ハイブリッド燃料ロケット

ハイブリッド推進剤ロケットは、固体とガスまたは液体の2つの異なる相のロケット推進剤を使用するロケットモーターを備えたロケットです。ハイブリッドロケットのコンセプトは、1930年代初頭にまで遡ります。

ハイブリッドロケットは、推進剤の取り扱いの危険性など固体ロケットの欠点の一部を回避し、また、機械的な複雑さなど液体ロケットの欠点もいくつか回避している。 ^[1]燃料と酸化剤を密接に混合することが難しいため（物質の状態が異なるため）、ハイブリッドロケットは液体や固体よりも故障しにくい傾向がある。液体ロケットエンジンと同様に、ハイブリッドロケットモーターは簡単に停止でき、推力を調整できる。ハイブリッドの理論上の比推力（）性能は、一般に固体モーターよりも高く、液体エンジンよりも低い。金属化燃料を使用したハイブリッドロケットでは、最大400 s が測定された。^{[2]ハイブリッドシステムは固体システムよりも複雑だが、酸化剤と燃料を別々に保管することで、固体ロケットモーターの製造、輸送、取り扱いの}重大な危険を回避している。 ${\displaystyle I_{sp}}$${\displaystyle I_{sp}}$

ハイブリッドロケットに関する最初の研究は、1930年代初頭にソ連の 反作用運動研究グループで行われた。後にスプートニク1号とルナ計画の設計を監督することになるミハイル・クラヴディエヴィチ・ティコンラヴォフは、1933年8月17日に高度400メートル（1,300フィート）に到達した初のハイブリッド推進ロケット、GIRD-9の打ち上げを担当した。^{[3] [4]} 1930年代後半には、ドイツのIGファルベン社で、また同時に米国のカリフォルニアロケット協会で研究していたレオニード・アンドルソウが、ドイツでハイブリッド推進剤ロケットの理論を立てた。O・ルッツ、W・ノエゲラート、アンドルソウは、石炭と気体N2Oを推進_剤とする10キロニュートン（2,200ポンド）のハイブリッドロケットモーターをテストした。オーベルトは、LOXを酸化剤、グラファイトを燃料とするハイブリッドロケットモーターの開発にも取り組んだ。炭素の昇華熱が高いため、これらのロケットモーターは効率的に作動せず、燃焼率は無視できるほど低かった。^[5]

1940年代、カリフォルニア・パシフィック・ロケット協会は、液体酸素を木材、ワックス、ゴムなど数種類の異なる燃料と組み合わせて使用​​しました。これらのテストで最も成功したのはゴム燃料を使用したもので、これは現在でも主に使用されている燃料です。1951年6月、液体酸素とゴムを組み合わせたロケットが高度9キロメートル（5.6マイル）まで飛行しました。^[5]

1950 年代には 2 つの大きな取り組みがありました。そのうちの 1 つは、ゼネラル エレクトリックの G. ムーアと K. バーマンによるものです。この 2 人は、ロッドとチューブの粒子設計で 90%の高濃度過酸化物(HTP、またはH ₂ O ₂ ) とポリエチレン(PE) を使用しました。彼らはその研究からいくつかの重要な結論を導き出しました。燃料グレインは均一に燃焼しました。粒子の亀裂は、固体ロケット モーターの場合のように燃焼に影響しませんでした。ハード スタートは観察されませんでした (ハード スタートとは、点火時間近くに見られる圧力スパイクであり、液体ロケット エンジンに典型的です)。燃料表面は炎ホルダーとして機能し、安定した燃焼を促進しました。酸化剤は 1 つのバルブでスロットルでき、酸化剤と燃料の比率が高いと燃焼が簡素化されました。否定的な観察結果は、燃焼速度が低いことと、過酸化物の熱不安定性が安全上の理由で問題になることでした。1950 年代に行われたもう 1 つの取り組みは、リバース ハイブリッドの開発でしたリバースハイブリッドロケットモーターでは、酸化剤は固体です。応用物理学研究所のウィリアム・エイブリーは、低コストのためにジェット燃料と硝酸アンモニウムを使用しました。彼のO/F比は0.035で、ムーアとバーマンが使用した比の200倍小さかったです。^[5]

1953年、パシフィックロケット協会（1943年設立）は、ジム・ナディングが設計した10×183センチメートル（4×72インチ）のハイブリッドロケットXDF-​​23を開発していた。液体酸素と「チオコール」と呼ばれるゴムポリマーを使用する。彼らはすでに、綿、パラフィンワックス、木材など、他の燃料を試していた。XDFという名前自体は、最初のユニットの1つに使われた「実験的なダグラスファー」に由来している。 ^[6]

1960年代には、ヨーロッパの組織もハイブリッドロケットの研究を始めた。フランスに拠点を置くONERAとスウェーデンに拠点を置くVolvo Flygmotorは、ハイブリッドロケットモーター技術を使用して観測ロケットを開発した。ONERAグループは、硝酸とアミン燃料を使用するハイパーゴリックロケットモーターに焦点を当て、 LEX観測ロケットを開発した。^{[7] [8] [9]}同社は8回のロケット飛行を行った：1964年4月に1回、1965年6月に3回、1967年に4回。飛行の最大高度は100キロメートル（62マイル）以上だった。^[5] Volvo Flygmotorグループもハイパーゴリック推進剤の組み合わせを使用した。彼らも酸化剤として硝酸を使用したが、燃料としてタガフォーム（芳香族アミンを含むポリブタジエン）を使用した。彼らの飛行は1969年に行われ、20キログラム（44ポンド）の積荷を80キロメートル（50マイル）まで打ち上げた。^[5]

