ハイブリッドロケット
ハイブリッドロケットでは、燃焼の進行に伴って燃焼室内のポート(通路)が広くなってしまうため、完全に反応せずにポートを通過してしまう酸化剤が増加する傾向にある(これを O/F シフトと呼ぶ)。したがって、多くのハイブリッドロケットシステムでは燃焼が進行するにつれて酸化剤リッチになり、平均比推力が低下してしまう。また燃焼速度は固体燃料ロケットの約1/3と遅い。
燃焼速度の低い燃料の場合には複数の穴があけられたマルチポート燃料を使用する(蓮根を想像すると分かりやすい)。ただ。マルチポート燃料は体積効率が低く、構造が複雑になり難易度が高い。1990年代末に開発された燃焼速度が高く液化しやすい燃料を利用することでこの問題を解決できる可能性がある。
適切に設計されたハイブリッドロケットはO/Fシフトの影響が非常に小さく、比推力がO/F比のピークによらず概ね一定となる。
仮に大きさを2倍にすると二乗三乗の法則により、体積、重量は8倍になるものの、燃焼断面の表面積は4倍にしかならず、単位重量毎の燃焼ガスの生成量が1/2になり、相対的に推力が不足する。固体燃料ロケットの推進剤の場合には燃焼速度を速めた組成の固体推進剤を使用する事でこの問題を克服しているが、ハイブリッドロケットエンジンでは燃焼速度を速める手段が限られており、これが大型化、大推力化の妨げになっている。
1998年にSpaceDevは、200基以上のハイブリッドロケットの試射データを含む8年以上にわたって蓄積されたアメリカンロケット社の全ての知的財産を取得した。SpaceDevは4.5kNから1.1MNまでに渡る各種の推力のハイブリッドロケットエンジンを試験した。SpaceDevが世界最初の民間宇宙船であるスペースシップワン向けに製造したモデルは、それまでに作られた中で最も大きなハイブリッドロケットであり、末端水酸基ポリブタジエン(HTPB)と液体亜酸化窒素(N2O)を使用した。
SpaceDev社(2008年12月にシエラ・ネヴァダ・コーポレーション (SNC) に買収された)は、小型の衛星打ち上げロケットであるStreakerと弾道飛行と周回飛行の両方の能力を備える有人宇宙船のドリームチェイサーを開発中である。Streakerとドリームチェイサーは両方とも亜酸化窒素と末端水酸基ポリブタジエン(HTPB)を使用する計画であった。しかし、2014年夏に、ドリームチェイサーの推進系ではハイブリッドロケットは使わず、液体推進系に変更することが明らかにされた。
Space Propulsion Groupは1999年にスタンフォード大学のArif Karabeyoglu博士、Brian Cantwell教授らによって液化進行率の高いハイブリッドロケット燃料を開発する為に設立された。直径12.5インチ、推力13,000 lbfのエンジンの燃焼試験に成功した。現在はその技術を使用して2010年に最初の燃焼試験を行う為に直径24インチ、推力25,000 lbfのエンジンを開発中である。
オービタルテクノロジーズ社(Orbitec)はアメリカ政府から"Vortex Hybrid"の概念を含むハイブリッドロケットの研究の為に出資を受けた。