JPH084587A - エアターボラムジェットエンジン用ガス発生器 - Google Patents

エアターボラムジェットエンジン用ガス発生器

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JPH084587A
JPH084587A JP13472994A JP13472994A JPH084587A JP H084587 A JPH084587 A JP H084587A JP 13472994 A JP13472994 A JP 13472994A JP 13472994 A JP13472994 A JP 13472994A JP H084587 A JPH084587 A JP H084587A
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JP
Japan
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fuel
oxidant
reaction
gas generator
pressure
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Application number
JP13472994A
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English (en)
Inventor
Mitsuaki Usukinu
光明 薄衣
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化剤の割合が低く、かつ低圧でも安定に作
動ができ、これにより、比推力が大きく、かつ高速時に
ラム圧で高圧化した空気を有効に利用できるエアターボ
ラムジェットエンジン用ガス発生器を提供する。 【構成】 酸化剤の割合が少ない固体燃料11を内蔵し
固体燃料の反応により可燃ガスを発生する反応容器12
と、液体酸化剤を内蔵した酸化剤容器14と、酸化剤容
器と反応容器を連通し反応容器内の固定燃料反応面に液
体酸化剤を供給する酸化剤供給ライン15と、酸化剤供
給ラインに設けられ液体酸化剤の流量を制御する流量制
御弁16と、反応容器内の圧力を検出する圧力センサ1
7と、圧力センサの出力に応じて流量制御弁を制御する
制御装置18とを備え、反応容器内の圧力の上昇に応じ
て液体酸化剤の流量を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボジェットとラム
ジェットのコンバインドサイクルエンジンであるエアタ
ーボラムジェットエンジンに係わり、更に詳しくは、エ
アターボラムジェットエンジン用のガス発生器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】エアターボラムジェットエンジンは、図
4に例示するように、ガス発生器1、タービン2、ミキ
サ3、ファン4(圧縮機)、燃焼器5、排気ノズル6、
等を備え、ガス発生器1で高温高圧の燃料ガス7を発生
させ、発生した燃料ガス7でタービン2を駆動し、この
タービン2でファン4を駆動して空気8を圧縮して導入
し、導入した空気8と燃料ガス7をミキサ3で混合し、
混合ガスを燃焼器5で燃焼させ、燃焼排ガス9を排気ノ
ズル6で膨張させて後方に噴出し、推力を発生するよう
になっている。
【0003】かかるエアターボラムジェットエンジン
は、ラムジェットに比べ、マッハ1以下の低速時にも高
い推力を発生し、自力で離陸でき、かつラムジェットと
同様にマッハ3以上の超音速飛行もできる特徴がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ガス発生器としては、
図5に示すダクテッドロケットエンジン用のガス発生器
が従来から知られている。このガス発生器は、酸化剤の
割合を減らした固体燃料を用いており、燃料中の酸化剤
が少なく、全体の比推力(推力/重量)を大きくするこ
とができる。
【0005】しかし、ダクテッドロケットエンジンは、
一種のラムジェットエンジンであり、ラム圧が高い条件
でしか使用できない。一方上述したエアターボラムジェ
ットエンジンでは、低速時のタービン入口圧力が低く、
固体燃料の酸化剤の割合を減らすとガス発生器が低圧で
安定作動しない問題点があった。また、低圧でも安定作
動するように、固体燃料中の酸化剤の割合を増すと、比
推力が小さくなるばかりでなく、燃焼器5での可燃分が
減少し、高速時に外部から導入しラム圧で高圧化した空
気を有効利用できず、上述した特徴を十分発揮できなく
なる問題点があった。
【0006】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、酸化
剤の割合が低く、かつ低圧でも安定に作動ができ、これ
により、比推力が大きく、かつ高速時にラム圧で高圧化
した空気を有効に利用できるエアターボラムジェットエ
ンジン用ガス発生器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料ガ
スで駆動されるタービンと、タービンで駆動され空気を
