JPH0650083B2 - 空気流入型ロケツトエンジン - Google Patents
空気流入型ロケツトエンジンInfo
- Publication number
- JPH0650083B2 JPH0650083B2 JP18980384A JP18980384A JPH0650083B2 JP H0650083 B2 JPH0650083 B2 JP H0650083B2 JP 18980384 A JP18980384 A JP 18980384A JP 18980384 A JP18980384 A JP 18980384A JP H0650083 B2 JPH0650083 B2 JP H0650083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- rocket engine
- engine
- rocket
- liquid hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
- F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
- F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/74—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof combined with another jet-propulsion plant
- F02K9/78—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof combined with another jet-propulsion plant with an air-breathing jet-propulsion plant
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、人工衛星打上げに使用する空気吸入型ロケ
ツトエンジンに関する。
ツトエンジンに関する。
従来の技術 人工衛星を打上げるロケツトにおいては、その打上げ能
力の向上のためにロケツトが空気中を通過する間は空気
吸入型ロケツトエンジンを利用する考え方があるが、そ
もそもロケツトに使用可能なターボエンジンはつぎに述
べる二種に大別され、そのうち一種は通常の航空機用ア
フタバーナ付ターボジエツトエンジンであり、他の一種
はターボロケツトエンジンであつて、後者のターボロケ
ツトエンジンは前者のターボジエツトエンジンの欠点で
あるマツハ３以上の高々速における作動限界を改善する
ために案出されたものである。
力の向上のためにロケツトが空気中を通過する間は空気
吸入型ロケツトエンジンを利用する考え方があるが、そ
もそもロケツトに使用可能なターボエンジンはつぎに述
べる二種に大別され、そのうち一種は通常の航空機用ア
フタバーナ付ターボジエツトエンジンであり、他の一種
はターボロケツトエンジンであつて、後者のターボロケ
ツトエンジンは前者のターボジエツトエンジンの欠点で
あるマツハ３以上の高々速における作動限界を改善する
ために案出されたものである。
いま、従来のターボロケツトエンジンについて説明すれ
ば、第３図において、通常の航空機用ターボジエツトエ
ンジンにおけると同様に軸流圧縮機１および２によつて
空気を圧縮させてこれをタービン４の駆動後の燃料過多
の排気ガスと燃焼室５内で混合して燃焼させてからノズ
ル６から噴出して推力を発生させるものであるが、通常
のターボジエツトエンジンが軸流圧縮機の動力を該圧縮
機によつて圧縮した空気および燃料（普通はケロシン）
の燃焼で作られた空気過多の燃焼ガスによつて得ている
のに対し、ターボロケツトエンジンにおいては、ロケツ
ト塔載燃料（一般には液体水素）および液体酸素をプリ
バーナ３において燃焼させて得られる燃料過多の高温、
高圧ガスによつてタービン４を作動させて得ている。
ば、第３図において、通常の航空機用ターボジエツトエ
ンジンにおけると同様に軸流圧縮機１および２によつて
空気を圧縮させてこれをタービン４の駆動後の燃料過多
の排気ガスと燃焼室５内で混合して燃焼させてからノズ
ル６から噴出して推力を発生させるものであるが、通常
のターボジエツトエンジンが軸流圧縮機の動力を該圧縮
機によつて圧縮した空気および燃料（普通はケロシン）
の燃焼で作られた空気過多の燃焼ガスによつて得ている
のに対し、ターボロケツトエンジンにおいては、ロケツ
ト塔載燃料（一般には液体水素）および液体酸素をプリ
バーナ３において燃焼させて得られる燃料過多の高温、
高圧ガスによつてタービン４を作動させて得ている。
しかるに、前述したターボジエツトエンジンおよびター
ボロケツトエンジンに共通な欠点があるとされている。
すなわち、(1)空気圧縮用の空気圧縮機が多大な動力を
必要とするために、高圧まで空気を圧縮することができ
ず、したがつて吸入空気量の割には大きい推力が得られ
ない上に、(2)推力対エンジン重量比が小さく、さらに
(3)ロケツトがマツハ６〜１０の高々速で飛しようする
ときのラム効果による空気温度の著しい上昇に前記空気
圧縮機のブレードが耐えられないなどである。なお、タ
ーボロケツトエンジンにおいては、高々速飛しように対
する限界が前述の空気圧縮機のブレードの温度制限によ
つて定まるが、ターボジエツトエンジンにおいては、そ
の限界がタービンブレードの温度制限によつて定まるの
で、高々速飛しように対する何度がさらに高くなる。
ボロケツトエンジンに共通な欠点があるとされている。
すなわち、(1)空気圧縮用の空気圧縮機が多大な動力を
必要とするために、高圧まで空気を圧縮することができ
ず、したがつて吸入空気量の割には大きい推力が得られ
ない上に、(2)推力対エンジン重量比が小さく、さらに
(3)ロケツトがマツハ６〜１０の高々速で飛しようする
ときのラム効果による空気温度の著しい上昇に前記空気
圧縮機のブレードが耐えられないなどである。なお、タ
ーボロケツトエンジンにおいては、高々速飛しように対
する限界が前述の空気圧縮機のブレードの温度制限によ
つて定まるが、ターボジエツトエンジンにおいては、そ
の限界がタービンブレードの温度制限によつて定まるの
で、高々速飛しように対する何度がさらに高くなる。
発明が解決しようとする問題点 この発明は、空気圧縮機の必要動力を減少させて単位空
気量当りの推力を増大させるとともに、圧縮機ブレード
をラム効果による高温空気にさらされることがないよう
にすることにある。
気量当りの推力を増大させるとともに、圧縮機ブレード
をラム効果による高温空気にさらされることがないよう
にすることにある。
問題点を解決するための手段 この発明は、ターボロケツトエンジンの上流の空気取入
口に液体水素、あるいは液体水素および液体酸素の冷熱
源を使用した空気予冷器を付設させてなるものである。
口に液体水素、あるいは液体水素および液体酸素の冷熱
源を使用した空気予冷器を付設させてなるものである。
作用 したがつて、この発明の構成によれば、空気取入口から
の取入空気が予め冷却され、あるいは一部が液化されて
空気圧縮機に流入するが、該流入空気の見掛けの比体積
が減少しているので、前記圧縮機の所要動力が軽減する
とともに、圧縮比の増大となり、さらに空気温度を低温
に維持させることになる。
の取入空気が予め冷却され、あるいは一部が液化されて
空気圧縮機に流入するが、該流入空気の見掛けの比体積
が減少しているので、前記圧縮機の所要動力が軽減する
とともに、圧縮比の増大となり、さらに空気温度を低温
に維持させることになる。
実施例 つぎに、この発明の実施例を図面によつて説明すれば、
第１図において、軸流圧縮機１および２が圧縮する空気
を、プリバーナ３がロケツト塔載燃料および液体酸素を
燃焼して得た燃料過多の高温、高圧ガスがタービン４が
作動させて得られる動力が前記圧縮機を駆動させた後の
燃料過多の排気ガスと燃焼室５内で混合させて燃焼する
ことによつてノズル６から噴出して推力を得るターボロ
ケツトエンジンにおいて、その上流の空気取入口に液体
水素、あるいは液体水素および液体酸素の冷熱源を使用
する空気予冷器７を付設したものであり、該予冷器の一
例には平板およびチユーブで構成させ、あるいはフイン
付チユーブ等からなる熱交換器を利用し、そのチユーブ
内に液体水素入口管８から液体水素（第１図においては
液体水素導入の場合を示す）、あるいは液体水素および
液体酸素を導入させてから、液体水素出口管９から排出
させ、さらに該出口管を前記プリバーナに接続させると
ともに、該プリバーナには液体酸素入口管１０を接続し
て液体酸素を供給させている。
第１図において、軸流圧縮機１および２が圧縮する空気
を、プリバーナ３がロケツト塔載燃料および液体酸素を
燃焼して得た燃料過多の高温、高圧ガスがタービン４が