一方、米国では、ユナイテッド テクノロジーズ センター (化学システム部門) とビーチ エアクラフト社が、サンドパイパーと呼ばれる超音速標的無人機の開発に取り組んでいました。この無人機は酸化剤としてMON -25 (混合 25% NO、75% N ₂ O ₄ ) を使用し、燃料にはポリメチル メタクリレート(PMM) とMgを使用しました。この無人機は 1968 年に 6 回飛行し、300 秒以上飛行し、高度 160 キロメートル (100 マイル) を超えました。HAST として知られるこのロケットの 2 番目の反復は、推進剤としてIRFNA -PB/ PMM を使用し、10/1 の範囲でスロットル調整可能でした。HAST はサンドパイパーよりも重いペイロードを運ぶことができました。HAST と同じ推進剤の組み合わせを使用する別の反復は、化学システム部門とテレダインエアクラフト社によって開発されました。このプログラムの開発は 1980 年代半ばに終了しました。化学システム部門は、リチウムとFLOx（ F ₂とO ₂の混合）の推進剤の組み合わせにも取り組んでいました。これは、スロットル制御可能な効率的なハイパーゴリックロケットでした。真空比推力は、燃焼効率93%で380秒でした。^[5]

アメリカンロケットカンパニー（AMROC）は、1980年代後半から1990年代前半にかけて、史上最大のハイブリッドロケットを開発した。同社のエンジンの最初のバージョンは、空軍フィリップス研究所で点火され、液体酸素とヒドロキシル末端ポリブタジエン（HTPB）ゴムの混合推進剤を使用して、70秒間312,000ニュートン（70,000 lbf）の推力を生み出した。H-250Fとして知られる2番目のバージョンのエンジンは、1,000,000ニュートン（220,000 lbf）以上の推力を生み出した。^[5]

エンバイロンメンタル・エアロサイエンス・コーポレーション（eAc）のコーリー・クラインは、元ウェスティングハウスのビル・ウッドと技術について議論した後、1982年にカリフォルニア州ルツェルン・ドライ・レイクで初めて酸素とゴムのハイブリッドガスを噴射しました。^[10]最初のスペースシップワンのハイブリッドテストは、カリフォルニア州モハベでクラインとeAcによって成功裏に実施されました。^[11]

1994年、アメリカ空軍士官学校はハイブリッド探査ロケットを高度5キロメートル（3.1マイル）まで飛ばした。高さ6.4メートル（21フィート）のロケットはHTPBとLOXを推進剤に使用し、最大推力4,400ニュートン（990ポンド）に達し、推力持続時間は16秒だった。^[5]

最も単純な形態のハイブリッド ロケットは、液体酸化剤を収容する圧力容器(タンク) 、固体推進剤を収容する燃焼室、およびこれら 2 つを分離する機械装置で構成されます。推力が必要な場合、適切な点火源を燃焼室に導入し、バルブを開きます。液体酸化剤 (またはガス) が燃焼室に流れ込み、そこで気化されて固体推進剤と反応します。燃焼は、固体推進剤の表面に隣接する 境界層拡散炎で発生します。

一般的に、液体推進剤は酸化剤であり、固体推進剤は燃料です。これは、固体酸化剤は非常に危険であり、液体酸化剤よりも性能が低いためです。さらに、ヒドロキシル末端ポリブタジエン(HTPB) やパラフィンワックスなどの固体燃料を使用すると、アルミニウム、リチウム、金属水素化物などの高エネルギー燃料添加剤を組み込むことができます。

ハイブリッドロケットの燃焼を支配する方程式は、後退速度が酸化剤の質量流速に依存することを示しています。つまり、燃料の燃焼速度はポートを流れる酸化剤の量に比例します。これは、後退速度がモーターのチャンバー圧力に比例する固体ロケットモーターとは異なります。^[5]

${\displaystyle {\dot {r}}=a_{o}G_{o}^{n}}$

ここで、は回帰速度、ao_は回帰速度係数（粒子の長さを考慮）、Go_は酸化剤の質量流速、nは回帰速度指数である。^[5]${\displaystyle {\dot {r}}}$

モーターが燃焼すると、燃料ポートの直径が大きくなり、燃料の質量流量が増加します。この現象により、燃焼中に酸化剤と燃料の比率 (O/F) が変化します。燃料の質量流量の増加は、酸化剤の質量流量も増加させることで補償できます。O/F は時間の関数として変化するだけでなく、燃料粒子の下の位置によっても変化します。位置が燃料粒子の上部に近いほど、O/F 比は高くなります。O/F はポートの下方で変化するため、粒子の下方のある位置に化学量論点と呼ばれる点が存在する場合があります。 ^[5]

