JP2004220614A - ガスタービンエンジンをモデリングするための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モデリングシステム１００は、パルスデトネーションシステム５０を含むガスタービンエンジン１０をモデリングするのを可能にする。
【解決手段】 このモデリングシステムは、プロセッサを含むコンピュータ１０２と該コンピュータに接続された少なくとも１つのデータベース１０４とを含む。該プロセッサは、パルスデトネーションシステムの特性を予測し（１７０）、エンジンのサイクル・デザイン及びオフ・デザイン性能特性マッピングのために、パルスデトネーションシステムの予測された特性を用いて、ガスタービンエンジンの特性を予測する（１７２）ようにプログラムされている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、一般的にガスタービンエンジンに関し、より具体的には、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンをモデリングするための方法及び装置に関する。

少なくとも一部の公知のパルスデトネーションシステムは、デトネーションチャンバ内での一連の反復デトネーションを用いて、高圧の排気を生成する。より具体的には、燃料及び空気の混合物が、デトネーションチャンバ内に配置された複数のチューブ又は環状チャンバのような他の幾何学的形状の内部で周期的に爆発し（デトネーションを生じ）て、未燃焼の燃料−空気混合物を通して超音速で伝播する強い衝撃波を発生させる。強い衝撃波の通過は、デトネーションとして知られる燃焼モードを引き起こして、強い衝撃波の背後に該強い衝撃波と緊密に結合した、本明細書ではデトネーション波又はデトネーション面と呼ぶ状態を発生させる。より具体的には、デトネーション波は燃焼ガス内部の温度と圧力とを上昇させる。燃焼生成物は、高圧高温かつ高速でチューブ又は環状チャンバから流出する。デトネーションチャンバから流出するガスの圧力、温度、及び速度は従来型のガスタービン燃焼で得られるものよりも高い。

少なくとも一部の公知のパルスデトネーションシステムは、ガスタービンエンジン用のコアエンジンシステムとして使用される。他の公知のパルスデトネーションシステムは、従来型のガスタービンエンジンを増強するために使用される。より具体的には、従来型のガスタービンエンジンは、一般的に、直列の軸流関係の形態で、圧縮機、燃焼器、高圧タービン、及び低圧タービンを有するコアエンジンシステムを含むことができる。一部の公知のパルスデトネーションシステムは、コアエンジンシステムの下流に配置されて、コアエンジンシステム及び該コアエンジンを囲むバイパスダクトから流出する排出空気流に付加的なエネルギーを与えることによって推力を増大させることを可能にする。

パルスデトネーションシステムの性能及び設計特性をモデリングする公知の方法は、特定のパルスデトネーションシステムに対する時間間隔をとった（ｔｉｍｅ−ｓｔｅｐｐｅｄ）解決法を決定することを含む。しかしながら、そのような方法は、パルスデトネーションシステムをモデリングするのみであり、複数の飛行条件についてのシステム内部の作動条件に関する付加的なデータを取得することができない。

１つの態様において、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンをモデリングする方法が、提供される。該方法は、パルスデトネーションモデリングシステムを設ける段階と、該パルスデトネーションモデリングシステムを用いてエンジンの特性を予測する段階と、該パルスデトネーションモデリングシステムを用いて、パルスデトネーションシステムの特性を予測する段階とを含む。

本発明の別の態様において、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンをモデリングするのに使用するためのモデリングシステムが、提供される。該モデリングシステムは、プロセッサを含むコンピュータと、該コンピュータに接続された少なくとも１つのデータベースとを含む。該プロセッサは、パルスデトネーションシステムの特性を予測し、エンジンのサイクル・デザイン及びオフ・デザイン性能マッピングのために、該パルスデトネーションシステムの特性を用いて該ガスタービンエンジンの特性を予測するようにプログラミングされている。

本明細書で用いる場合、「設計特性」という用語は、パルスデトネーションシステム又はガスタービンエンジンの設計を決定するのに使用されるあらゆる特性又は仕様を含むことができる。例えば、「設計特性」は、パルスデトネーションシステム又はガスタービンエンジン内の構成要素の幾何学的形状、或いは、パルスデトネーションシステム構成要素、ガスタービンエンジン構成要素、パルスデトネーションシステム全体、又はガスタービンエンジン全体の寸法、重量、又は強度を含むことができる。上述の例は単に例示的なものであって、従って「設計特性」という用語の定義及び／又は意味を限定することを意図するものでは決してない。本明細書で用いる場合、「性能特性」という用語は、パルスデトネーションシステム又はガスタービンエンジンの性能を定めるあらゆるものを含むことができる。例えば、「性能特性」は、パルスデトネーションシステム又はガスタービンエンジンの推力対重量比を含むことができる。上述の例は単に例示的なものであって、従って「性能特性」という用語の定義及び／又は意味を限定することを意図するものでは決してない。

本明細書で用いる場合、「コンピュータ」という用語は、本明細書に記載した機能を実行できる、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及びあらゆる他の回路又はプロセッサを用いるシステムを含むあらゆるプロセッサ・ベース又はマイクロプロセッサ・ベースのシステムを含むことができる。上述の例は単に例示的なものであって、従って「コンピュータ」という用語の定義及び／又は意味を限定することを意図するものでは決してない。

更に、本発明は、パルスデトネーションエンジンに関連して、より具体的にはガスタービンエンジンのコアエンジンシステムとして使用されるパルスデトネーションシステムに用いられるものとして本明細書に説明されているが、本発明は、ガスタービンエンジンの推力補助装置として使用されるあらゆるパルスデトネーションシステムに適用可能であることを理解されたい。従って、本発明の実施は、ガスタービンエンジンのコアエンジンシステムとして使用されるパルスデトネーションシステムに限定されるものではない。

図１は、低圧ファン１２、パルスデトネーションエンジン１４、及びタービン１６を含む混合流増強式ターボファンエンジン１０の概略図である。ファン１２とタービン１６とは、シャフト１８によって結合される。１つの実施形態において、エンジン１０は、オハイオ州シンシナティ所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｅｎｇｉｎｅｓから入手できるＦ１１０／１２９型エンジンである。

作動中、空気は、エンジン１０の入口側２０からファン１２を通ってスプリッタ１３に流れ、該スプリッタ１３は、流れの一部をパルスデトネーションエンジン１４に向け、残りの流れをバイパスダクト１５に向ける。エンジン１４を通る流体の流れはタービン１６に動力を供給し、該タービン１６はシャフト１８を介してファン１２を駆動する。タービン１６からのガスは、ミキサ１７においてファンダクトのバイパス空気と混合され、ノズル２１を通して排出される前に、従来型の推力補助装置１９を通って流れるか、或いは代わりにパルスデトネーション推力補助装置２０を通って流れる。

図２は、例えばエンジン１０（図１に示す）のようなガスタービンエンジンに使用される例示的なパルスデトネーションシステム５０の概略図である。図３は、線３−３に沿ったデトネータ５２の一部分の断面図である。パルスデトネーションシステム５０は、パルスデトネータ５２と燃焼サブシステム５４とを含む。パルスデトネータ５２は、それぞれ環状の外側及び内側ケーシング５６及び５８と、複数のデトネーションチューブ６０とを含む。外側及び内側ケーシング５６及び５８は、それぞれパルスデトネーションシステム５０の長手方向中心軸線とほぼ同軸に配置される。より具体的には、外側及び内側ケーシング５６及び５８は、デトネーションチャンバ６４がそれの間に形成されるような半径方向距離だけ間隔を置いて配置される。

パルスデトネーションチャンバ６４は、入口端部６６と出口端部６８とを有する。デトネーションチューブ６０は、軸線６２に沿ってデトネーションチャンバ６４を通過する経路を定める。デトネーションチューブは、入口端部６６に隣接する上流端部７２から測定された長さ７０だけ、排気チャンバ７６に隣接する下流端部７４まで延びる。より具体的には、排気チャンバ７６は、デトネーションチューブ６０の下流端部７４とパルスデトネーションチャンバの出口端部６８との間に形成される。従って、排気チャンバ７６もまた、上流端部７８と下流端部８０とを有する。

例示的な実施形態において、デトネーションチューブ６０は、複数のデトネーションチューブ６０が軸線６２の周りで円周方向に間隔を置いて配置されるようにデトネーションチャンバ６４を貫通して延びる。加えて、例示的な実施形態においては、デトネーションチューブ６０の各々は、ほぼ円形断面の幾何学的形状を有する。しかしながら、各チューブ６０の数、幾何学的形状、構成、長さ及び／又は直径は、システム５０の特定の用途に応じて変化することを理解されたい。

燃焼サブシステム５４が、上流端部７２に隣接してデトネーションチューブ６０に接続される。燃焼サブシステム５４は、各チューブ６０に空気及び燃料を供給し、各チューブ６０内の燃料及び空気の混合物を周期的に爆発させて、各チューブ６０及び排気チャンバ７６内部に燃焼ガスを生成する。より具体的には、燃焼サブシステム５４は、燃料供給源（図示せず）からの燃料と低圧ファン１２（図１に示す）からの空気とを各デトネーションチューブ６０に供給する。燃料−空気混合物は爆発して各チューブ６０内部に燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスが、排気チャンバ７６を通って下流方向に導かれデトネーションチャンバの出口端部６８からエンジン出口２２（図１に示す）に向かって排出される。１つの実施形態において、空気と燃料とは、燃焼サブシステムによって混合された後に、該混合物が各デトネーションチューブ６０に供給される。別の実施形態においては、空気と燃料とは各デトネーションチューブ６０に独立して供給され、各デトネーションチューブ６０内部で混合される。

燃焼サブシステム５４はチューブ内部で混合物を連続的に爆発させる（デトネーションを生じさせる）のではなくて、該燃焼サブシステム５４は燃料／空気混合物のデトネーションを周期的に繰り返して、燃焼ガスを通して伝播する圧力波又はパルスを発生させる。より具体的には、圧力波は、燃焼ガスの圧力及び温度を上昇させることを可能にし、パルスデトネーションシステム５０によって推力が生成されるようになる。圧力波は、チューブ６０及び排気チャンバ７６を通して下流方向に伝播する。

図４は、エンジン１０（図１に示す）のような、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの性能及び設計特性をモデリングするための例示的なモデリングシステム１００の概略図である。モデリングシステム１００は、定常状態ガスタービンエンジン・モデリングシステム（図示せず）と組み合わせて使用されるように構成される。定常状態ガスタービン・モデリングシステムは当該技術においては公知である。モデリングシステム１００は、プロセッサを含む少なくとも１つのコンピュータ１０２と、少なくとも１つのデータベース１０４とを含む。１つの実施形態において、定常状態ガスタービンエンジン・モデリングシステムは、コンピュータ１０２内部に組み込まれる。別の実施形態においては、定常状態ガスタービンエンジン・モデリングシステムは、コンピュータ１０２から分離して格納され、該コンピュータ１０２によって電気的にアクセス可能になっている。データベース１０４は、複数の燃焼ガスについての複数の熱力学的特性を含む。別の実施形態においては、データベース１０４は、コンピュータ１０２から離れた場所に格納されるが、該コンピュータ１０２によって電気的にアクセス可能になっている。

コンピュータ１０２は、本明細書ではサブルーチンと呼ぶ複数のモデリング・ソフトウェアを含む。より具体的には、コンピュータ１０２は、デトネーションプログラム１０６と、デトネーション・フィルタイム・サブルーチン１０８と、チューブ寸法決定プログラム１１０と、エジェクタ・サブルーチン１１２と、ファンタービン・インタフェース・プログラム１１４とを含む。エンジンシステム性能サブルーチン１１６及びエンジンノズル・インタフェース・サブルーチン１１８もまた、コンピュータ１０２によってアクセス可能になっている。別の実施形態においては、モデリングシステム１００は、従来型のガスタービンエンジン（図示せず）を増強するために使用されるパルスデトネーションシステム（図示せず）をモデリングするように構成され、従って、該モデリングシステム１００は、タービン・インタフェース・サブルーチン１１４を含まなくてもよい。コンピュータ１０２は、サブルーチン１０６〜１１８を含むものとして本明細書に記載され図示されているが、これらサブルーチン１０６〜１１０は、１つ又はそれ以上の他のプログラム１０６〜１１０と別々に或いは組み合わされてあらