Um propulsor híbrido é um motor de foguete que usa uma mistura de propelentes líquidos (ou gasosos) e sólidos. Este tipo de motor tem a vantagem, como todos os motores de foguete, de poder funcionar na ausência de atmosfera uma vez que o combustível e o oxidante estão a bordo. Suas características o tornam um meio-termo entre um motor de foguete de propelente líquido e um propelente de propelente sólido . Comparado com um motor de foguete de propelente líquido, é mais simples no projeto e, portanto, menos frágil e queima propelentes que não são suscetíveis de explodir. Ao contrário de um propelente de foguete sólido, o empuxo do motor pode ser modulado ou interrompido a qualquer momento.
Seu uso até agora tem sido limitado porque o desempenho obtido na prática continua decepcionante. O mais conhecido exemplo de implementação é o dos SpaceShipOne e SpaceShipTwo aviões espaciais que usam ou deve usá-lo para realizar vôos suborbitais : neste caso, a escolha deste tipo de propulsão está ligada a considerações de custo e segurança.. Pesquisas recentes sobre combustíveis novos e mais eficientes podem oferecer outras saídas para esse tipo de propulsão.
O motor de foguete híbrido depende, como a maioria dos motores de foguete , da combustão altamente exotérmica de um combustível e um oxidante que produz um grande volume de gases de combustão que escapam em alta velocidade do motor produzindo o impulso desejado. Um motor de foguete híbrido compreende principalmente um tanque pressurizado contendo o oxidante (ou oxidante ) na forma líquida ou gasosa, uma câmara de combustão formada dentro de um bloco de combustível que está na forma sólida (bloco propelente) e uma válvula que separa esses dois elementos. A câmara de combustão é, no caso mais simples, um único canal cilíndrico perfurado no bloco propelente no sentido longitudinal, no final do qual está o bico pelo qual os gases produzidos são expelidos (ver diagrama ao lado).
Quando você deseja ligar o motor, um sistema de ignição é ativado na câmara de combustão e a válvula é aberta. O oxidante líquido ou gasoso que está sob pressão flui para a câmara de combustão, onde vaporiza e reage com o combustível sólido por inflamação. A combustão do oxidante e do combustível se propaga para a superfície do bloco de propelente sólido. As partículas do propelente são liquefeitas na superfície do bloco e então gaseificadas pelo calor liberado e se misturam com o oxidante. Os gases quentes produzidos são expelidos pela pressão em direção à saída da câmara de combustão onde existe um bico que canaliza e acelera os produtos da combustão, fornecendo o impulso ao foguete.
Em sua forma mais simples, a câmara de combustão é um orifício cilíndrico simples (o canal) perfurado no centro do bloco propelente. Para atingir maior empuxo, vários canais podem ser perfurados, aumentando a área do bloco propelente exposto à combustão. Formas complexas (por exemplo, estrela com n ramos) também podem ser utilizadas para modular o empuxo em função do tempo, determinando a cinética de combustão por meio da geometria da superfície de combustão, que condiciona a reação do oxidante sobre o combustível. .
O bloco propulsor é precedido por uma pré-câmara na qual uma primeira combustão gera a evaporação do oxidante - se este for líquido. Combustível e oxidante não se misturam em proporções ideais na câmara de combustão: tende a haver excesso de oxidante no centro do canal e excesso de combustível na superfície do bloco propelente. Os materiais não queimados resultantes são naturalmente agitados na câmara de pós-combustão, um espaço entre a extremidade final do bloco propelente e o bico, e completam sua combustão ali.
A eficiência da propulsão híbrida depende muito da velocidade com que a superfície do combustível vaporiza para se misturar com o oxidante. Essa chamada velocidade de regressão , que atualmente é muito baixa, é o principal problema encontrado no desenvolvimento de uma propulsão híbrida viável.
A propulsão híbrida tem vantagens e desvantagens, algumas óbvias, outras menos, em comparação com os outros dois modos principais de propulsão de foguete: o motor de foguete de propelente líquido e o propelente de propelente sólido . Aqui está um breve resumo:
A propulsão híbrida tem uma série de desvantagens que, até agora, impediram seu desenvolvimento:
A pesquisa sobre a propulsão híbrida data de mais de 50 anos. Pequenos motores híbridos foram usados em programas de drones nos Estados Unidos entre 1968 e 1983 (Sandpiper, Has, Firebolt) usando polibutadieno hidroxi-telecélico (PHBT) como combustível . Na década de 1990, um projecto ambicioso conduzido por AMROC empresa norte-americana (agora extinto) propulsores testados com um impulso de 1,2 M N .
Mas essas tentativas nunca levaram a aplicações práticas no campo da propulsão de foguetes, porque a velocidade de regressão era muito baixa, devido à transferência de calor insuficiente entre a parte mais quente da câmara de combustão e a superfície. atingir os impulsos desejados.
A principal via explorada hoje pelos atuais projetos de propulsão híbrida diz respeito ao uso de novos combustíveis, como as formas de parafina, que permitem obter velocidades de regressão 3 a 4 vezes superiores às dos combustíveis convencionais.