ハイブリッド ロケット モーターは、液体燃料ロケットや固体燃料ロケットに比べて、明らかな利点と微妙な利点がいくつかあります。そのいくつかを簡単にまとめると、次のようになります。

• 機械的にシンプル - 必要な液体推進剤は 1 つだけなので、配管やバルブが少なくなり、操作が簡単になります。
• より密度の高い燃料 - 固体相の燃料は一般に液体相の燃料よりも密度が高く、システム全体の容積が減少します。
• 金属添加物 - アルミニウム、マグネシウム、リチウム、ベリリウムなどの反応性金属を燃料粒子に簡単に含めることができ、比推力( )、密度、またはその両方を増加させます。${\displaystyle I_{sp}}$
• 燃焼不安定性 – ハイブリッド ロケットでは、液体ロケットに見られる高周波燃焼不安定性は、通常発生しません。これは、固体燃料粒子が、開放型液体エンジンの燃焼室で反射するはずの音波を分解するためです。
• 推進剤の加圧 – 液体ロケット システムの設計で最も難しい部分の 1 つはターボポンプです。ターボポンプの設計は複雑で、非常に高い体積流量、多くの場合は極低温、高揮発性化学物質で、異なる特性を持つ 2 種類の液体を正確な比率で正確に効率的に送り込み、維持しながら、同じ液体を燃焼させて動力を得なければなりません。ハイブリッドでは移動する液体がはるかに少なく、ブローダウン システム (液体ロケットでは重すぎる) または自己加圧酸化剤 ( N ₂ Oなど) によって加圧されることがよくあります。
• 冷却 – 液体ロケットは、非常に高い熱流束と金属壁の酸化や応力亀裂に対する脆弱性のため、燃焼室とノズルの冷却に推進剤の 1 つ、通常は燃料に依存することがよくあります。ハイブリッド ロケットには、生成ガスから保護する固体推進剤で裏打ちされた燃焼室があります。ノズルは、固体ロケット モーターと同様に、グラファイト製かアブレーション材料でコーティングされていることがよくあります。液体冷却フローの設計、構築、テストは複雑で、システムが故障しやすくなります。

• 理論値が高い– よく使用される液体酸化剤と比較して、既知の固体酸化剤の限界により可能となる。${\displaystyle I_{sp}}$
• 爆発の危険性が低い – 燃焼速度は酸化剤の質量流速に依存するため、推進剤グレインは亀裂などの加工エラーに対してより耐性があります。推進剤グレインは漂遊電荷によって発火することはなく、熱による自然発火に対しても非常に耐性があります。ハイブリッド ロケット モーターは、酸化剤と燃料を別々に保管した状態で発射場に輸送できるため、安全性が向上します。
• 取り扱いと保管の問題が少ない – 固体ロケットの原料は化学的にも熱的にも不適合であることが多いです。温度変化が繰り返されると粒子が変形する可能性があります。粒子が分解したり劣化したりしないように、酸化防止剤とコーティングが使用されます。
• より制御可能 – 停止/再起動とスロットルは、ほとんどの設計に簡単に組み込まれます。固体ロケットは簡単に停止できることはほとんどなく、スロットルや再起動の機能を備えていることはほとんどありません。

ハイブリッド ロケットには、液体ロケットや固体ロケットと比較すると、次のような欠点もあります。

• 酸化剤対燃料比シフト (「O/F シフト」) - 酸化剤の流量が一定であれば、粒子が後退するにつれて燃料生成率と酸化剤の流量の比率が変化します。これは、化学的性能の観点からはオフピーク動作につながります。ただし、適切に設計されたハイブリッドでは、ピーク付近の O/F シフトの影響を受けないため、O/F シフトが性能に与える影響は非常に小さくなります。${\displaystyle I_{sp}}$
• 後退特性が悪いと、マルチポート燃料粒子が使用されることが多い。マルチポート燃料粒子は容積効率が低く、構造上の欠陥が多い。1990年代後半に開発された高後退速度液化燃料は、この問題の潜在的な解決策となる可能性がある。^[12]
• 液体ベースの推進力と比較すると、固体推進剤を燃料タンクに単純に注入することはできないため、部分的にまたは完全に使い果たされたハイブリッド ロケットに燃料を補給することは大きな課題となります。これは、ロケットの使用方法によって問題になる場合とならない場合があります。

一般的に、ハイブリッドの開発作業は液体や固体に比べてはるかに少なく、これらの欠点のいくつかは研究開発へのさらなる投資を通じて是正される可能性があります。

大型ハイブリッド軌道ロケットを設計する際の問題の 1 つは、高流量と酸化剤の加圧を実現するためにターボポンプが必要になることです。このターボポンプは、何らかの動力で駆動される必要があります。従来の液体燃料ロケットでは、ターボポンプはロケットと同じ燃料と酸化剤を使用します。これらは両方とも液体であり、プレバーナーに供給できるためです。しかし、ハイブリッドでは、燃料は固体であり、ターボポンプのエンジンに供給できません。一部のハイブリッドでは、過酸化水素など、一元推進剤としても使用できる酸化剤を使用しており、ターボポンプはそれだけで動作できます。ただし、過酸化水素は液体酸素よりも効率が大幅に低く、ターボポンプを動作させるために単独で使用することはできません。別の燃料が必要になり、専用のタンクが必要になり、ロケットの性能が低下します。

