JP2003113740A - 飛しょう体 - Google Patents
飛しょう体Info
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- JP2003113740A JP2003113740A JP2001308425A JP2001308425A JP2003113740A JP 2003113740 A JP2003113740 A JP 2003113740A JP 2001308425 A JP2001308425 A JP 2001308425A JP 2001308425 A JP2001308425 A JP 2001308425A JP 2003113740 A JP2003113740 A JP 2003113740A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音速空気取り入れ口付推進装置を有する飛
しょう体においては、ラム燃焼中の飛しょう条件により
空気取り入れ口から取り込まれる空気流量の減少や圧力
損失の増加によりエンジン性能が劣化するという問題が
あった。また、サブクリティカル状態となった場合に
は、バズの発生や外部抵抗の増加により飛しょう体の性
能が劣化するという問題があった 【解決手段】 超音速空気取り入れ口のランプをスライ
ド可能とし、飛しょう状況に応じてランプ位置を制御す
ることにより衝撃波の位置を調整し、エンジン性能や飛
しょう性能の劣化を防止する。
しょう体においては、ラム燃焼中の飛しょう条件により
空気取り入れ口から取り込まれる空気流量の減少や圧力
損失の増加によりエンジン性能が劣化するという問題が
あった。また、サブクリティカル状態となった場合に
は、バズの発生や外部抵抗の増加により飛しょう体の性
能が劣化するという問題があった 【解決手段】 超音速空気取り入れ口のランプをスライ
ド可能とし、飛しょう状況に応じてランプ位置を制御す
ることにより衝撃波の位置を調整し、エンジン性能や飛
しょう性能の劣化を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、飛しょう体の改
良に関するものであり、さらに詳しく述べると空気取り
入れ式推進装置を有し超音速で飛翔する飛しょう体の空
気取り入れ口性能を向上させる技術に関するものであ
る。
良に関するものであり、さらに詳しく述べると空気取り
入れ式推進装置を有し超音速で飛翔する飛しょう体の空
気取り入れ口性能を向上させる技術に関するものであ
る。
【０００２】空気取り入れ式推進装置を有する飛しょう
体に関しては、たとえば防衛技術ジャーナル１９９８年
５月号のＰ５６〜Ｐ５９「ダクテッドロケット・エンジ
ン」、あるいは同じ防衛技術ジャーナル１９９９年３月
号のＰ４〜Ｐ１３「ダクテッドロケット・エンジンの最
適作動」（いずれも財団法人防衛技術協会発行）に述べ
られている。さらに当出願人においても特開２０００−
９７５９９あるいは特願２０００−２２９１７３等があ
る。
体に関しては、たとえば防衛技術ジャーナル１９９８年
５月号のＰ５６〜Ｐ５９「ダクテッドロケット・エンジ
ン」、あるいは同じ防衛技術ジャーナル１９９９年３月
号のＰ４〜Ｐ１３「ダクテッドロケット・エンジンの最
適作動」（いずれも財団法人防衛技術協会発行）に述べ
られている。さらに当出願人においても特開２０００−
９７５９９あるいは特願２０００−２２９１７３等があ
る。
【０００３】
【従来の技術】図１６は超音速空気取り入れ口を有する
飛しょう体の構成を示す図であり、図において１は飛し
ょう体、２は超音速空気取り入れ口、３は主燃料タン
ク、４は燃焼室、５は前記超音速空気取り入れ口の後方
に取り付けられたダクト、６は前記燃焼室内に充填され
た補助固体燃料、７は前記超音速空気取り入れ口と、前
記燃焼室の間に除去可能に取り付けられたポートカバ
ー、８は前記超音速空気取り入れ口の入口に除去可能に
取り付けられたインテークカバー、９は分離可能に取り
付けられたブースターノズル、１０は二次ノズル、１１
は流量制御器である。
飛しょう体の構成を示す図であり、図において１は飛し
ょう体、２は超音速空気取り入れ口、３は主燃料タン
ク、４は燃焼室、５は前記超音速空気取り入れ口の後方
に取り付けられたダクト、６は前記燃焼室内に充填され
た補助固体燃料、７は前記超音速空気取り入れ口と、前
記燃焼室の間に除去可能に取り付けられたポートカバ
ー、８は前記超音速空気取り入れ口の入口に除去可能に
取り付けられたインテークカバー、９は分離可能に取り
付けられたブースターノズル、１０は二次ノズル、１１
は流量制御器である。
【０００４】このような飛しょう体１の各構成要素は、
次のように作用する。燃焼室４に充填された補助固体燃
料６は、ラム燃焼に必要な速度（たとえばマッハ２）ま
で加速するためのものである。ポートカバー７は補助固
体燃料６の燃焼圧力に耐え、高温の燃焼ガスが超音速空
気取り入れ口２へ逆流するのを防止する。インテークカ
バー８は超音速インテーク２の内部に異物が侵入するの
を防止する。補助固体燃料６の燃焼中は、燃焼ガスがブ
ースタノズル９を通して機体後方へ噴出される。主燃料
タンク３にはラム燃焼用の燃料が充填され、燃料はラム
燃焼時に流量制御器１１を介して燃焼室４へ送り込ま
れ、超音速空気取り入れ口２から取り込まれた空気と混
合して燃焼し、燃焼ガスは二次ノズル１０を通して機体
後方へ噴出される。
次のように作用する。燃焼室４に充填された補助固体燃
料６は、ラム燃焼に必要な速度（たとえばマッハ２）ま
で加速するためのものである。ポートカバー７は補助固
体燃料６の燃焼圧力に耐え、高温の燃焼ガスが超音速空
気取り入れ口２へ逆流するのを防止する。インテークカ
バー８は超音速インテーク２の内部に異物が侵入するの
を防止する。補助固体燃料６の燃焼中は、燃焼ガスがブ
ースタノズル９を通して機体後方へ噴出される。主燃料
タンク３にはラム燃焼用の燃料が充填され、燃料はラム
燃焼時に流量制御器１１を介して燃焼室４へ送り込ま
れ、超音速空気取り入れ口２から取り込まれた空気と混
合して燃焼し、燃焼ガスは二次ノズル１０を通して機体
後方へ噴出される。
【０００５】図１７はこの飛しょう体１の動作を説明す
る図であり、図１７（ａ）は補助固体燃料６が燃焼して
いる段階、図１７（ｂ）はラム燃焼へ移行する段階、図
１７（ｃ）はラム燃焼の段階を示す。飛しょう体１は発
射時にまず補助固体燃料６に点火され、図１７（ａ）に
示す段階となる。この段階においてはポートカバー７お
よびインテークカバー８は閉じられており外部から超音
速空気取り入れ口２および燃焼室４への空気の流入はな
い。また、流量制御器１１は閉じられており、補助固体
燃料６のみが燃焼し高温高圧の燃焼ガスはブースタノズ
ル９から機体後方へ噴出され、推力を発生する。補助固
体燃料６の燃焼圧力はラム燃焼圧力よりも高いため、開
口比の大きなブースタノズル９が用いられる。
る図であり、図１７（ａ）は補助固体燃料６が燃焼して
いる段階、図１７（ｂ）はラム燃焼へ移行する段階、図
１７（ｃ）はラム燃焼の段階を示す。飛しょう体１は発
射時にまず補助固体燃料６に点火され、図１７（ａ）に
示す段階となる。この段階においてはポートカバー７お
よびインテークカバー８は閉じられており外部から超音
速空気取り入れ口２および燃焼室４への空気の流入はな
い。また、流量制御器１１は閉じられており、補助固体
燃料６のみが燃焼し高温高圧の燃焼ガスはブースタノズ
ル９から機体後方へ噴出され、推力を発生する。補助固
体燃料６の燃焼圧力はラム燃焼圧力よりも高いため、開
口比の大きなブースタノズル９が用いられる。
【０００６】補助固体燃料６の燃焼が終了すると図１７
（ｂ）に示す段階へと移行する。この段階で、ブースタ
ノズル９が分離され２次ノズル１０に切り替えられる。
また、ポートカバー７およびインテークカバー８が解放
され、外部気流は超音速空気取り入れ口２で減速・圧縮
された後、ダクト５を経て燃焼室４へ流入し、２次ノズ
ル１０を通して機体後部へ排気される。ポートカバー７
およびインテークカバー８は火工品が多く用いられ、火
薬により破砕・分離される。
（ｂ）に示す段階へと移行する。この段階で、ブースタ
ノズル９が分離され２次ノズル１０に切り替えられる。
また、ポートカバー７およびインテークカバー８が解放
され、外部気流は超音速空気取り入れ口２で減速・圧縮
された後、ダクト５を経て燃焼室４へ流入し、２次ノズ
ル１０を通して機体後部へ排気される。ポートカバー７
およびインテークカバー８は火工品が多く用いられ、火
薬により破砕・分離される。
【０００７】しかる後、流量制御器１１を開き図１７
（ｃ）に示す段階へと移行する。この段階においては、
超音速空気取り入れ口２から取り込まれた空気は、矢印
アで示すように、圧縮されて高温高圧となり燃焼室４へ
流入する。また主燃料タンク３の燃料は流量制御器１１
により燃焼室４へ噴射され、空気と混合・燃焼し高温高
圧の燃焼ガスとなって２次ノズル１０を通して後方へ噴
射され推力を発生する。ラム燃焼圧力は固体補助燃料の
燃焼圧力よりも低くより開口比の小さな２次ノズル１０
が用いられる。
（ｃ）に示す段階へと移行する。この段階においては、
超音速空気取り入れ口２から取り込まれた空気は、矢印
アで示すように、圧縮されて高温高圧となり燃焼室４へ
流入する。また主燃料タンク３の燃料は流量制御器１１
により燃焼室４へ噴射され、空気と混合・燃焼し高温高
圧の燃焼ガスとなって２次ノズル１０を通して後方へ噴
射され推力を発生する。ラム燃焼圧力は固体補助燃料の
燃焼圧力よりも低くより開口比の小さな２次ノズル１０
が用いられる。
【０００８】次に超音速空気取り入れ口の作動状態につ
いて説明する。図１８は２段ランプを持つ超音速空気取
り入れ口が、設計マッハ数においてクリティカル作動し
ている状態を示す断面図である。図において１２はカウ
ル、１３はランプ、１４は斜め衝撃波、１５は垂直衝撃
波である。この状態においては２本の斜め衝撃波１４お
よび垂直衝撃波１５はカウル１２の先端で交差する。気
流は２本の斜め衝撃波１４によりランプ１３の傾斜に沿
うように偏向された後、垂直衝撃波１５により亜音速ま
で減速され圧力を回復する。このとき空気取り入れ口に
は、一様流状態でＳinで示す面積を通過する空気に相当
する量が流入する。
いて説明する。図１８は２段ランプを持つ超音速空気取
り入れ口が、設計マッハ数においてクリティカル作動し
ている状態を示す断面図である。図において１２はカウ
ル、１３はランプ、１４は斜め衝撃波、１５は垂直衝撃
波である。この状態においては２本の斜め衝撃波１４お
よび垂直衝撃波１５はカウル１２の先端で交差する。気
流は２本の斜め衝撃波１４によりランプ１３の傾斜に沿
うように偏向された後、垂直衝撃波１５により亜音速ま
で減速され圧力を回復する。このとき空気取り入れ口に
は、一様流状態でＳinで示す面積を通過する空気に相当
する量が流入する。
【０００９】次に超音速空気取り入れ口が、設計マッハ
数より小さいマッハ数において作動している状態を図１
９により説明する。この状態においては２本の斜め衝撃
波１４はカウル１２の前方で交差する。気流は２本の斜
め衝撃波１４によりランプ１３の傾斜に沿うように偏向
された後、垂直衝撃波１５により亜音速まで減速する。
このとき空気取り入れ口には、一様流状態でＳinで示す
面積を通過する空気に相当する量が流入するが、図１８
のＳinで示す面積よりイの分だけ小さくなり流入する空
気量は図１８に示す状態よりも少なくなる。
数より小さいマッハ数において作動している状態を図１
９により説明する。この状態においては２本の斜め衝撃
波１４はカウル１２の前方で交差する。気流は２本の斜
め衝撃波１４によりランプ１３の傾斜に沿うように偏向
された後、垂直衝撃波１５により亜音速まで減速する。
このとき空気取り入れ口には、一様流状態でＳinで示す
面積を通過する空気に相当する量が流入するが、図１８
のＳinで示す面積よりイの分だけ小さくなり流入する空
気量は図１８に示す状態よりも少なくなる。
【００１０】次に超音速空気取り入れ口が、設計マッハ
数より大きいマッハ数において作動している状態を図２
０により説明する。この状態においては２本の斜め衝撃
波１４はカウル１２の内部で交差する。気流は２本の斜
め衝撃波１４によりランプ１３の傾斜に沿うように偏向
された後、垂直衝撃波１５により亜音速まで減速する。
このとき空気取り入れ口には、一様流状態でＳinで示す
面積を通過する空気に相当する量が流入し、これは図１
８のＳinで示す面積と同じである。しかし、流入する空
気のうち矢印ウで示す部分は斜め衝撃波１４を通過する
ことなく垂直衝撃波１５を通過するため圧力損失が図１
８に示す状態よりも大きくなる。
数より大きいマッハ数において作動している状態を図２
０により説明する。この状態においては２本の斜め衝撃
波１４はカウル１２の内部で交差する。気流は２本の斜
め衝撃波１４によりランプ１３の傾斜に沿うように偏向
された後、垂直衝撃波１５により亜音速まで減速する。
このとき空気取り入れ口には、一様流状態でＳinで示す
面積を通過する空気に相当する量が流入し、これは図１
８のＳinで示す面積と同じである。しかし、流入する空
気のうち矢印ウで示す部分は斜め衝撃波１４を通過する
ことなく垂直衝撃波１５を通過するため圧力損失が図１
８に示す状態よりも大きくなる。
【００１１】次に超音速空気取り入れ口が、サブクリテ
ィカル作動している状態を図２１により説明する。この
状態においては垂直衝撃波はカウル１２の前方まで前進
し弓状衝撃波１６となる。気流は２本の斜め衝撃波１４
によりランプ１３の傾斜に沿うように偏向された後、弓
状衝撃波１６により亜音速まで減速するが、一部の気流
は斜め衝撃波を通過することなく弓状衝撃波１６を通過
し、カウル１２の中へ流入せずに外側へ漏れ出す。この
とき空気取り入れ口には、一様流状態でＳinで示す面積
を通過する空気に相当する量が流入するが、図１８のＳ
inで示す面積よりエの分だけ面積が小さくなり流入する
空気量は図１８に示す状態よりも少なくなる。また、弓
状衝撃波１６のために空気抵抗が非常に大きくなり、流
れも不安定となりバズなどの振動が発生する。
ィカル作動している状態を図２１により説明する。この
状態においては垂直衝撃波はカウル１２の前方まで前進
し弓状衝撃波１６となる。気流は２本の斜め衝撃波１４
によりランプ１３の傾斜に沿うように偏向された後、弓
状衝撃波１６により亜音速まで減速するが、一部の気流
は斜め衝撃波を通過することなく弓状衝撃波１６を通過
し、カウル１２の中へ流入せずに外側へ漏れ出す。この
とき空気取り入れ口には、一様流状態でＳinで示す面積
を通過する空気に相当する量が流入するが、図１８のＳ
inで示す面積よりエの分だけ面積が小さくなり流入する
空気量は図１８に示す状態よりも少なくなる。また、弓
状衝撃波１６のために空気抵抗が非常に大きくなり、流
れも不安定となりバズなどの振動が発生する。
【００１２】次に超音速空気取り入れ口が迎え角をとっ
たときの動作を図２２により説明する。図２２（ａ）が
正の迎え角をとった場合、図２２（ｂ）が負の迎え角を
とった場合を示す。超音速空気取り入れ口が正の迎え角
をとった時は、図２２（ａ）に示すごとく、２本の斜め
衝撃波１４の角度は、破線で示した迎え角をとらないと
きの角度よりも大きくなり、あたかも一様流のマッハ数
が小さくなったかのような振る舞いを示す。また、超音
速空気取り入れ口が負の迎え角をとった時は、図２２
（ｂ）に示すごとく、２本の斜め衝撃波１４の角度は、
破線で示した迎え角をとらないときの角度よりも小さく
なり、あたかも一様流のマッハ数が小さくなったかのよ
うな振る舞いを示す。
たときの動作を図２２により説明する。図２２（ａ）が
正の迎え角をとった場合、図２２（ｂ）が負の迎え角を
とった場合を示す。超音速空気取り入れ口が正の迎え角
をとった時は、図２２（ａ）に示すごとく、２本の斜め
衝撃波１４の角度は、破線で示した迎え角をとらないと
きの角度よりも大きくなり、あたかも一様流のマッハ数
が小さくなったかのような振る舞いを示す。また、超音
速空気取り入れ口が負の迎え角をとった時は、図２２
（ｂ）に示すごとく、２本の斜め衝撃波１４の角度は、
破線で示した迎え角をとらないときの角度よりも小さく
なり、あたかも一様流のマッハ数が小さくなったかのよ
うな振る舞いを示す。
【発明が解決しようとする課題】このような空気取り入
れ式飛しょう体においては、次のような問題があった。
れ式飛しょう体においては、次のような問題があった。
【００１３】ラム燃焼中の飛しょう条件により空気取り
入れ口から取り込まれる空気流量の減少や圧力損失の増
加によりエンジン性能が劣化するという問題があった。
入れ口から取り込まれる空気流量の減少や圧力損失の増
加によりエンジン性能が劣化するという問題があった。
【００１４】また、エンジンの作動状況によってはサブ
クリティカル状態となり、バズの発生や外部抵抗の増加
により飛しょう体の性能が劣化するという問題があっ
た。
クリティカル状態となり、バズの発生や外部抵抗の増加
により飛しょう体の性能が劣化するという問題があっ
た。
【００１５】この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、超音速空気取り入れ口を有する飛し
ょう体において飛しょう条件によるエンジン性能劣化の
小さな機体を得ることを目的とする。
されたものであり、超音速空気取り入れ口を有する飛し
ょう体において飛しょう条件によるエンジン性能劣化の
小さな機体を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】第１の発明による飛しょ
う体は、超音速空気取り入れ口と、前記超音速空気取り
入れ口に前後にスライド可能に取り付けられたランプ
と、前記ランプを前後にスライドさせる駆動装置と、飛
しょう状況に応じて前記駆動装置を制御する制御装置
と、前記超音速空気取り入れ口から空気取り込まれラム
燃焼を行う燃焼室とを備えたものである。
う体は、超音速空気取り入れ口と、前記超音速空気取り
入れ口に前後にスライド可能に取り付けられたランプ
と、前記ランプを前後にスライドさせる駆動装置と、飛
しょう状況に応じて前記駆動装置を制御する制御装置
と、前記超音速空気取り入れ口から空気取り込まれラム
燃焼を行う燃焼室とを備えたものである。
【００１７】また、第２の発明による飛しょう体は、第
１の発明において、前記制御装置は圧力センサを有し、
前記圧力センサからの信号により前記ランプを最適位置
に制御するものである。
１の発明において、前記制御装置は圧力センサを有し、
前記圧力センサからの信号により前記ランプを最適位置
に制御するものである。
【００１８】また、第３の発明による飛しょう体は、第
２の発明において、前記圧力センサは、前記超音速空気
取り入れ口の前方の総圧を測定する第１の圧力センサ、
前記超音速空気取り入れ口の開口部上端の静圧、前記超
音速空気取り入れ口の開口部下端の静圧、および前記ラ
ンプ前端の静圧を少なくとも計測するものである。
２の発明において、前記圧力センサは、前記超音速空気
取り入れ口の前方の総圧を測定する第１の圧力センサ、
前記超音速空気取り入れ口の開口部上端の静圧、前記超
音速空気取り入れ口の開口部下端の静圧、および前記ラ
ンプ前端の静圧を少なくとも計測するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの実施の
形態１における飛しょう体の構成を示す図である。図に
おいて、１２は超音速空気取り入れ口２を構成するカウ
ル、１３は超音速空気取り入れ口２の内部にスライド可
能に取り付けられたランプ、１７はランプ１３の駆動装
置、１８は駆動装置１７の制御装置であり、他の構成品
は図１６に示す従来の飛しょう体１のラム燃焼時におけ
る構成と同じものである。
形態１における飛しょう体の構成を示す図である。図に
おいて、１２は超音速空気取り入れ口２を構成するカウ
ル、１３は超音速空気取り入れ口２の内部にスライド可
能に取り付けられたランプ、１７はランプ１３の駆動装
置、１８は駆動装置１７の制御装置であり、他の構成品
は図１６に示す従来の飛しょう体１のラム燃焼時におけ
る構成と同じものである。
【００２０】図２はこの実施の形態１による飛しょう体
の超音速空気取り入れ口の詳細な構成を示す正面図およ
び断面図である。ランプ１３は駆動装置１７により矢印
キで示す方向にスライド可能に構成される。
の超音速空気取り入れ口の詳細な構成を示す正面図およ
び断面図である。ランプ１３は駆動装置１７により矢印
キで示す方向にスライド可能に構成される。
【００２１】図３は、この実施の形態１による飛しょう
体の超音速空気取り入れ口の設計マッハ数におけるクリ
ティカル作動状態を示す図であり、駆動装置１７をボー
ルねじ１９とサーボモータ２０により構成した例であ
る。この状態においては、図１８で説明したように２本
の斜め衝撃波１４はカウル１２の先端で交差し、空気取
り入れ口にはＳｉｎで示した面積を通過する空気が流入
する。このときのランプ１３の位置を基準位置とする。
体の超音速空気取り入れ口の設計マッハ数におけるクリ
ティカル作動状態を示す図であり、駆動装置１７をボー
ルねじ１９とサーボモータ２０により構成した例であ
る。この状態においては、図１８で説明したように２本
の斜め衝撃波１４はカウル１２の先端で交差し、空気取
り入れ口にはＳｉｎで示した面積を通過する空気が流入
する。このときのランプ１３の位置を基準位置とする。
【００２２】図４は、この実施の形態１による飛しょう
体が設計マッハ数よりも低いマッハ数で飛翔する場合の
超音速空気取り入れ口の作動状態を示す図である。ラン
プ１３が破線で示した基準位置にある場合には図１９で
説明したとおり矢印イで示した分だけ流入する空気量が
減少するが、第１の斜め衝撃波１４がカウル１２の先端
に衝突する位置までランプ１３を後退させることにより
Ｓｉｎで示した面積を通過する空気が流入するようにな
り、流入空気量の減少を防止することができる。
体が設計マッハ数よりも低いマッハ数で飛翔する場合の
超音速空気取り入れ口の作動状態を示す図である。ラン
プ１３が破線で示した基準位置にある場合には図１９で
説明したとおり矢印イで示した分だけ流入する空気量が
減少するが、第１の斜め衝撃波１４がカウル１２の先端
に衝突する位置までランプ１３を後退させることにより
Ｓｉｎで示した面積を通過する空気が流入するようにな
り、流入空気量の減少を防止することができる。
【００２３】図５は、この実施の形態１による飛しょう
体が設計マッハ数よりも高いマッハ数で飛翔する場合の
超音速空気取り入れ口の作動状態を示す図である。ラン
プ１３が破線で示した基準位置にある場合には図２０で
説明したとおり矢印ウで示す部分は斜め衝撃波を通過す
ることなく垂直衝撃波を通過するため圧力損失が大きく
なるが、ランプ１３を前進させることにより第３の斜め
衝撃波２１を発生させることにより矢印ウで示す部分の
圧力損失を低減することができる。
体が設計マッハ数よりも高いマッハ数で飛翔する場合の
超音速空気取り入れ口の作動状態を示す図である。ラン
プ１３が破線で示した基準位置にある場合には図２０で
説明したとおり矢印ウで示す部分は斜め衝撃波を通過す
ることなく垂直衝撃波を通過するため圧力損失が大きく
なるが、ランプ１３を前進させることにより第３の斜め
衝撃波２１を発生させることにより矢印ウで示す部分の
圧力損失を低減することができる。
【００２４】図６は、この実施の形態１による飛しょう
体の超音速空気取り入れ口のサブクリティカル作動状態
を示す図である。ランプ１３が破線で示した基準位置に
ある場合には図２１で説明したとおり弓状衝撃波１６の
ために空気抵抗が非常に大きくなり、バズなどの振動を
発生するが、ランプ１３を前進させ、エで示す分だけ流
入空気を減少させることにより弓状衝撃波１６は垂直衝
撃波１５となり空気抵抗の増加や流れの振動を防止する
ことができる。
体の超音速空気取り入れ口のサブクリティカル作動状態
を示す図である。ランプ１３が破線で示した基準位置に
ある場合には図２１で説明したとおり弓状衝撃波１６の
ために空気抵抗が非常に大きくなり、バズなどの振動を
発生するが、ランプ１３を前進させ、エで示す分だけ流
入空気を減少させることにより弓状衝撃波１６は垂直衝
撃波１５となり空気抵抗の増加や流れの振動を防止する
ことができる。
【００２５】図７は、この実施の形態１による飛しょう
体の超音速空気取り入れ口が正の迎角をとった場合の作
動状態を示す図でる。ランプ１３が破線で示した基準位
置にある場合には図２２（ａ）で説明したようにあたか
も一様流のマッハ数が小さくなったかのような振る舞い
を示し、矢印オで示した分だけ流入する空気量が減少す
るが、図４で説明した場合と同様に第１の斜め衝撃波１
４がカウル１２の先端に衝突する位置までランプ１３を
後退させることによりＳｉｎで示した面積を通過する空
気が流入するようになり、流入空気量の減少を防止する
ことができる。
体の超音速空気取り入れ口が正の迎角をとった場合の作
動状態を示す図でる。ランプ１３が破線で示した基準位
置にある場合には図２２（ａ）で説明したようにあたか
も一様流のマッハ数が小さくなったかのような振る舞い
を示し、矢印オで示した分だけ流入する空気量が減少す
るが、図４で説明した場合と同様に第１の斜め衝撃波１
４がカウル１２の先端に衝突する位置までランプ１３を
後退させることによりＳｉｎで示した面積を通過する空
気が流入するようになり、流入空気量の減少を防止する
ことができる。
【００２６】図８は、この実施の形態１による飛しょう
体の超音速空気取り入れ口が負の迎角をとった場合の作
動状態を示す図でる。ランプ１３が破線で示した基準位
置にある場合には図２２（ｂ）で説明したようにあたか
も一様流のマッハ数が大きくなったかのような振る舞い
を示し、図５で説明した場合と同様に矢印ウで示す部分
は斜め衝撃波を通過することなく垂直衝撃波を通過する
ため圧力損失が大きくなるが、ランプ１３を前進させる
ことにより第３の斜め衝撃波２１を発生させることによ
り矢印ウで示す部分の圧力損失を低減することができ
る。
体の超音速空気取り入れ口が負の迎角をとった場合の作
動状態を示す図でる。ランプ１３が破線で示した基準位
置にある場合には図２２（ｂ）で説明したようにあたか
も一様流のマッハ数が大きくなったかのような振る舞い
を示し、図５で説明した場合と同様に矢印ウで示す部分
は斜め衝撃波を通過することなく垂直衝撃波を通過する
ため圧力損失が大きくなるが、ランプ１３を前進させる
ことにより第３の斜め衝撃波２１を発生させることによ
り矢印ウで示す部分の圧力損失を低減することができ
る。
【００２７】実施の形態２．図９はこの実施の形態２に
おける飛しょう体の制御装置の構成を示す図である。図
において、２２〜２５は圧力センサであり２２と２３が
一様流の総圧Ｐ０と静圧Ｐ１、２４が第１の斜め衝撃波
通過後の静圧Ｐ２、２５がカウル１２の先端での静圧Ｐ
３を計測するためのものである。制御装置１８は圧力セ
ンサ２２〜２５の信号よりランプ１３の最適位置を計算
し、駆動装置１７によりランプ１３を最適位置へ移動さ
せる。
おける飛しょう体の制御装置の構成を示す図である。図
において、２２〜２５は圧力センサであり２２と２３が
一様流の総圧Ｐ０と静圧Ｐ１、２４が第１の斜め衝撃波
通過後の静圧Ｐ２、２５がカウル１２の先端での静圧Ｐ
３を計測するためのものである。制御装置１８は圧力セ
ンサ２２〜２５の信号よりランプ１３の最適位置を計算
し、駆動装置１７によりランプ１３を最適位置へ移動さ
せる。
【００２８】次に制御装置１８の動作について説明す
る。図１０は２本の斜め衝撃波がカウルの外側で交差す
る場合のランプ１３の最適位置を示す図であり、図にお
いてＭ １、Ｍ２はマッハ数、β、β１、β２は衝撃波
角、δ１、δ２は第１および第２ランプの角度、θは第
１ランプでの流れの偏角、αは迎え角である。δ１、δ
２は設計値であり既知の値である。
る。図１０は２本の斜め衝撃波がカウルの外側で交差す
る場合のランプ１３の最適位置を示す図であり、図にお
いてＭ １、Ｍ２はマッハ数、β、β１、β２は衝撃波
角、δ１、δ２は第１および第２ランプの角度、θは第
１ランプでの流れの偏角、αは迎え角である。δ１、δ
２は設計値であり既知の値である。
【００２９】図１１は衝撃波角β１、β２を計算する手
順を示したものであり、圧力センサ２２〜２４による計
測値Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２および既知の値であるδ１、δ２
から等エントロピー関係式および衝撃波関係式を用いて
衝撃波角β１、β２を計算することができる。
順を示したものであり、圧力センサ２２〜２４による計
測値Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２および既知の値であるδ１、δ２
から等エントロピー関係式および衝撃波関係式を用いて
衝撃波角β１、β２を計算することができる。
【００３０】図１２は衝撃波角β１とランプ１３の位置
の関係を示したものであり、ｈは空気取り入れ口高さで
既知の値である。衝撃波角β１と空気取り入れ口高さｈ
から幾何学的な関係を用いてランプ１３の位置ｘを計算
することができる。
の関係を示したものであり、ｈは空気取り入れ口高さで
既知の値である。衝撃波角β１と空気取り入れ口高さｈ
から幾何学的な関係を用いてランプ１３の位置ｘを計算
することができる。
【００３１】図１３は２本の斜め衝撃波がカウルの内側
で交差する場合のランプ１３の最適位置を示す図であ
り、図においてβ３は衝撃波角、Ｌは第１ランプの長さ
であり、他は図１２と同じである。Ｌは設計値であり既
知の値である。図１２で説明した場合と同様に衝撃波角
β１〜β３と第１ランプの長さＬ、空気取り入れ口高さ
ｈから幾何学的な関係を用いてランプ１３の位置ｘを計
算することができる。
で交差する場合のランプ１３の最適位置を示す図であ
り、図においてβ３は衝撃波角、Ｌは第１ランプの長さ
であり、他は図１２と同じである。Ｌは設計値であり既
知の値である。図１２で説明した場合と同様に衝撃波角
β１〜β３と第１ランプの長さＬ、空気取り入れ口高さ
ｈから幾何学的な関係を用いてランプ１３の位置ｘを計
算することができる。
【００３２】図１４は衝撃波角β１〜β３を計算する手
順を示したものであり、圧力センサ２２〜２４による計
測値Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２および既知の値であるδ１、δ２
から等エントロピー関係式および衝撃波関係式を用いて
衝撃波角β１〜β３を計算することができる。
順を示したものであり、圧力センサ２２〜２４による計
測値Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２および既知の値であるδ１、δ２
から等エントロピー関係式および衝撃波関係式を用いて
衝撃波角β１〜β３を計算することができる。
【００３３】図１５（ａ）はサブクリティカル状態を防
止する場合のランプ１３の位置を示した図である。図
中、破線はサブクリティカル状態を示す。図１５（ｂ）
は圧力センサ２５の圧力と、ランプ１３の位置の関係を
示す模式図であり位置ａがサブクリティカル状態、位置
ｂが最適状態を示す。図６で説明したようにサブクリテ
ィカル状態では弓状衝撃波がカウル先端よりも前方へ移
動し、圧力センサ２５の計測値Ｐ３が上昇するため、こ
れによりサブクリティカル状態を判別することができ
る。このときカウル１３を徐々に前進させることにより
空気取り入れ口に流入する空気量が減少し、やがてサブ
クリティカル状態は解消する。このとき圧力センサ２５
の計測値Ｐ３は、図１５（ｂ）に示すごとく減少しサブ
クリティカル状態が解消したことを判別できる。
止する場合のランプ１３の位置を示した図である。図
中、破線はサブクリティカル状態を示す。図１５（ｂ）
は圧力センサ２５の圧力と、ランプ１３の位置の関係を
示す模式図であり位置ａがサブクリティカル状態、位置
ｂが最適状態を示す。図６で説明したようにサブクリテ
ィカル状態では弓状衝撃波がカウル先端よりも前方へ移
動し、圧力センサ２５の計測値Ｐ３が上昇するため、こ
れによりサブクリティカル状態を判別することができ
る。このときカウル１３を徐々に前進させることにより
空気取り入れ口に流入する空気量が減少し、やがてサブ
クリティカル状態は解消する。このとき圧力センサ２５
の計測値Ｐ３は、図１５（ｂ）に示すごとく減少しサブ
クリティカル状態が解消したことを判別できる。
【００３４】
【発明の効果】この発明に係る飛しょう体は上記のよう
に構成されているので、以下に記載するような効果を奏
する。
に構成されているので、以下に記載するような効果を奏
する。
【００３５】第１の発明によれば、ラム燃焼中の飛しょ
う条件により空気取り入れ口から取り込まれる空気流量
の減少や圧力損失の増加によるエンジン性能の劣化を防
止できるという効果がある。
う条件により空気取り入れ口から取り込まれる空気流量
の減少や圧力損失の増加によるエンジン性能の劣化を防
止できるという効果がある。
【００３６】さらに第２、第３の発明によれば、圧力セ
ンサからの信号により飛しょう状況を判別し、常に最適
な位置へランプ位置を制御できるという効果がある。
ンサからの信号により飛しょう状況を判別し、常に最適
な位置へランプ位置を制御できるという効果がある。
【図１】 この発明による飛しょう体の実施の形態1を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における超音速空気
取り入れ口の詳細な構成を示す図である。
取り入れ口の詳細な構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１における超音速空気
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
【図４】 この発明の実施の形態１における超音速空気
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
【図５】 この発明の実施の形態１における超音速空気
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
【図６】 この発明の実施の形態１における超音速空気
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
【図７】 この発明の実施の形態１における超音速空気
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
【図８】 この発明の実施の形態１における超音速空気
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
取り入れ口の作動状態を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態２における制御装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２における制御装置
の動作を説明する図である。
の動作を説明する図である。
【図１１】 この発明の実施の形態２における制御装置
の動作を説明する図である。
の動作を説明する図である。
【図１２】 この発明の実施の形態２における制御装置
の動作を説明する図である。
の動作を説明する図である。
【図１３】 この発明の実施の形態２における制御装置
の動作を説明する図である。
の動作を説明する図である。
【図１４】 この発明の実施の形態２における制御装置
の動作を説明する図である。
の動作を説明する図である。
【図１５】 この発明の実施の形態２における制御装置
の動作を説明する図である。
の動作を説明する図である。
【図１６】 従来の飛しょう体を示す構成図である。
【図１７】 従来の飛しょう体の動作を説明する図であ
る。
る。
【図１８】 超音速空気取り入れ口の動作を説明する図
である。
である。
【図１９】 超音速空気取り入れ口の動作を説明する図
である。
である。
【図２０】 超音速空気取り入れ口の動作を説明する図
である。
である。
【図２１】 超音速空気取り入れ口の動作を説明する図
である。
である。
【図２２】 超音速空気取り入れ口の動作を説明する図
である。
である。
１ 従来の飛しょう体
２ 超音速空気取り入れ口
３ 主燃料タンク
４ 燃焼室
５ ダクト
６ 補助固体燃料
７ ポートカバー
８ インテークカバー
９ ブースターノズル
１０ ２次ノズル
１１ 流量制御器
１２ カウル
１３ ランプ
１４ 斜め衝撃波
１５ 垂直衝撃波
１６ 弓状衝撃波
１７ 駆動装置
１８ 制御装置
１９ ボールねじ
２０ サーボモータ
２１ 斜め衝撃波
２２ 圧力センサ
２３ 圧力センサ
２４ 圧力センサ
２５ 圧力センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 超音速空気取り入れ口と、前記超音速空
気取り入れ口に前後にスライド可能に取り付けられたラ
ンプと、前記ランプを前後にスライドさせる駆動装置
と、飛しょう状況に応じて前記駆動装置を制御する制御