導入するファンと、燃料ガスを燃焼させる燃焼器とを備
えたエアターボラムジェットエンジン用のガス発生器に
おいて、酸化剤の割合が少ない固体燃料を内蔵し固体燃
料の反応により前記燃料ガスを発生する反応容器と、液
体酸化剤を内蔵した酸化剤容器と、酸化剤容器と反応容
器を連通し反応容器内の固定燃料反応面に液体酸化剤を
供給する酸化剤供給ラインと、該酸化剤供給ラインに設
けられ液体酸化剤の流量を制御する流量制御弁と、反応
容器内の圧力を検出する圧力センサと、圧力センサの出
力に応じて流量制御弁を制御する制御装置と、を備え、
反応容器内の圧力の上昇に応じて液体酸化剤の流量を低
減させる、ことを特徴とするエアターボラムジェットエ
ンジン用ガス発生器が提供される。
【0008】本発明の好ましい実施例によれば、前記固
体燃料は内面燃焼型燃料であり、前記酸化剤供給ライン
は、内面燃焼型燃料の中央開口部を軸方向に延びる噴射
器を有し、該噴射器には軸方向に間隔を隔て半径方向外
方に酸化剤を噴霧する複数の噴射孔が設けられ、各噴射
孔は円周方向に互いに位相がずれている。また、前記固
体燃料は端面燃焼型燃料であり、前記酸化剤供給ライン
は、端面燃焼型燃料の反応する端面側に噴射器を有し、
該噴射器には端面燃焼型燃料の端面に酸化剤を噴霧する
複数の噴射孔が設けられている。更に、前記固体燃料は
自己分解型燃料である、ことが好ましい。
【0009】
【作用】上記本発明の構成によれば、反応容器内の圧力
が低い時(離陸、低速時等)に、酸化剤供給ラインから
液体酸化剤を固体燃料の反応面に供給することができ、
これにより、低圧時の酸化剤の不足を補いガス発生器を
安定に作動させることができる。また、制御装置により
反応容器内の圧力の上昇に応じて液体酸化剤の流量を低
減することにより、高速時に外部から導入した空気を有
効活用でき、常に最適な空燃比に柔軟に変更することが
でき、燃料消費率の増大を抑え、比推力を大きくするこ
とができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には同
一の符号を付して使用する。図1は、本発明によるガス
発生器を備えたエアターボラムジェットエンジンの全体
構成図である。この図において、エアターボラムジェッ
トエンジンは、燃料ガス7で駆動されるタービン2と、
タービン2で駆動され空気8を導入するファン4と、燃
料ガス7を燃焼させる燃焼器5とを備えている。かかる
構成は、図4に示した従来のエアターボラムジェットエ
ンジンと同様である。なお、この図で、3はミキサ、6
は排気ノズルであり、導入した空気8と燃料ガス7をミ
キサ3で混合し、混合ガスを燃焼器5で燃焼させ、燃焼
排ガス9を排気ノズル6で膨張させて後方に噴出し、推
力を発生するようになっている。
【0011】本発明のガス発生器10は、酸化剤の割合
が少ない固体燃料11を内蔵しこの固体燃料11の反応
により前記燃料ガス7を発生する反応容器12と、液体
酸化剤を内蔵した酸化剤容器14と、酸化剤容器14と
反応容器12を連通し反応容器12内の固定燃料11の
反応面に液体酸化剤を供給する酸化剤供給ライン15
と、酸化剤供給ライン15に設けられ液体酸化剤の流量
を制御する流量制御弁16と、反応容器12内の圧力を
検出する圧力センサ17と、圧力センサ17の出力に応
じて流量制御弁16を制御する制御装置18と、を備え
ている。また制御装置18は、図3に例示するように、
反応容器12内の圧力Pの上昇に応じて液体酸化剤の流
量Wを減少させるようになっている。
【0012】かかる構成により、反応容器12内の圧力
Pが低い時(離陸、低速時等)に、酸化剤供給ライン1
5から液体酸化剤を固体燃料11の反応面に供給するこ
とができ、これにより、低圧時の酸化剤の不足を補いガ
ス発生器を安定に作動させることができる。また、制御
装置18により反応容器12内の圧力Pの上昇に応じて
液体酸化剤の流量Wを低減することにより、高速時に外
部から導入した空気を有効活用でき、常に最適な空燃比
に柔軟に変更することができ、燃料消費率の増大を抑
え、比推力を大きくすることができる。
【0013】固体燃料11は自己分解型燃料であること
が好ましい。これにより、酸化剤の必要量を少なくし、
全体の重量を低減することができる。液体酸化剤は、例
えば4酸化2窒素(N2 O4 )がよい。
【0014】図1の実施例において、固体燃料11は内
面燃焼型燃料であり、酸化剤供給ライン15は、内面燃
焼型燃料の中央開口部を軸方向に延びる噴射器15aを
有し、この噴射器15aには軸方向に間隔を隔て半径方
向外方に酸化剤を噴霧する複数の噴射孔が設けられてい
る。また、各噴射孔は円周方向に互いに位相がずれてい
る。内面燃焼型燃料の中央開口部の形状は、円形、星
形、或いはそれ以外の形状であってもよい。かかる構成
により、内面燃焼型燃料の反応面(内面)に酸化剤を均
一に噴霧し、安定した反応を行わせることができる。
【0015】図2は、本発明のガス発生器の第2実施例
である。この図において、固体燃料11は端面燃焼型燃
料であり、酸化剤供給ライン15は、端面燃焼型燃料の
反応する端面側に噴射器15aを有し、この噴射器15
aには端面燃焼型燃料の端面に酸化剤を噴霧する複数の
噴射孔が設けられている。その他の部分は、図1の第1
実施例と同様である。かかる構成により、内面燃焼型燃
料の場合と同様に反応面(端面)に酸化剤を均一に噴霧
し、安定した反応を行わせることができる。更に固体燃
料11は、内面燃焼と端面燃焼が併用できる内端面燃焼
であってもよく、この場合には、図1及び図2の両方の
噴射器15aを設けるのがよい。
【0016】上述したように本発明のエアターボラムジ
ェットエンジン用ガス発生器によれば、従来の自己分解
型固体燃料では不可能であった低圧での安定作動が可能
となり、かつ空燃比を最適制御でき、燃料消費率の増大
を抑えることができる。なお、本発明は上述した実施例
に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
更できることは勿論である。
【0017】
【発明の効果】上述したように、本発明のエアターボラ
ムジェットエンジン用ガス発生器は、酸化剤の割合が低
く、かつ低圧でも安定に作動ができ、これにより、比推
力が大きく、かつラム圧で高圧化した空気を有効に利用
できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガス発生器を備えたエアターボラ
ムジェットエンジンの全体構成図である。
【図2】本発明によるガス発生器の第2実施例を示す構
成図である。
【図3】制御装置の制御特性を示す図である。
【図4】従来のエアターボラムジェットエンジンの構成
図である。
【図5】従来のダクテッドロケットエンジンの構成図で
ある。
【符号の説明】
1 ガス発生器 2 タービン 3 ミキサ 4 ファン 5 燃焼器 6 排気ノズル 7 燃料ガス 8 空気 9 燃焼排ガス 10 ガス発生器 11 固体燃料 12 反応容器 14 酸化剤容器 15 酸化剤供給ライン 15a 噴射器 16 流量制御弁 17 圧力センサ 18 制御装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料ガスで駆動されるタービンと、ター
    ビンで駆動され空気を導入するファンと、燃料ガスを燃
    焼させる燃焼器とを備えたエアターボラムジェットエン
    ジン用のガス発生器において、 酸化剤の割合が少ない固体燃料を内蔵し該固体燃料の反
    応により前記燃料ガスを発生する反応容器と、液体酸化
    剤を内蔵した酸化剤容器と、酸化剤容器と反応容器を連
    通し反応容器内の固定燃料反応面に液体酸化剤を供給す
    る酸化剤供給ラインと、該酸化剤供給ラインに設けられ
    液体酸化剤の流量を制御する流量制御弁と、反応容器内
    の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの出力に
    応じて流量制御弁を制御する制御装置と、を備え、反応
    容器内の圧力の上昇に応じて液体酸化剤の流量を低減さ
    せる、ことを特徴とするエアターボラムジェットエンジ
    ン用ガス発生器。
  2. 【請求項2】 前記固体燃料は内面燃焼型燃料であり、
    前記酸化剤供給ラインは、内面燃焼型燃料の中央開口部
    を軸方向に延びる噴射器を有し、該噴射器には軸方向に
    間隔を隔て半径方向外方に酸化剤を噴霧する複数の噴射
    孔が設けられ、各噴射孔は円周方向に互いに位相がずれ
    ている、ことを特徴とする請求項1に記載のエアターボ
    ラムジェットエンジン用ガス発生器。
  3. 【請求項3】 前記固体燃料は端面燃焼型燃料であり、
    前記酸化剤供給ラインは、端面燃焼型燃料の反応する端
    面側に噴射器を有し、該噴射器には端面燃焼型燃料の端
    面に酸化剤を噴霧する複数の噴射孔が設けられている、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエアターボラムジェ
    ットエンジン用ガス発生器。
  4. 【請求項4】 前記固体燃料は自己分解型燃料である、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエアターボラムジェ
    ットエンジン用ガス発生器。
JP13472994A 1994-06-17 1994-06-17 エアターボラムジェットエンジン用ガス発生器 Pending JPH084587A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104132813A (zh) * 2014-08-08 2014-11-05 中国航天科技集团公司第四研究院四0一所 一种固冲发动机直联式试验用的可滑动双筒式结构稳压舱
CN112879112A (zh) * 2021-03-22 2021-06-01 云南森海清洋科技有限公司 一种流体增强装置
CN115479508A (zh) * 2022-09-01 2022-12-16 华中科技大学 一种基于燃气发生器驱动的自起动涡轮水冲压组合发动机

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