リバースハイブリッドロケットはあまり一般的ではないが、エンジンが固体酸化剤と液体燃料を使用するものである。液体燃料の選択肢には、灯油、ヒドラジン、LH ₂などがある。典型的なハイブリッドロケットエンジンの一般的な燃料には、アクリルなどのポリマー、ポリエチレン(PE)、HTPBなどの架橋ゴム、またはパラフィンワックスなどの液化燃料がある。透明な燃焼室を通して燃焼を見ることができるため、プレキシガラスが一般的な燃料だった。ヒドロキシル末端ポリブタジエン(HTPB) 合成ゴムは、そのエネルギーと取り扱いの安全性から、現在ハイブリッドロケットエンジンで最も人気のある燃料である。HTPB を液体酸素に浸すテストが行​​われており、それでも爆発しなかった。これらの燃料は一般に固体ロケットモーターほど密度が高くないため、密度を高めてロケットの性能を高めるためにアルミニウムが添加されることが多い。^{[5] : 404}

ハイブリッドロケットの燃料粒子は、通常プラスチックまたはゴムであるため、鋳造技術で製造できます。燃料の質量流量を高める必要があるため、形状が複雑になり、ハイブリッドロケットの燃料粒子の鋳造は、設備費もあって高価で時間がかかります。大規模な場合、鋳造粒子は内部のウェビングで支えられなければならず、大きな燃料の塊がノズルに衝突したり、ノズルを塞いだりすることはありません。大きな粒子では粒子の欠陥も問題になります。鋳造される従来の燃料は、ヒドロキシル末端ポリブタジエン(HTPB) とパラフィンワックスです。^[13]

付加製造は現在、他の方法では製造不可能だった粒子構造を作成するために使用されています。らせん状のポートは、燃料の後退速度を高め、容積効率も高めることが示されています。^[14]ハイブリッドロケット燃料に使用される材料の例としては、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）があります。印刷された材料は、ロケットの性能を向上させるために添加剤で強化されるのが一般的です。^[13]テネシー大学ノックスビル校での最近の研究では、表面積の増加により、3DプリントされたABSマトリックスに包まれた粉末燃料（グラファイト、石炭、アルミニウムなど）を使用すると、従来のポリマー粒子と比較して、燃料の燃焼速度と推力レベルが大幅に向上することが示されています。^{[15] [16]}

一般的な酸化剤には、気体または液体酸素、亜酸化窒素、過酸化水素などがある。逆ハイブリッドでは、凍結酸素や過塩素酸アンモニウムなどの酸化剤が使用される。^{[5] : 405–406}

ロケットが効率的に機能するには、適切な酸化剤の気化が重要です。不適切な気化は、後端と比較して、モーターの先端で非常に大きな後退率の差につながる可能性があります。1 つの方法は、高温ガス発生器を使用して予燃焼室で酸化剤を加熱することです。もう 1 つの方法は、モノプロペラントとしても使用できる酸化剤を使用することです。良い例は過酸化水素で、銀床上で触媒分解して高温の酸素と蒸気にすることができます。3 番目の方法は、酸化剤とハイパーゴリックな推進剤を流れに注入することです。酸化剤の一部が分解し、流れ内の残りの酸化剤を加熱します。^{[5] : 406–407}

一般的に、適切に設計され、慎重に構築されたハイブリッドは非常に安全です。ハイブリッドに関連する主な危険性は次のとおりです。

• 圧力容器の故障– チャンバーの断熱材が故障すると、高温の燃焼ガスがチャンバーの壁の近くに侵入し、容器が破裂する「バーンスルー」が発生する可能性があります。
• ブローバック–亜酸化窒素や過酸化水素などの発熱分解する酸化剤の場合、燃焼室からの炎や高温ガスがインジェクターを通って逆流し、酸化剤が蒸発して高温の燃料を多く含むガスと混合し、タンクの爆発を引き起こす可能性があります。ブローバックは、不安定な燃焼期間中に発生する可能性がある不十分な圧力降下により、ガスがインジェクターを通って逆流することを必要とします。ブローバックは特定の酸化剤に固有のものであり、燃料が酸化剤タンクに存在しない限り、酸素や四酸化窒素などの酸化剤では発生しません。
• 始動困難– 特に亜酸化窒素などの一元推進剤の場合、点火前に燃焼室内に酸化剤が過剰に存在すると、点火時に一時的な過圧または「スパイク」が発生する可能性があります。

ハイブリッドの燃料には酸化剤が含まれていないため、それ自体では爆発的に燃焼しません。このため、ハイブリッドはTNT 相当の爆発力を持たないと分類されます。対照的に、固体ロケットのTNT 相当量は、推進剤粒子の質量と同程度であることがよくあります。液体燃料ロケットのTNT 相当量は、爆発的に点火する前に実際に密接に結合できる燃料と酸化剤の量に基づいて計算されます。これは、多くの場合、総推進剤質量の 10～20% と見なされます。ハイブリッドの場合、点火前に燃焼室に酸化剤を充填しても、通常は固体燃料による爆発は発生しないため、爆発相当量は 0% とされることがよくあります。

1998年、 SpaceDev社は、 American Rocket Company社が8年間に渡って実施した200回以上のハイブリッドロケットモーターの点火によって得られた知的財産、設計、試験結果のすべてを買収した。民間初の有人宇宙船であるSpaceShipOneは、 HTPBと亜酸化窒素を燃焼させたSpaceDev社のハイブリッドロケットモーターによって駆動されていた。しかし、亜酸化窒素は、2007年にScaled Composites社でSpaceShipOneの後継機の開発中に3人の死者を出した爆発の主な原因物質であった。 ^{[17] [18]} Virgin Galactic社の後継商用弾道宇宙飛行機SpaceShipTwoは、スケールアップされたハイブリッドモーターを使用している。

SpaceDevは、使い捨ての小型ロケットであるSpaceDev Streakerと、弾道および軌道上の有人宇宙飛行が可能なSpaceDev Dream Chaserを開発していた。StreakerとDream Chaserはどちらも、亜酸化窒素と合成HTPBゴムを燃焼するハイブリッドロケットモーターを使用している。SpaceDevは2009年にSierra Nevada Corporationに買収され、同社のSpace Systems部門となり、NASAのCommercial Crew Development契約向けにDream Chaserの開発を続けている。Sierra Nevadaは、 SpaceShipTwoのハイブリッドエンジンであるRocketMotorTwoも開発した。2014年10月31日にSpaceShipTwoが行方不明になったとき、当初の推測では、ハイブリッドエンジンが実際に爆発し、テストパイロット1名が死亡し、もう1名が重傷を負ったと示唆されていた。しかし、調査データは現在、SpaceShip-Twoのフェザーシステムの早期展開が車両の空力的分解の原因であったことを示している。^[19]

US Rockets ^[20]は、自己加圧型の亜酸化窒素(N ₂ O) とヒドロキシル末端ポリブタジエン(HTPB)、および高濃度過酸化物(HTP) とHTPB の混合を使用したハイブリッドを製造し、配備した。US Rockets が開発した高濃度過酸化物(H ₂ O ₂ ) 86% と (HTPB) とアルミニウムのハイブリッドは、海面到達比推力 (I _{sp ) が 240 となり、} N ₂ O - HTPBハイブリッドの一般的な 180 を大きく上回った。さらに、自己始動性、再始動性があり、燃焼不安定性が大幅に低いため、Bloodhound SSC、SpaceShipTwo、SpaceShipThree などの脆弱なミッションや有人ミッションに適している。同社は、後者のHTP - HTPBスタイルの圧力供給バージョンとポンプ供給バージョンの両方をテストし、配備に成功した^[21] 。これまでの成果物は直径15～46センチメートル（6～18インチ）で、開発されたユニットは直径140センチメートル（54インチ）までである。2013年11月の国防高等研究計画局（DARPA）のXS-1会議で配布された資料によると、ベンダーは直径5メートル（200インチ）以上まで拡張可能で、退行率は固体に近づくと主張した。USロケッツはもはや大型ロケットを製造していない。^{[22] [検証失敗]}

Gilmour Space Technologies は、 2015 年にN ₂ Oと HPの両方をHDPEおよびHDPE + ワックス ブレンドで使用したハイブリッド ロケット エンジンのテストを開始しました。2016年のテストには、22,000 N (5,000 lbf) HP/ PEエンジンが含まれます。同社は、観測ロケットと軌道ロケットの両方にハイブリッドを使用する予定です。

オービタル・テクノロジーズ・コーポレーション（オービテック）は、「ボルテックス・ハイブリッド」コンセプトを含むハイブリッドロケットに関する米国政府の資金提供を受けた研究に携わってきた。^[23]

Environmental Aeroscience Corporation (eAc) ^{[24]は、ハイブリッドロケット推進システムの開発を目的として1994年に設立されました。同社は}SpaceShipOneモーターの設計コンペに参加しましたが、SpaceDevに契約を奪われました。Environmental Aeroscience Corporationは、SpaceDevに酸化剤充填、排気、排出システムの部品を供給し続けました。^[25]

Rocket Lab は以前、ハイブリッドサウンディングロケットと関連技術を販売していました。

反応研究協会( RRS) は主に液体ロケット推進の研究で知られていますが、ハイブリッドロケット推進の研究開発でも長い歴史を持っています。

デンマークのロケットグループであるコペンハーゲン・サブオービタルズは_、最初はN2O 、現在はLOXを使用したハイブリッドをいくつか設計し、試験発射した。燃料はエポキシ、パラフィンワックス、ポリウレタンである。^{[26]このグループは最終的に推力の不安定性のためにハイブリッドから離れ、現在は}V-2ロケットに似たモーターを使用している。

TiSPACEはハイブリッド燃料ロケットを開発している台湾の企業です。^[27]

メイン州ブランズウィックのbluShift Aerospaceは、2019年6月にNASA SBIR助成金を獲得し、独自のバイオ由来燃料用のモジュラーハイブリッドロケットエンジンを開発しました。 ^[28]助成金を獲得したbluShiftは、この技術を使用して最初の観測ロケットを打ち上げました。^[29]

