Høj ydeevne af enkelttrinslydende hybridraketter ved hjælp af designinformatik

Enkelttrins sonderraketter bruges til at transportere videnskabeligt udstyr ind i, eller lige ud over, Jordens atmosfære til at måle fænomener som nordlys. For nylig, forskere er begyndt at designe raketter med hybridmotorer, som virker ved at veksle mellem forskellige faser af fast brændsel og flydende eller gasoxiderende midler. Hybride raketter er billigere, sikrere og renere end dem med konventionelle fastbrændselsmotorer.

Mens hybridraketter stadig stort set er i design- og prototypefasen, der er sket betydelige fremskridt i designteknologierne, der bruges til at modellere og forudsige optimal raketydelse. Nu, Kazuhisa Chiba ved University of Electro-Communications i Tokyo, sammen med videnskabsmænd over hele Japan, har demonstreret de potentielle fordele ved en 'udryddelses-reignition'-protokol i hybridraketter ved hjælp af en ny design-informatik-platform (DI).

Computerbaseret DI giver forskere mulighed for at undersøge hybridraketfordele under konceptdesign ved at illustrere mange elementer af fysikken ved raketopsendelse og -flyvning i et designrum i 'fugleperspektiv'. Chibas team ønskede at afgøre, om affyring af raketmotorerne mere end én gang ('udryddelse-reignition') var gavnligt for den overordnede flyvestistabilitet, distance og varighed af flyvning i den nedre termosfære.

Holdet kørte computermodellen tusindvis af gange, hver gang tweaking forskellige variabler - såsom ekstinktionstid mellem første og anden forbrænding - for at bestemme de potentielle fordele ved en ekstinktion-genantændingsprotokol og det optimale raketdesign. Deres resultater viser, at mens downrange-afstanden ikke blev forlænget, tidsrummet i termosfæren blev forlænget. Yderligere udforskning af de genererede data antydede en hypotese om at udvide downrange i fremtiden.