作動させて得られる動力が前記圧縮機を駆動させた後の
燃料過多の排気ガスと燃焼室５内で混合させて燃焼する
ことによつてノズル６から噴出して推力を得るターボロ
ケツトエンジンにおいて、その上流の空気取入口に液体
水素、あるいは液体水素および液体酸素の冷熱源を使用
する空気予冷器７を付設したものであり、該予冷器の一
例には平板およびチユーブで構成させ、あるいはフイン
付チユーブ等からなる熱交換器を利用し、そのチユーブ
内に液体水素入口管８から液体水素（第１図においては
液体水素導入の場合を示す）、あるいは液体水素および
液体酸素を導入させてから、液体水素出口管９から排出
させ、さらに該出口管を前記プリバーナに接続させると
ともに、該プリバーナには液体酸素入口管１０を接続し
て液体酸素を供給させている。
したがつて、空気取入口から取入空気は減速して空気予
冷器７に流入するが、該予冷器流入空気はロケツト飛し
よう高度およびマツハ数によつてその温度に異にし、地
上付近の亜音速領域では300 Ｋ温度であるが、マツハ数
の上昇に応じて空気温度が急上昇し、例えばマツハ６で
は約 1800 Ｋ、マツハ８では約 3100 Ｋに達し、前記空
気は空気予冷器７によつて奪熱されて徐々に温度が低下
し、ついには空気の液化温度付近にまで冷却されて軸流
圧縮機１および２に入り、そして昇圧されて燃焼器５に
導入され、一方ロケツト搭載液体水素および液体酸素
は、夫々図示しないポンプで増圧されて高圧状態の水
素、あるいは水素および酸素が空気予冷器７のチユーブ
内に導入されて空気を予冷するが、そのために該水素等
の温度が上昇し、ついでプリバーナ３に供給されて燃焼
させられる。なお、第１図に示した液体水素だけを空気
予冷器７に導入した場合には、プリバーナ３に直接供給
した液体酸素が、前記昇温水素と燃焼することになる。
前記プリバーナ内で燃焼することによつて得られる水素
過多の燃焼ガスがタービン４を駆動させてから燃焼室５
内に流入して昇圧空気およびタービン排気ガスが混合燃
焼をし、ついで高速でノズル６から噴出して推力を発生
することになる。
冷器７に流入するが、該予冷器流入空気はロケツト飛し
よう高度およびマツハ数によつてその温度に異にし、地
上付近の亜音速領域では300 Ｋ温度であるが、マツハ数
の上昇に応じて空気温度が急上昇し、例えばマツハ６で
は約 1800 Ｋ、マツハ８では約 3100 Ｋに達し、前記空
気は空気予冷器７によつて奪熱されて徐々に温度が低下
し、ついには空気の液化温度付近にまで冷却されて軸流
圧縮機１および２に入り、そして昇圧されて燃焼器５に
導入され、一方ロケツト搭載液体水素および液体酸素
は、夫々図示しないポンプで増圧されて高圧状態の水
素、あるいは水素および酸素が空気予冷器７のチユーブ
内に導入されて空気を予冷するが、そのために該水素等
の温度が上昇し、ついでプリバーナ３に供給されて燃焼
させられる。なお、第１図に示した液体水素だけを空気
予冷器７に導入した場合には、プリバーナ３に直接供給
した液体酸素が、前記昇温水素と燃焼することになる。
前記プリバーナ内で燃焼することによつて得られる水素
過多の燃焼ガスがタービン４を駆動させてから燃焼室５
内に流入して昇圧空気およびタービン排気ガスが混合燃
焼をし、ついで高速でノズル６から噴出して推力を発生
することになる。
発明の実施例の効果 上述したように、この発明の実施例は、軸流圧縮機に流
入する空気の温度が低下して空気の比体積を減少させる
ので、該圧縮機の動力が著しく軽減させられ、すなわ
ち、従来の1/3 〜1/30 の動力で済み、そのために流入
空気を従来場合よりも高圧に圧縮できることになつて単
位空気当りの推力を大幅に増大させられ、また圧縮機ブ
レードが空気取入口のラム効果による高温空気に直接さ
らされることがなくてロケツトのマツハ６〜１０の高々
速飛しようが可能となる。
入する空気の温度が低下して空気の比体積を減少させる
ので、該圧縮機の動力が著しく軽減させられ、すなわ
ち、従来の1/3 〜1/30 の動力で済み、そのために流入
空気を従来場合よりも高圧に圧縮できることになつて単
位空気当りの推力を大幅に増大させられ、また圧縮機ブ
レードが空気取入口のラム効果による高温空気に直接さ
らされることがなくてロケツトのマツハ６〜１０の高々
速飛しようが可能となる。
他の実施例 ついで、この発明の他の実施例を第２図について説明す
れば、前述した実施例のプリバーナ３に酸化剤を供給す
