszentrum von Ames, das den Wanderfalken entwickelt, der Rakete Erklingen lässt, die zu 100 km Höhe fähig sein wird.

Die WARR Studentenmannschaft an der Technischen Universität Münchens entwickelt hybride Motoren und Raketen seit dem Anfang der 1970er Jahre. Mit Säuren, Sauerstoff oder Stickoxyd in der Kombination mit Polyäthylen oder HTPB. Die Entwicklung schließt Teststandplatz-Motoren sowie Bordversionen, wie die erste deutsche hybride Rakete Barbarella ein.

Die Universität der Hybriden Mannschaft von Brasilia hat umfassende Forschung in Hybriden des Paraffins/Stickoxyds, die bereits mehr als 50 Testfeuer gemacht haben. Hybride Mannschaft arbeitet zurzeit verflüssigtes Treibgas, numerische Optimierung und Rakete-Design

Viele andere Universitäten, wie Purdue-Universität, die Universität Michigans an Ann Arbor, die Universität Arkansas an Wenig Felsen, Universität von Hendrix, der Universität Illinois, Portland Staatlicher Universität und Texas A&M hat Universität hybride Motorteststandplätze, die Studentenforschung mit hybriden Raketen berücksichtigen. Bostons studentengeführte "Rakete-Mannschaft der Universität", die in der Vergangenheit nur feste Motorraketen gestartet hat, hat mehrere statische Tests von Motoren mit Paraffin und HTPB festen Brennstoffen und Stickoxyd als das Oxydationsmittel vollendet; das neueste Design ist 500psig, 75lbf stößt HTPB/NO Design hat "Mk synchronisiert. II."

Das Institut von Florida für die Technologie hat erfolgreich geprüft und hybride Technologien mit ihrem Panthr-Projekt bewertet.

Eine mit Sitz im vereinigtem Königreich Mannschaft (Laffin-Benzin) verwendet vier KEINE hybriden Raketen in einem Schinderei laufen lassenden Stil-Auto. Jede Rakete hat ein Außendiameter von 150 Mm und ist 1.4 M lang. Sie verwenden ein Kraftstoffkorn von eingesaugtem Speiseöl von Papier der dichten Wunde. KEINE Versorgung wird durch mit dem Stickstoff unter Druck gesetzte Kolbenakkumulatoren zur Verfügung gestellt, die eine höhere Rate der Übergabe zur Verfügung stellen als KEIN Benzin allein und auch Dämpfung jedes Rückstoßes zur Verfügung stellen.

Auch im Vereinigten Königreich der Bluthund ließen SSC Mannschaften Das Falke-Projekt durch Daniel Jubb führen, der eine hybride Rakete mit HTP und und HTPB entwickelt.

Es gibt mehrere hybride Rakete-Motorsysteme, die für den Gebrauch des Dilettanten/Hobbyisten in der Hochleistungsmusterraketentechnik verfügbar sind. Diese schließen die populären Systeme von HyperTek und mehrere 'Urbanski-Colburn Valved' (U/C) Systeme wie RATTWorks, Skyripper Systeme, Westküste-Hybriden, Kondensstreifen-Raketen und Antrieb-Polymer ein.

Alle diese Systeme verwenden Stickoxyd als das Oxydationsmittel und ein Plastikbrennstoff (wie PVC oder PolyPropylene) oder ein Polymer-basierter Brennstoff wie HTPB. Das reduziert die Kosten pro Flug im Vergleich zu festen Rakete-Motoren, obwohl es allgemein mehr 'GSE' (Boden-Unterstützungsausrüstung) erforderlich mit Hybriden gibt.

In Italien ist eines der Hauptzentren für die Forschung in hybriden Treibgas-Raketen CISAS (Zentrum von Studien und Tätigkeiten für den Raum) "G. Colombo", Universität von Padua. Die Tätigkeiten bedecken alle Stufen der Entwicklung: Von der theoretischen Analyse des Verbrennens gehen zur numerischen Simulation mit CFD Codes, und dann durch das Leiten von Boden-Tests der kleinen Skala und groß angelegten Raketen (bis zu 20kN, basierte Motoren ohne Paraffin) in einer Prozession. Einer dieser Motoren ist erfolgreich 2009 geflogen.

In der populären Kultur

Eine Episode am 26. Oktober 2005 der TV-Show MythBusters hat "Bundesrakete" berechtigt, hat einen hybriden Rakete-Motor das Verwenden flüssigen Stickoxyds und Paraffins gezeigt. Das Mythos hat behauptet, dass während des amerikanischen Bürgerkriegs die Bundesarmee im Stande gewesen ist, eine Rakete dieses Typs zu bauen. Das Mythos wurde in einer späteren Episode genannt die Salami-Rakete mit der ausgehöhlten trockenen Salami als der feste Brennstoff wieder besucht.

In der Episode am 18. Februar 2007 des Spitzenzahnrades wurde ein Vertrauensvolles Rotkehlchen von Richard Hammond und James May in einem Versuch verwendet, einen normalen K-Reg Robin in Mehrwegraumfähre zu modifizieren. Steve Holland, ein ferngesteuertes Berufsflugzeug geholfener Versuchshammond, um auszuarbeiten, wie man ein Rotkehlchen sicher landet. Das Handwerk wurde von Ältesten von UKRA gebaut und hat einen erfolgreichen Start erreicht, ist seit mehreren Sekunden in die Luft geflogen und hat geschafft, die festen Kraftstoffrakete-Boosterraketen rechtzeitig erfolgreich fallen zu lassen. Das war die größte Rakete, die von einer Nichtregierungsorganisation in Europa gestartet ist. Es hat 6 x 40960 NS O Kondensstreifen-Rakete-Motoren verwendet, die einen maximalen Stoß von 8 Metertonnen geben. Jedoch hat das Auto gescheitert, sich vom großen Außenkraftstofftank wegen fehlerhafter explosiver Bolzen zwischen dem Rotkehlchen und der Außenzisterne zu trennen, und das Rotkehlchen hat nachher gegen den Boden gekracht und ist geschienen, bald danach explodiert zu haben. Tatsächlich wurde diese Explosion für die dramatische Wirkung hinzugefügt, weil Hybriden im gezeichneten Weg nicht explodieren.

Siehe auch

• Raumfahrzeugantrieb
• Raketentechnik
• SpaceDev
• Schuppige Zusammensetzungen SpaceShipOne
• Space Propulsion Group

Links

• Das Entwickeln und die Prüfung 2kN hybrides Raketentriebwerk
• Hybride Raketentriebwerke, AspireSpace, Mitgliedschaft-basierte Organisation (im Vereinigten Königreich) (sieh besonders technische Papiere)
• Raumfahrtgesellschaft des Staates Portland paraffiniert hybride Verbindungen
• Hybridrocket, Private Seite
• WARR, Studenten, die hybride Motoren entwickeln
• Hit09 S.r.l Gesellschaft - fortgeschrittene Lösung für die Raumfahrtanwendung