Гибри́дный раке́тный дви́гатель (ГРД) — химический ракетный двигатель, использующий компоненты топлива в разных агрегатных состояниях — жидком и твёрдом. В твёрдом состоянии может находиться как окислитель, так и горючее.
Наличие твёрдого компонента позволяет существенно упростить конструкцию. Применяемые окислители достаточно распространены — жидкий и газообразный кислород, закись азота. Топливом может быть любое твёрдое горючее вещество — ПВХ, бутилкаучук, резина, парафин и прочее (шутки ради в передаче «Разрушители легенд» запустили ракету на закиси азота и колбасе).
В СССР первый полёт оснащённой гибридным двигателем экспериментальной крылатой ракеты, спроектированной под руководством С. П. Королёва в ГИРД, состоялся 23 мая 1934 года.
В Российской Федерации исследованием и постройкой ГРД занимается Исследовательский центр имени М. В. КелдышаИсследовательский центр имени М. В. Келдыша .
На первом частном космическом челноке «SpaceShipOne» компании «Scaled Composites», поднявшемся в 2004 году на высоту более 100 км, использовался именно ГРД.
Достоинства Преимущества по сравнению с жидкостными двигателями: Простота конструкции (меньшее количество трубопроводов и клапанов; отсутствие необходимости в турбонасосах для небольших ракет — так как жидкости гораздо меньше, возможно использование системы продувки или самонапорных окислителей). Простота в обслуживании (проще инфраструктура заправки, зачастую не нужна нейтрализация проливов). Компактность (у высокомолекулярных соединений, идущих на топливо, высокая плотность). Возможно добавление в топливо порошка химически активных металлов для увеличения как удельного импульса, так и плотности.
Преимущества по сравнению с твердотопливными двигателями: Теоретически более высокий удельный импульс. Меньшая взрывоопасность: не взрывается от трещин в топливной шашке; топливо не чувствительно к паразитному электрическому заряду и не склонно к самовоспламенению из-за нагрева; ракету можно перевозить без окислителя и заправлять им на месте. Гибкая управляемость: возможны управление тягой, остановка и запуск (в отличие от твёрдого топлива, горение которого практически невозможно приостановить). Экологичность: топливо и окислитель зачастую неядовиты.
Недостатки У гибридных ракетных двигателей имеются свои технические проблемы: По мере выгорания топлива меняется тяга, а топливо во многих конструкциях испещрено каналами, и потому его плотность не столь высока. Большая камера сгорания делает двигатель нерентабельным для установки на крупные ракеты. Двигатель склонен к «жёсткому старту», когда в камере сгорания накопилось много окислителя, и при зажигании двигатель даёт за короткое время большой импульс тяги. Невозможна дозаправка (как и в твердотопливных ракетах). В зависимости от назначения ракеты, это может быть или не быть проблемой. Для руления приходится использовать дополнительный двигатель (как и в твердотопливных ракетах). Невозможно регенеративное охлаждение сопла, топливная завеса (как и в твердотопливных ракетах).
При разработке больших гибридных орбитальных ракет существует проблема с питанием турбонасосов, повышающих давление окислителя для достижения высоких скоростей потока. В жидкостной ракете для этого используется основная топливная пара, но твёрдое топливо не может подаваться в двигатель турбонасоса.
Примечания
Ссылки Karabeyoglu A. Lecture 10 Hybrid Rocket Propulsion Design Issues / Department of Aeronautics and Astronautics Stanford University. – 2012. https://web.archive.org/web/20180516225806/http://www.spg-corp.com/docs/Stanford_AA284a_Lecture10.pdf
Категория:Ракетные двигатели Категория:Гибридные ракетные двигатели