ハイブリッドロケット
ハイブリッドロケット (英: hybrid rocket) は、相の異なる2種類の推進剤からなるロケットエンジンシステムである。最も一般的なものは、固体燃料がおかれた燃焼室へ液体か気体の酸化剤を供給する事によって燃焼を起こし、生成したガスを噴射してその反動で進む。
ハイブリッドロケットは液体推進剤が納められた圧力容器(タンク)と固体燃料が充填された燃焼室から構成され、弁によってこれらの二つは分けられている。推力が必要な時には弁を開けることで燃焼室内に液体推進剤を供給し、点火装置を用いて点火する。燃焼中は液体(または気体)が燃焼室内に流れ、蒸発して固体推進剤と反応する。燃焼の発生によって隣接する固体燃料の表面の境界層に火炎が広がる。
1960年代初頭の研究で比推力と低周波不安定燃焼という2つの重要な問題が解決された。初期の文献の記述では燃焼行程は燃料の表面近傍で起きると記述されていたが、実際には気化した燃料が燃焼室内で酸化剤と混合して燃焼する。前端部から噴射された酸化剤は気化した燃料と必ずしも激しく混合されるわけではない。
不安定燃焼の原因は酸化剤の気化が少なく噴射してからしばらくしてから気化するので燃焼室内に酸化剤の密度差が生じ、これが不安定燃焼の一因になる。これを解決する一手段として噴射装置に酸化剤の加熱装置を装備したところ、酸化剤の粘性が下がり、流動性が高まり、赤煙硝酸を酸化剤とする燃焼効率は 60から98%に改善された。
燃焼速度は燃焼室の圧力に依存し、高圧燃焼の方が燃焼速度が速まる。
日本では、北海道大学などの産学協同グループがCAMUIロケットを開発している。CAMUIは燃料ブロックを複数の段(ステージ)に分け、段ごとにポートの位置をずらすことによって反応効率を上げ、小型ながら高推力を実現している。2002年から2010年3月まで数回の打ち上げ実験が行われ、うち1回を除いて成功した。
秋田大学イノベーション創出総合研究機構秋田宇宙開発研究所ではハイブリッドロケットの開発を進めていて高さは10mの日本の大学で所有するものでは国内最大級となるハイブリッドロケット用発射台を保有する。
首都大学東京では2001年に日本国内初のハイブリッドロケット(推力700N,燃焼時間7秒)の打ち上げに成功、2011年に総重量17.8トンで232kgの軌道投入能力を有する多段式ハイブリッドロケットの概念設計が検討された。
東海大学では2005年にマイクロワックスと亜酸化窒素を使用したハイブリッドロケットを打ち上げた。
室蘭工業大学ではハイブリッドロケットの開発が進行している。
和歌山大学では和歌山大学宇宙開発プロジェクト(WSP)と宇宙教育研究所がハイブリッドロケットの開発を進める。
2015年3月7日、食品メーカー・UHA味覚糖、秋田大学秋田宇宙開発研究所・和田豊所長、和歌山大学宇宙教育研究所・秋山演亮所長、国立天文台チリ観測所・阪本成一教授などからなる「Candy Rocket Project実行委員会」は、燃料としてキャンディを使用したハイブリッドロケットの打ち上げに成功した。
神奈川大学工学部及び宇宙ロケット部では能代宇宙イベント及び、伊豆大島にて材料費1台80万円の超小型ハイブリッドロケット打ち上げ実験を行っており、2017年には高度4,779mに到達。