フロリダ州ココアに拠点を置くヴァヤ・スペースは、2023年にハイブリッド燃料ロケット「ドーントレス」を打ち上げる予定である。^{[30] [31]}

ケベック州サンジャンシュルリシュリューに拠点を置くリアクションダイナミクスは、2017年に21.6kNの推力を生み出すことができるハイブリッドロケットエンジンの開発を開始しました。同社のオーロラロケットは、第1段に9基のエンジン、第2段に1基のエンジンを使用し、50～150kgのペイロードをLEOに届けることができます。^[32] 2022年5月、リアクションダイナミクスは、マリタイムローンチサービスと提携して、現在建設中のノバスコシア州カンソの発射場からオーロラロケットを打ち上げると発表しました。2023年夏に弾道試験飛行を開始し、2024年に最初の軌道打ち上げを目指しています。^[33]

2017年、トルコの国営企業であるSavunma Sanayi Teknolojileri A.Ş（SSTEK）は、ハイブリッド燃料ロケットの研究のためにDeltaV Uzay Teknolojileri A.Şを設立しました。同社のCEOであるArif Karabeyogluは、ロケット推進および燃焼の分野でスタンフォード大学の元顧問教授です。同社のWebサイトによると、DeltaVは、初のパラフィン/LOXデュアル燃料ロケットの打ち上げ、ハイブリッド燃料ロケットの最高の比推力、高度100 kmに到達した初のサウンディングロケット、初の軌道ハイブリッド燃料ロケット設計、ハイブリッド燃料ロケットの初の軌道発射など、ハイブリッド燃料ロケット技術における多くの初の成果を達成しました。^[要出典]

スペース・プロパルジョン・グループは、1999年にスタンフォード大学のアリフ・カラベヨグル、ブライアン・キャントウェルらによって、高後退率の液化ハイブリッドロケット燃料の開発を目的として設立されました。同グループはこの技術を用いて、最大12.5インチ（32cm）の直径で13,000 lbf（58,000 N）を発生するモーターの点火に成功しており、現在は2010年に初点火予定の直径24インチ（61cm）、25,000 lbf（110,000 N）のモーターを開発中です。スタンフォード大学は、ハイブリッドロケットの液層燃焼理論を開発した機関です。スタンフォード大学のSPaSEグループは現在、NASAエイムズ研究センターと共同で、高度100kmまで到達可能なペレグリン観測ロケットを開発中です。 ^[34]エンジニアリング上の課題には、さまざまな種類の燃焼不安定性が含まれます。^[35]提案されたモーターは2013年に試験発射されたが、ペレグリン計画は最終的に2016年のデビューに向けて標準的な固体ロケットに切り替えた。

テネシー大学ノックスビル校は、1999年からNASAマーシャル宇宙飛行センターや民間企業と共同でハイブリッドロケットの研究を行ってきました。この研究には、ロケットモーターで初めて3Dプリントされたホットセクションコンポーネントの1つである水冷式熱量計ノズルの統合が含まれています。^[36]同大学のその他の研究は、らせん状の酸化剤注入、バイオ由来の燃料^{[37] 、3Dプリントされた}ABSマトリックスに包まれた粉末燃料の使用に焦点を当てており、 2019年のスペースポートアメリカカップでの石炭火力ハイブリッドの打ち上げ成功も含まれています。^{[15] [16]}

デルフト工科大学では、学生チームであるデルフト航空宇宙ロケット工学（DARE）がハイブリッドロケットの設計と製造に積極的に取り組んでいます。2015年10月、DAREはストラトスII+サウンディングロケットでヨーロッパの学生高度記録を破りました。ストラトスII+は、亜酸化窒素酸化剤とパラフィン、ソルビトール、アルミニウム粉末の燃料混合物を使用したDHX-200ハイブリッドロケットエンジンによって推進されました。2018年7月26日、DAREはストラトスIIIハイブリッドロケットの打ち上げを試みました。このロケットは、前身と同じ燃料/酸化剤の組み合わせを使用しましたが、推力が約360 kN増加しました。^[38]開発当時、これは総推力の点で学生チームによって開発された最も強力なハイブリッドロケットエンジンでした。ストラトスIIIの機体は飛行開始から20秒で行方不明になりました。^[39]

フロリダ工科大学は、パンサープロジェクトでハイブリッド技術のテストと評価に成功しています。ミュンヘン工科大学のWARR ^[40]学生チームは、1970年代初頭からハイブリッドエンジンとロケットの開発を行っています。酸、酸素、または亜酸化窒素をポリエチレンまたはHTPBと組み合わせて使用​​します。開発には、テストスタンドエンジンと、ドイツ初のハイブリッドロケットであるバルバレラのような空中バージョンが含まれます。彼らは現在、アマチュアロケットのヨーロッパの高度記録を破るために、酸化剤として液体酸素を使用するハイブリッドロケットに取り組んでいます。彼らはまた、Rocket Craftersと協力してハイブリッドロケットのテストを行っています。

