JPH06299903A - ラムロケット用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空中における自機や後続機に対する危険性を
解消すると共に、ノズルおよびラムロケット全体の運用
上や設計上の制約を緩和することができるラムロケット
用ノズルを提供する。 【構成】 ラムジェット作動時の燃焼ガスを噴出させる
ラムノズルの内側に、ブースタ作動時の燃焼ガスを噴出
させるブースタノズルを備えたラムロケット用ノズルに
おいて、燃焼ガスの熱により融解ないしは燃尽などして
消失する高温消失性素材で前記ブースタノズル２２を形
成すると共に、同ブースタノズル２２に冷却用流体を流
通させる流路３３を設けたラムロケット用ノズル１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ラム燃焼器内に装填
した推進薬によるブースタ作動ののち、ラムジェット作
動に移行するラムロケットに用いられるラムロケット用
ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のラムロケット用ノズルとして
は、例えば図５に示すようなものがあった。

【０００３】図示のラムロケット用ノズル１００は、ラ
ム燃焼器の尾部に設けられるラムジェットノズル１０１
の内側に、火工品により作動する分離装置１０２やその
他の固定用部材１０３を用いて、ブースタノズル１０４
を取付けた構成になっている。前記ブースタノズル１０
４は、コンバージェント部Ｃ、スロート部Ｔ、およびダ
イバージェント部Ｄ等の各部の強度や耐熱性を考慮し
て、様々な部材を組合わせることにより構成されてい
る。

【０００４】上記のラムロケット用ノズル１００は、ラ
ム燃料器内に固体推進薬を装填したラムロケットに用い
られ、固体推進薬を燃焼させるブースタ作動時におい
て、その燃焼ガスをブースタノズル１０４から噴出させ
る。そして、前記固体推進薬の燃焼終了とともにブース
タノズル１０４を離脱させ、導入した外気とラム燃料と
を混合してラム燃焼器で連続燃焼させるラム作動時にお
いては、その燃焼ガスをラムノズル１０１から噴出させ
ることとなる。

【０００５】上記のようなラムロケット用ノズル１０１
は、例えば米国特許第４，０２２，１２９号明細書に記
載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな従来のラムロケット用ノズル１００にあっては、ブ
ースタ作動後にブースタノズル１０４を離脱させること
から、例えばラムロケットを空中発射した場合に、空中
に放出されたブロック状態のブースタノズル１０４が自
機や後続機に衝突する恐れがあり、これを防止するため
に、発射のタイミングやブースタ用推進薬の燃焼時間の
長さ等、ラムロケット自体の運用や設計に数々の制約が
あった。

【０００７】また、従来のラムロケット用ノズル１００
は、除去されるブースタノズル１０４においても高い耐
熱性能が要求されており、この様な要求も設計上の制約
を受ける一因となっていた。

【０００８】

【発明の目的】この発明は、上記したような従来の状況
に鑑みて成されたもので、空中における自機や後続機に
対する危険性を解消すると共に、ノズルおよびラムロケ
ット全体の運用上や設計上の制約を緩和することができ
るラムロケット用ノズルを提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるラムロ
ケット用ノズルは、ラムジェット作動時の燃焼ガスを噴
出させるラムノズルの内側に、ブースタ作動時の燃焼ガ
スを噴出させるブースタノズルを備えたラムロケット用
ノズルにおいて、燃焼ガスの熱により融解ないしは燃尽
などして消失する高温消失性素材で前記ブースタノズル
を形成すると共に、同ブースタノズルに冷却用流体を流
通させる流路を設けた構成としており、上記の構成を課
題を解決するための手段としている。

【００１０】

【発明の作用】この発明に係わるラムロケット用ノズル
は、高温消失性素材で形成されたブースタノズルに冷却
用流体の流路を設けたことにより、ブースタ作動時にお
いては、前記流路に冷却用流体を流通させてブースタノ
ズルを冷却する。したがって、ブースタノズルは、充分
な耐熱性を有する素材を用いなくても、燃焼ガスの熱に
よる焼損が防止される。

【００１１】また、上記ラムロケット用ノズルは、ブー
スタ作動の終了とともに冷却用流体の流通を停止させる
と、燃焼ガスの熱によってブースタノズルが融解ないし
は焼尽などして消失することとなり、前記ブースタノズ
ルをブロック状態で飛散させることがない。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図４に基
づいて説明する。

【００１３】ラムロケット用ノズル１は、図４に示すラ
ムロケットＲの尾部に設けてある。

【００１４】ラムロケットＲは、外筒２により形成され
るラム燃焼器３の頭部側にガス発生器４を備えると共
に、前記外筒２の側部に外気導入用のディフューザ５を
複数備え、同外筒２の尾部内側に前記ラムロケット用ノ
ズル１を備えている。

【００１５】前記ラム燃焼器３の内部には、固体のブー
スタ用推進薬６が装填してある。前記ガス発生器３は、
頭部側に図示しないペイロード搭載部が接続されると共
に、尾部に噴射ノズル７を備えており、その内部には、
燃焼過剰の組成を有する固体のサステーナ推進薬８が装
填してある。なお、前記ラム燃焼器３と噴射ノズル７と
の間には、燃尽性を有する素材で形成された隔壁９が設
けてある。

【００１６】前記ディフューザ５は、頭部側に開口した
空気取入口１０を有すると共に、前記ラム燃焼器３の頭
部寄りの部分に連通している。なお、ディフューザ５と
ラム燃焼器３との連通部分は、ポートカバー１１によっ
て一時的に閉塞してある。また、前記ディフューザ５の
尾部側には、ポートカバー１１の解除装置や、後記する
冷却用流体の供給装置などを搭載する収納部１２が設け
てある。

【００１７】前記ラムロケット用ノズル１は、図１に示
すように、外筒２の尾部内側に固定されたラムノズル２
１と、その内側に設けたブースタノズル２２で構成して
ある。前記ラムノズル２１は、燃焼ガスに対して充分な
耐熱性を有する複合材料等で形成してある。

【００１８】前記ブースタノズル２２は、コンバージェ
ント部Ｃ、スロート部Ｔ、およびダイバージェントＤを
形成するノズル本体３１と、このノズル本体３１とラム
ノズル２１の間に嵌合状態となる固定用ブロック３２と
で構成してあって、燃焼ガスの熱により融解ないしは燃
尽などして消失する高温消失性素材であるプラスチック
で形成してある。

【００１９】前記ノズル本体３１には、冷却用流体を流
通させる流路３３が形成してある。この流路３３は、図
１中に一部を点線で示すように、ノズルの入口側から出
口側にかけて螺旋状に形成してある。

【００２０】さらに、前記ノズル本体３１のノズル入口
側と出口側の各端部には、流路３３に連通するコネクタ
３４，３５が夫々設けてあり、ノズル入口側のコネクタ
３４には冷却用流体の供給用パイプ３６が、また、ノズ
ル出口側のコネクタ３５には冷却用流体の回収用パイプ
３７が接続してある。

【００２１】前記各パイプ３６，３７は、その外側に耐
熱コーティングが施してあって、図２にも示すようにノ
ズル出口部分から外筒２の外側に導かれ、先述した収納
部１２内の冷却用流体供給装置に接続してある。

【００２２】上記供給装置は、図３に示すように、加圧
用ガスを充填した圧力容器４１と、冷却用流体４２を充
填したタンク４３を備えており、加圧用ガスの圧力で前
記タンク４３内のピストン４４を押動することにより、
冷却用流体４２を供給用パイプ３６側に加圧供給する。
なお、加圧用ガスとしては例えば窒素ガスが用いられ、
冷却用流体としては例えば液体窒素が用いられる。ま
た、上記供給装置には、当然バルブ機構等の他の制御装
置が含まれる。

【００２３】次に、上記ラムロケット用ノズル１の動作
をラムロケットＲの動きとともに説明する。

【００２４】ラムロケットＲは、ブースタ用推進薬６に
点火することにより発進・加速する。このブースタ作動
時において、ラムロケット用ノズル１は、ブースタ用推
進薬６の燃焼で生じた燃焼ガスをブースタノズル２２か
ら噴出させる一方で、流路３３に冷却用流体４２を流通
させてブースタノズル２２を冷却し、前記ブースタノズ
ル２２が燃焼ガスにより焼損するのを確実に防いでい
る。

【００２５】ここで、前記冷却用流体４２の供給装置
は、燃焼ガスの熱によって気化膨脹したガスを回収用パ
イプ３７を通して圧力容器４１に回収し、そのガスをラ
ムロケットＲに用いられるアクチュエータ類（Ａ）の動
力源として利用するようにしてある。

【００２６】次いで、ラムロケットＲは、ブースタ用推
進薬６の燃焼終了に伴って、ラム燃焼器頭部の隔壁９を
焼尽させるとともにサステーナ推進薬８への点火を行
い、且つポートカバー１１を除去する。これにより、ラ
ムロケットＲは、ディフューザ５から導入した外気と、
サステーナ推進薬８の燃焼で生じたラム燃料としての可
燃性ガスとを混合させてラム燃焼器３で連続燃焼させ、
ラムジェット作動状態となる。

【００２７】このとき、ラムロケット用ノズル１では、
前記ブースタ用推進薬６の燃焼終了に伴って、冷却用流
体４２の供給が停止される。これにより、ラムロケット
用ノズル１は、高温消失性素材から成るブースタノズル
２２が燃焼ガスの熱によって融解除去されることとな
り、ラムジェット作動時の燃焼ガスをラムノズル２１か
ら噴出させることとなる。

【００２８】このように、上記実施例のラムロケット用
ノズル１では、プラスチック製のブースタノズル２２を
ブースタ作動に充分に対応させることができるようにな
り、しかも、ラムジェット作動に移行する際に前記ブー
スタノズル２２を融解除去することから、空中にブロッ
ク状態で飛散させるものがほとんど無く、例えばラムロ
ケットＲを発射した自機や後続機に危険を及ぼす恐れも
全く無い。

【００２９】なお、この発明によるラムロケット用ノズ
ルは、ブースタノズルの素材や流路の形状等が上記実施
例のみに限定されることはなく、このほか、上記実施例
のように流路を螺旋状に形成する場合には、その流路を
複数条設けて冷却効果をより高めるようにすることなど
も良い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明のラ
ムロケット用ノズルによれば、ブースタ作動からラムジ
ェット作動に移行する際にブースタノズルを融解ないし
焼尽などによって高温消失させてしまうので、空中にブ
ロック状態で飛散させるものがほとんど無く、ラムロケ
ットを発射した自機や後続機に対する危険性を解消する
ことができる。

【００３１】また、ブースタノズルに充分な耐熱性を有
する素材を用いなくても、ブースタ作動に充分対応する
ことができるので、ブースタノズルに適用可能な素材の
種類を拡大することができると共に、ブロック状態で放
出されたブースタノズルによる危険性を回避するために
ラムロケット自体に講じる手段（例えば発射タイミング
やブースタ用推進薬の燃焼時間の調整）が不要となるの
で、ノズルおよびラムロケット全体の運用上や設計上の
制約を大幅に緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるラムロケット用ノズ
ルを説明する断面図である。

【図２】ラムロケット用ノズルの出口側の一部分を示す
斜視図である。

【図３】冷却用流体の供給装置を示す概略説明図であ
る。

【図４】図１に示すラムロケット用ノズルを備えたラム
ロケットを説明する断面図である。

【図５】従来におけるラムロケット用ノズルを説明する
断面図である。

【符号の説明】

Ｒ ラムロケット １ ラムロケット用ノズル ２１ ラムノズル ２２ ブースタノズル ３３ 流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 村 彰 博 東京都杉並区桃井３−５−１ 株式会社日 産エアロスペースエンジニアリング内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラムジェット作動時の燃焼ガスを噴出さ
   せるラムノズルの内側に、ブースタ作動時の燃焼ガスを
   噴出させるブースタノズルを備えたラムロケット用ノズ
   ルにおいて、燃焼ガスの熱により融解ないしは燃尽など
   して消失する高温消失性素材で前記ブースタノズルを形
   成すると共に、同ブースタノズルに冷却用流体を流通さ
   せる流路を設けたことを特徴とするラムロケット用ノズ
   ル。