るようにしたものであり、空気予冷器７の下方に空気液
化器１１を配設し、該液化器で一部の空気を液化させ、
これを液化空気配管１２および１３間に介設させた液化
空気ポンプ１４によつてプリバーナ３に供給するように
したもので、前述実施例の液体酸素供給に代えているだ
けであり、その効果に変わることがない。
れば、前述した実施例のプリバーナ３に酸化剤を供給す
るようにしたものであり、空気予冷器７の下方に空気液
化器１１を配設し、該液化器で一部の空気を液化させ、
これを液化空気配管１２および１３間に介設させた液化
空気ポンプ１４によつてプリバーナ３に供給するように
したもので、前述実施例の液体酸素供給に代えているだ
けであり、その効果に変わることがない。
第１図は、この発明の実施例を示す縦断側面図、第２図
は、この発明の他の実施例を示す縦断側面図、第３図
は、従来の空気吸入型ロケツトエンジンの縦断側面図で
ある。 １，２……軸流圧縮機、３……プリバーナ、４……ター
ビン、５……燃焼室、６……ノズル、７……空気予冷
器、８……液体水素入口管、９……液体水素出口管、１
０……液体酸素入口管、１１……空気液化器、12,13…
…液化空気配管、１４……液化空気ポンプ。
は、この発明の他の実施例を示す縦断側面図、第３図
は、従来の空気吸入型ロケツトエンジンの縦断側面図で
ある。 １，２……軸流圧縮機、３……プリバーナ、４……ター
ビン、５……燃焼室、６……ノズル、７……空気予冷
器、８……液体水素入口管、９……液体水素出口管、１
０……液体酸素入口管、１１……空気液化器、12,13…
…液化空気配管、１４……液化空気ポンプ。
Claims (1)
- 【請求項１】その上流の空気取入口に液体水素、あるい
は液体水素および液体酸素の冷熱源を使用した空気予冷
器を付設したことを特徴とする空気流入型ロケツトエン
ジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18980384A JPH0650083B2 (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 空気流入型ロケツトエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18980384A JPH0650083B2 (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 空気流入型ロケツトエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170158A JPS6170158A (ja) | 1986-04-10 |
| JPH0650083B2 true JPH0650083B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=16247466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18980384A Expired - Lifetime JPH0650083B2 (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 空気流入型ロケツトエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650083B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2654577B2 (ja) * | 1991-05-23 | 1997-09-17 | 宇宙科学研究所長 | 航空機エンジン用超音速プリクーラ |
| EP4619632A1 (en) * | 2022-12-22 | 2025-09-24 | Destinus SA | Air turborocket apparatus with precooler heat exchanger at the air intake |
-
1984
- 1984-09-12 JP JP18980384A patent/JPH0650083B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6170158A (ja) | 1986-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |