JPH02245456A - エアターボラムジェットエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は宇宙往環機等に用いるエアターボラムジェット
エンジンに関するものである。

［従来の技術］ 第５図は一般的なエアターボラムジェットエンジン１の
構造の一例を示すもので、図中２はブリクーラ、３は水
素加熱部、４は圧縮機、５は該圧縮機４外周部にリング
状に配設され、図示しない駆動伝達機構を介して前記圧
縮機４の動［１３に駆動伝達し得るタービン、６は燃焼
室を示している。

高圧に保持された極めて低温の液体水素７を図示しない
ポンプ等によりプリクーラ２に導き、エアターボラムジ
ェットエンジンｉ内に取り入れられた空気８の冷却に利
用すると共に、液体水素７自体を昇温させて水素ガス７
°とし、更に燃焼室６後方におけるエンジンケーシング
９内に形成した水素加熱部３に、前記水素ガス７°を導
いて、エンジンダクトｌＯ内を流れる燃焼ガス１１との
熱交換により水素ガス７°を高温高圧の水素ガス７”と
する（ブリクーラ２を有しないエンジンの場合には、図
示しないポンプ等により直接送られてきた液体水素７を
水素加熱部３で高温高圧の水素ガス７“とする）。この
高温高圧の水素ガス７”をタービン駆動ガス入口マニホ
ールド１２に導き、その流れにより前記タービン５を駆
動する。タービン５が駆動されると、図示しない駆動伝
達機構により圧縮機４が駆動され、空気８を吸入、圧縮
して後方へ流す。これにより、圧縮機４にて圧縮された
空気８と前記タービン５から排出された高温高圧の水素
ガス７“とが混合して燃焼室６で燃焼され、高温高圧の
燃焼ガス１１となってエンジンダクトｌＯ内を後方に流
れ、エアターボラムジェットエンジンｌの後部ノズル１
４出口にて膨張し、推力を発生するようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、宇宙往還機等のように、高性能・高出力を必要
とするものに、上記エアターボラムジェットエンジンｌ
を採用する為には、タービン駆動ガス入口マニホールド
１２に導く高温高圧の水素がスフ”を従来以上に高温化
して導いてやる必要があるが、前述の従来構造の如く、
エンジンケーシング９内に形成した水素加熱部３にて液
体水素７または水素ガス７゛の加熱を行うのでは、熱伝
達率が小さく十分な加熱が得られない。

このために、熱交換面積を大きくとる方法として、燃焼
室６後方のエンジンダクト１０内部に水素加熱器を配設
することが考えられている。

しかし該エンジンダクト１０内部は熱負荷が非常に大き
いので、水素加熱器の支持材が熱負荷に耐えられず、エ
ンジンダクト１０内部に設けることはできなかった。

本発明は、支持材を必要とせず、伝熱管自体でエンジン
ダクト内部に支持してなる水素加熱器を備えたエアター
ボラムジェットエンジンを提供することによって、ター
ビンに導く水素ガスを従来以上に高温化して、エンジン
性能を大幅に向上することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は高圧に保持された液体水素または水素ガスを燃
焼室後部の燃焼ガスと熱交換して高温高圧の水素ガスと
し、その高温高圧の水素ガスでタービンを駆動し、該タ
ービンの駆動により回転する圧縮機で圧縮した空気を前
記タービンから排出された水素ガスと混合して燃焼し、
燃焼により生じた高温高圧の燃焼ガスを膨張させて推力
を生じるエアターボラムジェットエンジンにおいて、燃
焼室後部のエンジンケーシングを貫通して液体水素また
は水素ガスをエンジンダクト内に導く導入部と、該エン
ジンケーシングを貫通して高温高圧化した水素ガスを前
記タービンへ導く排出部と、前記導入部及び排出部に連
通し且つ前記エンジンダクト中央部に形成された円形部
とから構成される伝熱管を、前記円形部がエンジンダク
トの軸心方向に筒状のコイル部を形成し、且つ前記導入
部及び排出部が周方向に略均一に配置されるよう複数配
設し、前記円形部相互を一体に固定してなる水素加熱器
を備えたことを特徴とするものである。

［作　　　用］ 従って、本発明によれば、伝熱管の各導入部に供給され
た液体水素または水素ガスは、極めて高温の燃焼ガスに
さらされているエンジンダクト内の伝熱管の全ての場所
で、前記燃焼ガスと熱交換して高温高圧の水素ガスとな
り、各排出部を介してタービンへと送られる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例であり、前述の第
５図に示した実施例と略同様のエアタ−ボラムシエツト
エンジンｌにおいて、燃焼室８後方におけるエンジンダ
クトＩＯ内に、一端がエンジンケーシング９を貫通する
導入部１６を形成し、前記エンジンダクトｌＯ中央部で
所要の径の円形部１７を形成する伝熱管１５を設け、該
伝熱管１５の他端を前記エンジンケーシング９を貫通さ
せて外部へ導き、排出部１８を形成する。更に上記の如
く形成された伝熱管１５をエンジンダクトｌＯの軸心方
向に複数本密接に配設し、その夫々の伝熱管１５を相互
に当接せしめ且つその当接部分の所要箇所を点溶接して
一体化し強度性を持たせて水素加熱器１９を構成する。

この時、前記伝熱管１５の円形部１７が夫々合致するよ
うにして、エンジンダクトｌＯの軸心方向に筒状のコイ
ル部２０を形成すると共に、伝熱管１５の導入部！６及
び排出部１８がエンジンケーシング９を貫通する位置を
、所要本数ごとに周方向に均等角度（例えば９０”　）
ずつずらして周方向に均等に配置されるよう構成する。

又、伝熱管１５の各導入部１６は、図示しない液体水素
７または水素ガス７°を導く配管と、又各排出部１８は
高温高圧の水素ガス７”をタービンへ導く配管と夫々接
続しである。

尚、伝熱管１５とエンジンケーシング９の貫通部分は溶
接等により固定されていることは勿論である。

以下、作用を説明する。

図示しないブリクーラからの水素ガス７°、或いはプリ
クーラを有しないエンジンの場合には図示しないポンプ
等により直接送られてきた液体水素７を、各伝熱管１５
の夫々の導入部１Ｂに分岐して供給すると、該液体水素
７または水素がスフ°は、極めて高温の燃焼ガス１１に
さらされたエンジンダクトｌＯ内の伝熱管１５の全ての
場所で、前記燃焼ガス１１と十分な熱交換を行って高温
高圧の水素ガス７”となり、その高温高圧の水素ガス７
“は各排出部１８を介して図示しないタービンへと送ら
れる。

尚、伝熱管１５自体は、その内部に流れる液体水素７ま
たは水素がスフ°により冷却されているので、熱負荷に
十分耐えることができる。

従って、上記によれば、伝熱管１５自体の各導入部１６
及び排出部１８で、熱交換を主に行う筒状のコイル部２
０をエンジンケーシング９に支持することができるので
、支持材を用いることなくエンジンダクトｌＯ内部に水
素加熱器１９を配設することができると共に、従来のエ
ンジンケーシング９内の水素加熱部３　（第５図参照）
と比較して、熱交換面積を拡大し、且つ熱交換効率を著
しく向上できるので、タービンに導く高温高圧の水素ガ
ス７″を従来より大幅に高温化することができ、よって
エアターボラムジェットエンジン１の性能を大幅に向上
することができる。

第３図及び第４図は本発明のエアターボラムジェットエ
ンジンの水素加熱器の他の例を示すもので、第３図は１
本の伝熱管１５の円形部１７を２周させた形状として伝
熱管１５の１本当たりの熱交換面積を更に大きく取るよ
うにしており、又、第４図は前記筒状のコイル部２０の
内部に更に小径のコイル部２０’を形成するようにした
二重構造とした場合であり、この場合は更に熱交換面積
が大きくとれ、熱交換効率が高まる。

又、前記水素加熱器１９の形状は、プリクーラを要する
エアターボラムジェットエンジンｌにおけるブリクーラ
の形状として利用しても良い。

尚、本発明のエアターボラムジェットエンジンは、上述
の実施例にのみ限定されるものではなく、伝熱管の導入
部及び排出部がエンジンケーシングを貫通する位置は伝
熱管の収熱量に応じて周方向に任意の位置とすることが
でき、よって９０６ずつずらすことには限定されないこ
と、又、水素加熱器によって高温高圧化された水素ガス
により駆動されるタービン部分の構造は問わず、圧縮機
とシャフトを介して連動するタービンを配設した構造で
あっても良いこと、その池水発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のエアターボラムジェット
エンジンによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し
得る。

■　水素加熱器を伝熱管自体で支持しているので、支持
材を用いることなくエンジンダクト内部に水素加熱器を
配設することが可能となる。

■　上記■により従来より小型の構造で熱交換面積を拡
大することができ、燃焼ガスと液体水素または水素ガス
との熱交換効率を著しく向上することができる。

■　上記■により、タービンに導く水素ガスを従来より
高温高圧化することができ、よってエアターボラムジェ
ットエンジンの性能を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエアターボラムジェットエンジンの水
素加熱器部の一例を示す側面図、第２図は第１図の■−
■方向の矢視図、第３図は伝熱管の他の形状例を示す斜
視図、第４図は伝熱管の更に他の形状例を示す正面図、
第５図は従来のエアターボラムジェットエンジンの一例
を示す切断側面図である。 図中、ｌはエアターボラムジェットエンジン、４は圧縮
機、５はタービン、６は燃焼室、７は液体水素、７°は
水素ガス、７”は高温高圧の水素ガス、８は空気、９は
エンジンケーシング、ｌＯはエンジンダクト、１１は燃
焼ガス、１５は伝熱管、１６は導入部、１７は円形部、
１８は排出部、１９は水素加熱器、２０はコイル部を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）高圧に保持された液体水素または水素ガスを燃焼室
   後部の燃焼ガスと熱交換して高温高圧の水素ガスとし、
   その高温高圧の水素ガスでタービンを駆動し、該タービ
   ンの駆動により回転する圧縮機で圧縮した空気を前記タ
   ービンから排出された水素ガスと混合して燃焼し、燃焼
   により生じた高温高圧の燃焼ガスを膨張させて推力を生
   じるエアターボラムジェットエンジンにおいて、燃焼室
   後部のエンジンケーシングを貫通して液体水素または水
   素ガスをエンジンダクト内に導く導入部と、該エンジン
   ケーシングを貫通して高温高圧化した水素ガスを前記タ
   ービンへ導く排出部と、前記導入部及び排出部に連通し
   且つ前記エンジンダクト中央部に形成された円形部とか
   ら構成される伝熱管を、前記円形部がエンジンダクトの
   軸心方向に筒状のコイル部を形成し、且つ前記導入部及
   び排出部が周方向に略均一に配置されるよう複数配設し
   、前記円形部相互を一体に固定してなる水素加熱器を備
   えたことを特徴とするエアターボラムジェットエンジン
   。