装置と、前記超音速空気取り入れ口から空気取り込まれ
ラム燃焼を行う燃焼室とを備えた飛しょう体。 - 【請求項２】 前記制御装置は圧力センサを有し、前記
圧力センサからの信号により前記ランプを最適位置に制
御することを特徴とする請求項１記載の飛しょう体。 - 【請求項３】 前記圧力センサは、前記超音速空気取り
入れ口の前方の総圧を測定する第１の圧力センサ、前記
超音速空気取り入れ口の開口部上端の静圧、前記超音速
空気取り入れ口の開口部下端の静圧、および前記ランプ
前端の静圧を少なくとも計測することを特徴とする請求
項２記載の飛しょう体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001308425A JP2003113740A (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 飛しょう体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001308425A JP2003113740A (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 飛しょう体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113740A true JP2003113740A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19127740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001308425A Pending JP2003113740A (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 飛しょう体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113740A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005282454A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Ihi Aerospace Co Ltd | 燃焼器及び燃焼器の固体推進薬充填方法 |
| JP2014516130A (ja) * | 2011-05-16 | 2014-07-07 | エムベーデーアー フランス | 爆燃チャンバを含んだラムジェット及びそのラムジェットを搭載した飛行体 |
| CN109114590A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-01 | 南京理工大学 | 一种可动台阶控制爆轰的燃烧室 |
| CN109114593A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-01 | 南京理工大学 | 一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室 |
| CN109140497A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-04 | 南京理工大学 | 一种控制斜爆轰发动内爆轰起爆位置的燃烧室 |
-
2001
- 2001-10-04 JP JP2001308425A patent/JP2003113740A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005282454A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Ihi Aerospace Co Ltd | 燃焼器及び燃焼器の固体推進薬充填方法 |
| JP4596413B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-12-08 | 株式会社Ｉｈｉエアロスペース | 燃焼器及び燃焼器の固体推進薬充填方法 |
| JP2014516130A (ja) * | 2011-05-16 | 2014-07-07 | エムベーデーアー フランス | 爆燃チャンバを含んだラムジェット及びそのラムジェットを搭載した飛行体 |
| CN109114590A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-01 | 南京理工大学 | 一种可动台阶控制爆轰的燃烧室 |
| CN109114593A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-01 | 南京理工大学 | 一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室 |
| CN109140497A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-04 | 南京理工大学 | 一种控制斜爆轰发动内爆轰起爆位置的燃烧室 |
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