ボストン大学の学生が運営する「ロケット推進グループ」^[41]は、これまで固体エンジンロケットのみを打ち上げてきたが、 2015年7月までに亜軌道空間に打ち上げる単段ハイブリッドサウンディングロケットの設計・製造を試みている。 ^[42]

ブリガムヤング大学（BYU）、ユタ大学、ユタ州立大学は、1995年に学生が設計したユニティIVと呼ばれるロケットを打ち上げました。このロケットは固体燃料であるヒドロキシル末端ポリブタジエン（HTPB）を酸化剤である気体酸素で燃焼させ、2003年にはHTPBを亜酸化窒素で燃焼させるより大型のバージョンを打ち上げました。

ブラジリア大学(UnB) のハイブリッド ロケット チームは、1999 年に技術学部内で活動を開始し、南半球でハイブリッド ロケットに取り組む先駆的な機関となりました。チームは、さまざまなサウンディング ロケットやハイブリッド ロケット エンジンの開発など、目覚ましい成果を達成してきました。現在、チームは化学推進研究所 (CPL) として知られ、UnB ガマ キャンパスにあります。CPL は、重要なハイブリッド エンジン技術の進歩において大きな進歩を遂げてきました。これには、SARA プラットフォーム用のモジュール式 1 kN ハイブリッド ロケット エンジン、革新的なメタン酸素ガストーチ点火システム、効率的な酸化剤供給システム、高精度の流量制御バルブ、ハイブリッド エンジンに合わせた推力ベクトル制御メカニズムの開発が含まれます。さらに、3D プリントされたアクティブ冷却ハイブリッド ロケット エンジンで画期的な進歩を遂げました。さらに、研究所はさまざまな研究開発分野に積極的に取り組んでおり、現在のプロジェクトは、パラフィンワックスとN2Oを使用したハイブリッドエンジン燃料の配合、数値シミュレーション、最適化技術、ロケット設計に及びます。CPLは、FAPDF、FAPESP、CNPq、AEBなどの政府機関、民間投資家、その他の教育機関と幅広く協力しています。注目すべき共同作業には、UnBの学生グループであるCapital Rocket Team（CRT）があり、現在CPLと提携してハイブリッドサウンディングロケットを開発しています。注目すべき成果として、CRTは2022年のラテンアメリカスペースチャレンジ（LASC）でトップの座を獲得しました。

カリフォルニア大学ロサンゼルス校の学生が運営する「UCLAロケットプロジェクト」は、亜酸化窒素を酸化剤として、HTPBを燃料として使用するハイブリッド推進ロケットを打ち上げている。現在、学生が製作した5番目のハイブリッドロケットエンジンの開発が進行中である。^[43]

トロント大学の学生が運営する「トロント大学航空宇宙チーム」は、ハイブリッド エンジン駆動ロケットの設計と製造を行っています。現在、トロント大学航空宇宙研究所に新しいエンジン試験施設を建設中で、現在厳しい試験が行われている新しいロケット、Defiance MKIII で、カナダのアマチュア ロケット高度記録を破ることを目指しています。Defiance MK III のエンジン、QUASAR は、亜酸化窒素とパラフィンのハイブリッド エンジンで、9 秒間 7 kN の推力を生み出すことができます。^{[引用が必要]}

2016年、パキスタンのDHAスファ大学は、パラフィンワックスと液体酸素を使用した1kNクラスのハイブリッドロケットエンジンであるRaheel-1の開発に成功し^[44]、これにより同国で最初の大学運営のロケット研究プログラムとなった。^[45]インドでは、ビルラ工科大学メスラ宇宙工学ロケット学部が、さまざまな燃料と酸化剤を使用したハイブリッドプロジェクトに取り組んでいる。

イスタンブール工科大学のパルスロケットグループは、トルコ初のハイブリッドロケットエンジンを設計・製造し、2015年5月に広範囲にわたるテストが行​​われた。^[46]

英国を拠点とするチーム (laffin-gas) は、ドラッグ レース スタイルの車で4 基のN ₂ Oハイブリッド ロケットを使用しています。各ロケットの外径は 150 mm、長さは 1.4 m です。燃料には_{、食用油に浸した高密度の巻紙を使用しています。N 2} Oの供給は、窒素加圧ピストン アキュムレーターによって行われ、 N ₂ Oガスのみの場合よりも供給速度が速く、逆方向の衝撃も緩和します。^{[引用が必要]}

イタリアでは、ハイブリッド推進剤ロケットの研究における主要なセンターの1つが、パドヴァ大学G.コロンボ校のCISAS（宇宙研究活動センター）である。活動は、燃焼プロセスの理論的分析からCFDコードを使用した数値シミュレーション、そして小型および大型ロケット（最大20kN、N2O-パラフィンワックスベースのモーター）の地上テストの実施まで、開発のすべての段階をカバーしている_。これらのエンジンの1つは、2009年に飛行に成功した。2014年以来、研究グループは、パドヴァ大学のスピンオフ企業である「Technology for Propulsion and Innovation」と提携して、高濃度過酸化物を酸化剤として使用することに焦点を当てている。^[47]

台湾では、 NSPOと2つの大学チームのR&Dプロジェクトを通じて、2009年にハイブリッドロケットシステムの開発が始まりました。両チームとも、異なる改良方式で亜酸化窒素/ HTPB推進剤システムを採用しました。これまでに、NCKUとNCTUのチームによっていくつかのハイブリッドロケットが打ち上げられ、高度10～20 kmに達しています。彼らの計画には、ナノ衛星をテストするために高度100～200 kmの打ち上げを試みることと、長期的にはナノ衛星の軌道打ち上げ機能を開発することが含まれています。2014年に行われたサブスケールのN ₂ O / PEデュアル渦流（DVF）ハイブリッドエンジンのホットファイアテストでは、平均Ispが280秒に達し、システムの燃焼効率が約97％に達したことを示しています。^[要出典]

ドイツでは、シュトゥットガルト大学の学生チームHyEndが、HEROSロケットを使用した学生製作ハイブリッドロケットの最高飛行世界記録保持者となっている。^[48]

バングラデシュでは、アメリカン国際大学バングラデシュ校の支援を受けたアマチュア実験ロケットダッカが同国初のハイブリッドロケットエンジンのテストも実施しており、現在はパラフィン/亜酸化窒素をベースにした大型の試作品の開発に取り組んでいる。^[49]

オーストリアのグラーツ工科大学の航空宇宙チームもハイブリッド燃料ロケットを開発している。^[50]

ポーランドのヴロツワフ工科大学の学生チームPWr in Spaceは、3つのハイブリッドロケットを開発しました。R2「Setka」、R3「Dziewięćdziesiątka dziewiątka」、そして最も強力なR4「Lynx」で、テストスタンドでのテストに成功しました^[51]

エンブリー・リドル航空大学、ワシントン大学、パデュー大学、ミシガン大学アナーバー校、アーカンソー大学リトルロック校、ヘンドリックス・カレッジ、イリノイ大学、ポートランド州立大学、クワズール・ナタール大学、テキサス A&M 大学、オーフス大学、ライス大学、 AGH 科学技術大学など、他の多くの大学にもハイブリッド モーターのテスト スタンドがあり、ハイブリッド ロケットを使った学生の研究に利用されています。^{[出典が必要]}

アマチュアや愛好家が高出力の模型ロケットに使用するためのハイブリッドロケットモーターシステムは数多くある。これらには、人気のHyperTekシステム^{[52]や、RATTWorks [53]} 、 Contrail Rockets ^[54]、Propulsion Polymers ^[55]などの「Urbanski-Colburn Valved」（U/C）システムが含まれる。 これらのシステムはすべて、酸化剤として亜酸化窒素を使用し、プラスチック燃料（ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリプロピレンなど）またはHTPBなどのポリマーベースの燃料を使用する。これにより、固体ロケットモーターに比べて飛行あたりのコストが削減されるが、ハイブリッドでは一般に地上支援設備がより多く必要になる。

2005年10月26日のテレビ番組「MythBusters」の「Confederate Rocket」^{[56]というエピソードでは、液体}亜酸化窒素とパラフィンワックスを使用したハイブリッドロケットモーターが紹介されました。この神話では、アメリカ南北戦争中に南軍がこのタイプのロケットを製造できたとされています。この神話は、後の「サラミロケット」というエピソードで再び取り上げられ、中をくり抜いた乾燥したサラミを固形燃料として使用しました。

2007年2月18日のTop Gearのエピソードでは、リチャード・ハモンドとジェームズ・メイがリライアント・ロビンを使用して、通常の K-reg ロビンを再利用可能なスペースシャトルに改造する試みが行われた。プロの無線操縦航空機パイロットであるスティーブ・ホランドは、ハモンドがロビンを安全に着陸させる方法を考え出すのを手伝った。この機体は英国ロケット協会(UKRA)の上級メンバーによって製造され、打ち上げに成功し、数秒間空中に飛行した後、固体燃料ロケットブースターを時間どおりに切り離すことに成功した。これは、ヨーロッパで非政府組織によって打ち上げられた最大のロケットであった。コントレイル・ロケッツの40960 NS O モーターを 6 基使用し、最大推力は 8 トンであった。しかし、ロビンと外部燃料タンク間の爆発ボルトの不具合により、車体は大型の外部燃料タンクから分離できず、ロビンはその後地面に墜落し、その後すぐに爆発したと思われた。この爆発はドラマチックな効果を出すために追加されたもので、リライアント・ロビンもハイブリッド・ロケット・モーターも描かれているような爆発は起こらない。

• 宇宙船の推進
• ロケット推進技術（曖昧さ回避）

• Costa, Fernando de Souza; Vieira, Ricardo (2010). 「ナノサットをLEOに打ち上げるためのハイブリッドロケットの予備分析」。ブラジル機械科学工学協会誌。32 (4): 502–509。doi : 10.1590/ S1678-58782010000400012。

ウィキメディア・コモンズには、ハイブリッドロケットエンジンに関連するメディアがあります。

• 「2 kN ハイブリッド ロケット エンジンの開発とテスト」。hybrid -engine-development.de (ドイツ語)。
• 「パラフィンハイブリッドリンク」。ポートランド州立航空宇宙協会。2006年9月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「Hybridrocket」。c-turbines.ch (プライベート Web ページ) (ドイツ語)。