JPS5950859B2 - 空気タ−ビン駆動燃料ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音速航空機または飛しよう体等に使用され
るラムジェットエンジンに用いられる空気タービン駆動
の燃料ポンプに関する。

一般に数分間以上飛行するラムジェットエンジン用の燃
料ポンプは、ラムジェットエンジン自体に回転部分がな
いためラム空気を利用した空気タービン駆動によること
が多い。

従来この場合、第１図に示すごとく空気タービン１の入
口または出口に調整弁３を設置し、燃料ポンプ２の出口
圧力によりこの調整弁３を制御して、空気タービン１の
回転数を調節してポンプ２の出口圧力を必要な最大圧力
に一定に保持する方式が多用されて来た。

すなわち、第１図に示すようにポンプ２の出口圧力をシ
リンダ４のピストン４の右室に導き、バネ６の力と平衡
させ、このバネ６の力によって定まる最大圧力が得られ
るように調整弁３を制御している。

なお７は燃料タンクである。しかし実際の飛行状態では
、ポンプ２の出口圧力は必らずしも最大圧力に保つ必要
はなく、所要の飛行速度を得るに必要なだけの燃料を、
燃料管制弁が送り出すに必要なだけの燃料圧力があれば
充分である。

他方この種の空気タービンおよび燃料ポンプは、小形化
のため回転速度を極端に高く設計するのが普通であり、
このため常に最大圧力を得るようにすれば逆に軸承の寿
命が極端に短く （中には十数分位のものもある）なる
という不都合がある。

さらに燃料の小流量時には燃料管制弁における弁前後の
差圧が大となり、キャビテーションの発生を招くなどの
不都合がある。

本発明は、各飛行速度に必要なだけの燃料を送り出すに
必要なだけの圧力を、燃料ポンプで発生せしめる様空気
タービンの速度を制御し、少しでも軸承の寿命を延長し
、信頼性の向上を計るようにした空気タービン駆動燃料
ポンプを提供することを目的とする。

以下本発明の一実施例について説明する。

第２図に本発明による燃料系統の一例を示す。

この第２図において燃料管制弁１８は、流量制御弁１９
と差圧調整弁２０とからなる直列形のものである。

流量制御弁１９は、電気、空気その他の燃料管制信号に
よりその開口面積Ａが制御される。

他方この流量制御弁１９の前後の差圧△Ｐ１は、フィー
ドバックされて差圧調整弁２０を制御し、△Ｐ１を常に
一定に保つ、したがって流量制御弁１９を通過する流量
Ｑは Ｑ＝ＫＡ＆π■・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（１）但しＫは定数 にて表わされる通り開口面積Ａに比例することは公知の
通りである。

他方流量制御弁１９の出ロ圧力ＰＮ即ちノズル入口圧力
は一般にほぼ流量の２乗に比例して高くなりしたがって
最大流量時燃料ポンプ１２の出口圧力Ｐｏｍａｘは Ｐｏｍａｘ ＝ ｐ Ｎｍａｘ十△Ｐ１＋△Ｐ２””・
・（２）となる必要がある。

第２図のシリンダ１４内のピストン１５の右室にはポン
プ１２の出口圧力Ｐ。

を、左室には差圧調整弁２０の出口圧力Ｐ。

−△Ｐ２を加えている。△Ｐ２によりピストン１５に発
生する力が、ピストン１５を右側に付勢しているバネ１
６の力より大きくなるとピストンは左動し、空気タービ
ン１１の入口または出口に設けられた調整弁１３を閉じ
る方向に駆動し、空気タービン１１の回転速度を下げし
たがってポンプ１２の出口圧力Ｐ。

を下げることにより△Ｐ２をバネ１６により設定された
圧力に一定に保つ。

このときピストン１５の左動により制御弁１９側に燃料
が供給される。

このように△Ｐ２を調整弁１３にフィードバックして空
気タービン１１の回転速度を制御し、燃料ポンプ１２の
出口圧力を変えることにより、流量に関係なく△Ｐ２を
一定に保ち、流量制御弁１９の前後の差圧△Ｐ１を得る
のに必要なだけの圧力に調整しているのである。

なお、燃料ポンプ１２は燃料タンク１７がらの燃料を供
給するにつき、例えば遠心式のように、回転速度と出口
圧力とがほぼ比例するタイプのものを用いるのが好まし
い。

以上説明したように、本発明によれば、燃料ポンプの出
口に、流量制御弁と差圧調整弁とを直列接続してなる燃
料管制弁装置を設け、この流量調整弁の開口面積を燃料
管制信号により制御するとともに、この流量制御弁の前
後の差圧が一定になるようこの差圧をフィードバックし
て上記差圧調整弁を制御し、この差圧調整弁の出口圧力
と上記燃料ポンプの出口圧力との差圧を、空気タービン
の入口または出口に設けられた調整弁にフィードバック
して空気タービンの回転速度を制御し、上記燃料ポンプ
の出口圧力を変えるようにしているので、比較的簡単な
構成により流量制御弁前後の差圧が一定に保たれるよう
空気タービン速度が制御され、空気タービンおよび燃料
ポンプの回転速度を不要に高めることを避け、軸承寿命
を延長し、また、弁の前後の差圧を一定としていること
により、キャビテーションの発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すブロック図、第２図は本発明の一
実施例を示すブロック図である。 １．１１・・・・・・空気タービン、２，１２・・・・
・・燃料ポンプ、３，１３・・・・・・調整弁、４，１
４・・・・・・シリンダ、５，１５・・・・・・ピスト
ン、６，１６・・・・・・バネ、７，１７・・・・・・
燃料タンク、１８・・・・・・燃料管制弁、１９・・・
・・・流量制御弁、２０・・・・・・差圧調整弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気タービンと、この空気タービンに連結される燃
   料ポンプと、上記空気タービンの入口または出口に設置
   された調整弁とを有する空斌タービン駆動燃料ポンプに
   おいて、上記燃料ポンプの出口に、流量制御弁と差圧調
   整弁とを直列接続してなる燃料管制弁装置を設け、この
   流量調整弁の開口面積を燃料管制信号により制御すると
   ともに、この流量制御弁の前後の差圧が一定になるよう
   この差圧をフィードバックして上記差圧調整弁を制御し
   、この差圧調整弁の出口圧力と上記燃料ポンプの出口圧
   力との差圧を上記調整弁にフィードバックして上記空気
   タービンの回転速度を制御し、上記燃料ポンプの出口圧
   力を変えるようにしたことを特徴とする空気タービン駆
   動燃料ポンプ。