JP2000352352A - ラムジェットエンジン - Google Patents

ラムジェットエンジン

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JP2000352352A
JP2000352352A JP11161966A JP16196699A JP2000352352A JP 2000352352 A JP2000352352 A JP 2000352352A JP 11161966 A JP11161966 A JP 11161966A JP 16196699 A JP16196699 A JP 16196699A JP 2000352352 A JP2000352352 A JP 2000352352A
Authority
JP
Japan
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fuel
combustor
air introduction
ramjet engine
dome section
Prior art date
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Pending
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JP11161966A
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English (en)
Inventor
Kenichi Kubota
健一 久保田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気導入における圧力損失が少なく、保炎範
囲が広くて失火しにくく、常に高効率に作動できるラム
ジェットエンジンを提供することを課題とする。 【解決手段】 前端がドーム部を形成し後端に排気ノズ
ルを有しその間に複数の空気導入ダクトが接続する燃焼
器を備えたラムジェットエンジンにおいて、前記ドーム
部に燃料ノズルが備えられてなることを特徴とするラム
ジェットエンジン、等。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音速飛しょう体
の推進装置に適用されるラムジェットエンジンに関す
る。
【0002】
【従来の技術】図2に基づき、従来のラムジェットエン
ジンで、特にブースタ内装式のラムジェットエンジンを
説明する。図2は飛しょう体の後部におけるラムジェッ
トエンジン部分の縦断面図である。
【0003】同図において、ラムジェットエンジン01
は飛しょう体2の後部に推進装置として配置されてお
り、後方(図2、右方)に排気ノズル3を向けて燃焼器
4が設けられ、その内面は断熱材5で覆われている。
【0004】燃焼器4の前端はドーム部14を形成し、
ドーム部14と排気ノズル3の間の前方寄りには上下2
個の空気導入ダクト06の後部が接続して開口し、空気
導入ダクト06の上流側は飛しょう体2の前方(図2、
左方)に向けて開口している。
【0005】ラムジェットエンジン01前方の飛しょう
体2内には燃料タンク7が設けられており、燃料は燃料
タンク7から燃料ポンプ8、燃料制御装置09を経て燃
料配管10を通り、各空気導入ダクト06の途中に空気
導入ダクト06内の空気通路を囲むように設けられた燃
料マニホールド11へ送られるようになっている。
【0006】燃料マニホールド11には空気導入ダクト
06内に向けて燃料ノズル11aが設けられてあり、燃
料ノズル11aから空気導入ダクト06内に送り込まれ
た燃料は、空気導入ダクト06の下流側で燃焼器4への
開口の手前に設けられた点火装置12によって点火され
燃焼器4内で燃焼するようになっている。
【0007】また、燃料タンク7内の液体燃料とは別に
燃焼器4の断熱材で囲まれた内部空間には、飛しょう体
1の発射時に用いる固体燃料からなる図示しない固体ロ
ケットブースタが内装される。
【0008】このように構成された従来のラムジェット
エンジン01は、飛しょう体2の発射時にはまず燃焼器
4に内装した固体ロケットブースタが着火され、飛しょ
う体2が同固体ロケットブースタによって超音速まで加
速された後、空気導入ダクト6から空気を取り込み、燃
料マニホールド11の燃料ノズル11aから気流中に燃
料を噴射して、点火装置12によって着火させて燃焼器
3の上流端のドーム部14内に保炎渦13を形成し、燃
焼器4内が保炎され、ラムジェットエンジンとして作動
する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】飛しょう体2は正面面
積が大きいと抵抗が増加し、飛しょう性能が低下するた
め、上述のような従来のラムジェットエンジン01の場
合、正面面積を増加させないために燃料マニホールド1
1は空気導入ダクト06の内側に形成される。
【0010】しかし、その場合は空気導入ダクト06の
流路面積が小さくなるため圧力損失が生じる。また、空
気導入ダクト2の内部の気流を遮るように燃料ノズル1
1aから燃料を噴射することも圧力損失の原因となる。
【0011】これに対してノズルを管状に流路内へ挿入
するように設けてもノズル管による圧力損失は避けられ
ない。
【0012】これらの空気導入における圧力損失によっ
て、燃焼器4内の燃焼圧力が低下し、ラムジェットエン
ジン01の推力が低下するという問題があった。
【0013】また、空気導入ダクト06の内部で燃料を
噴射するので、燃焼器4内の保炎渦13に到達する燃料
量は、空気導入ダクト06と燃焼器4を接続する形状で
決まってしまい、流入空気流量に対する燃料流量の変化
に対応できるように保炎範囲を拡大することは困難であ
った。
【0014】本発明は、かかる従来のラムジェットエン
ジンの問題点を解消し、空気導入における圧力損失が少
なく、保炎範囲が広くて失火しにくく、常に高効率に作
動できるラムジェットエンジンを提供することを課題と
するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】(1)本発明はかかる課
題を解決するためになされたものであり、請求項1の発
明は、前端がドーム部を形成し後端に排気ノズルを有し
その間に複数の空気導入ダクトが接続する燃焼器を備え
たラムジェットエンジンにおいて、前記ドーム部に燃料
ノズルが備えられてなることを特徴とするラムジェット
エンジンを提供するものである。
【0016】請求項1の発明によれば、燃料ノズルをド
ーム部に取付けることにより、空気導入ダクトの流路面
積が大きく取れて圧力損失を低減できる他、空気導入ダ
クト内へ燃料を噴射しないことも圧力損失の低減とな
る。また、ドーム部に形成される保炎渦に直接燃料を供
給するため、燃料流量を小さくしても失火し難くなり、
保炎範囲が大きくなる。
【0017】(2)請求項2の発明は、請求項1に記載
のラムジェットエンジンにおいて、前記燃料ノズルは前
記複数の空気導入ダクトの個々毎に設けられてなること
を特徴とするラムジェットエンジンを提供するものであ
る。
【0018】請求項2の発明によれば、請求項1の特徴
に加えて、個々の空気導入ダクトから流入する燃焼空気
流量が異なる場合、個々の保炎渦に流れ込む空気流量が
異なるが、個々の空気流量に応じて個々の燃料ノズルか
ら燃料を噴射するように燃料流量を制御することによ
り、そのような場合でも保炎範囲を広く取ることがで
き。
【0019】(3)請求項3の発明は、請求項1または
請求項2に記載のラムジェットエンジンにおいて、前記
燃焼器内面は断熱材が内装され、前記燃料ノズルの取付
部は前記断熱材の開口部が設けられ、同開口部には前記
燃料ノズルからの燃料の噴射によって分離可能に断熱材
プラグが装着され、前記燃焼器内には固体ロケットブー
スタが内装されてなることを特徴とするラムジェットエ
ンジンを提供するものである。
【0020】請求項3の発明によれば、請求項1または
請求項2の特徴に加え、固体ロケットブースタを内装し
て本ラムジェットエンジンを備えた飛しょう体の発射時
に先ず固体ロケットブースタに着火して飛しょう体を加
速できるが、その際燃焼器は固体ロケットブースタの燃
焼ガスの高温から断熱材で保護されるとともに、燃料ノ
ズルは断熱材プラグで保護され、固体ロケットブースタ
の作動終了後は断熱材プラグは燃料の噴射圧で吹き飛ば
されて分離され、ラムジェットエンジンを作動すること
ができるものである。
【0021】
【発明の実施の形態】図1に基づいて以下本発明の実施
の一形態に係るラムジェットエンジン、特にブースタ内
装式のラムジェットエンジンの場合を説明する。図1は
本実施の形態の飛しょう体の後部におけるラムジェット
エンジン部分の縦断面図である。
【0022】図1において、図2に示す従来例と同じ機
能の部分については、同じ符番を付して説明を適宜省略
し、従来例と異なる部分を主に以下説明する。
【0023】本実施の形態においては、ラムジェットエ
ンジン1の燃焼器4は前端がドーム部14を形成し、後
端に噴射ノズル3を有し、その間の燃焼器4の前方ドー
ム14寄りに上下2個の空気導入ダクト6の後部が接続
して開口し、空気導入ダクト6の上流側は飛しょう体2
の前方(図1、左方)に向けて開口している。
【0024】燃焼器4のドーム部14には、個々の空気
導入ダクトの燃焼器への開口毎に対応して燃料ノズル1
5が2個設けられており、燃料タンク7の燃料は、燃料
タンク7から燃料ポンプ8、燃料制御装置9を経て燃料
配管16を通り各燃料ノズル15に送られる。各燃料ノ
ズル15の噴射口の部分は断熱材5に断熱材開口5aが
設けられており、燃料は断熱材開口5aを通って燃焼器
4内へ噴射されるように構成されている。
【0025】燃料制御装置9は、図示しない空気導入ダ
クト6内圧力の検知器を有し、個々の燃料ノズル15か
ら噴射する燃料流量を制御し、燃焼器4のドーム部14
に噴射された燃料は点火装置12により点火され燃焼器
4内で燃焼するとともに、ドーム部14内には保炎渦1
3が形成される。
【0026】また、本実施の形態のラムジェットエンジ
ンはそれを備えた飛しょう体1の発射前においては、各
燃料ノズル15の噴射口の部分の断熱材開口5aに断熱
材プラグ15aが装着されており、燃焼器4の断熱材5
に囲まれた内部空間には、燃料タンク7内の液体燃料と
は別に飛しょう体2の発射時に用いる固体燃料からなる
図示しない固体ロケットブースタが内装される。
【0027】このように構成された本実施の形態のラム
ジェットエンジン1は、飛しょう体2の発射時には先ず
燃焼器4に内装した固体ロケットブースタが着火され、
飛しょう体2が同固体ロケットブースタによって超音速
まで加速される。
【0028】断熱材プラグ15aは、発射時の固体ロケ
ットブースタの約3000°Cの燃焼ガスから燃料ノズ
ル15を守るために装着されるものであり、固体ロケッ
トブースタの作動終了後、燃料の噴射圧で吹き飛ばされ
て分離されるように断熱材5の断熱材開口5aに接着さ
れている。
【0029】固体ロケットブースタの作動終了後、2個
の空気導入ダクト6からは燃焼空気が取り込まれ、燃料
ノズル15から燃料が噴射され断熱材プラグ15aが吹
き飛ばされ、点火装置12によって着火される。
【0030】なお、燃料着火後は燃焼器4の前端のドー
ム部14内の保炎渦13によって保炎されラムジェット
エンジン1が作動するが、約2000°Cのラムジェッ
トの燃焼ガスに対しては、燃料ガスの噴射が燃料ノズル
15の熱防護となる。
【0031】以上のように、本実施の形態においては、
燃料ノズル15をドーム部14に取付けることにより、
空気導入ダクト6の流路面積が大きく取れて圧力損失を
低減できる他、空気導入ダクト6内へ燃料を噴射しない
ことも圧力損失の低減となり、ラムジェットエンジン1
の推力を向上させることができる。
【0032】また、保炎渦13に直接燃料を供給するた
め、燃料流量を小さくしても失火し難くなり、保炎範囲
が大きくなる。したがって、ラムジェットエンジン1の
作動範囲が拡がるため、従来よりも飛しょう体の運用の
幅を広げることができる。
【0033】また、個々の空気導入ダクト6から流入す
る燃焼空気流量が異なる場合、個々の保炎渦13に流れ
込む空気流量が異なるが、個々の空気導入ダクト6の圧
力を検知し、その値から演算して燃料制御装置9により
空気流量に応じて個々の燃料ノズル15から燃料を噴射
するように燃料流量を制御することによって、そのよう
な場合でも保炎範囲を広く取ることができ、ラムジェッ
トエンジン1の高燃焼効率を維持できる。
【0034】以上、本発明装置の実施の形態を説明した
が、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明
の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよい
ことは言うまでもない。
【0035】例えば、空気導入ダクト6、燃料ノズル1
5の個数は2個のものを説明したが適宜な複数個であっ
てよく、燃焼器4、空気導入ダクト6の断面形状、点火
装置12の位置、ラムジェットエンジン1の形状等は図
示のものに限定されず、設計上の適宜なものでよい。
【0036】
【発明の効果】(1)以上、本発明中請求項1の発明
は、ラムジェットエンジンを、前端がドーム部を形成し
後端に排気ノズルを有しその間に複数の空気導入ダクト
が接続する燃焼器を備えたラムジェットエンジンにおい
て、前記ドーム部に燃料ノズルが備えられてなるように
構成したので、空気導入ダクトの流路面積が大きく取れ
て圧力損失を低減できる他、空気導入ダクト内へ燃料を
噴射しないことも圧力損失の低減となり、ラムジェット
エンジンの推力を向上させることができる。
【0037】また、燃料流量を小さくしても失火し難く
なり、保炎範囲が大きくなる。したがって、ラムジェッ
トエンジンの作動範囲が拡がるため、従来よりも飛しょ
う体の運用の幅を広げることができる。
【0038】(2)請求項2の発明は、請求項1に記載
のラムジェットエンジンにおいて、前記燃料ノズルは前
記複数の空気導入ダクトの個々毎に設けられてなるよう
に構成したので、請求項1の効果に加えて、個々の空気
導入ダクトから保炎渦に流れ込む空気流量が異なる場
合、個々の空気流量に応じて個々の燃料ノズルから燃料
を噴射するように燃料流量を制御することによって、そ
のような場合でも保炎範囲を広く取ることができ、ラム
ジェットエンジンの高燃焼効率を維持できる。
【0039】(3)請求項3の発明は、請求項1または
請求項2に記載のラムジェットエンジンにおいて、前記
燃焼器内面は断熱材が内装され、前記燃料ノズルの取付
部は前記断熱材の開口部が設けられ、同開口部には前記
燃料ノズルからの燃料の噴射によって分離可能に断熱材
プラグが装着され、前記燃焼器内には固体ロケットブー
スタが内装されてなるようにしたので、請求項1または
請求項2の効果に加え、固体ロケットブースタで飛しょ
う体の発射時に飛しょう体を加速できるが、その際燃焼
器は固体ロケットブースタの燃焼ガスの高温から断熱材
で保護されるとともに、燃料ノズルは断熱材プラグで保
護され、固体ロケットブースタの作動終了後は断熱材プ
ラグは分離され、ラムジェットエンジンが作動すること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るラムジェットエン
ジンの説明図であり、飛しょう体の後部におけるラムジ
ェットエンジン部分の縦断面図である。
【図2】従来のラムジェットエンジンの説明図であり、
飛しょう体の後部におけるラムジェットエンジン部分の
縦断面図である。
【符号の説明】
1、01 ラムジェットエンジン 2 飛しょう体 3 排気ノズル 4 燃焼器 5 断熱材 5a 断熱材開口 6、06 空気導入ダクト 7 燃料タンク 8 燃料ポンプ 9、09 燃料制御装置 10 燃料配管 11 燃料マニホールド 11a 燃料ノズル 12 点火装置 13 保炎渦 14 ドーム部 15 燃料ノズル 15a 断熱材プラグ 16 燃料配管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前端がドーム部を形成し後端に排気ノズ
    ルを有しその間に複数の空気導入ダクトが接続する燃焼
    器を備えたラムジェットエンジンにおいて、前記ドーム
    部に燃料ノズルが備えられてなることを特徴とするラム
    ジェットエンジン。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のラムジェットエンジン
    において、前記燃料ノズルは前記複数の空気導入ダクト
    の個々毎に設けられてなることを特徴とするラムジェッ
    トエンジン。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のラムジ
    ェットエンジンにおいて、前記燃焼器内面は断熱材が内
    装され、前記燃料ノズルの取付部は前記断熱材の開口部
    が設けられ、同開口部には前記燃料ノズルからの燃料の
    噴射によって分離可能に断熱材プラグが装着され、前記
    燃焼器内には固体ロケットブースタが内装されてなるこ
    とを特徴とするラムジェットエンジン。
JP11161966A 1999-06-09 1999-06-09 ラムジェットエンジン Pending JP2000352352A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100858964B1 (ko) 2007-10-23 2008-09-17 부산대학교 산학협력단 토치를 응용한 소형 제트엔진 후기 연소기
CN113236424A (zh) * 2021-06-22 2021-08-10 西安航天动力研究所 一种双下侧后置超声速进气道

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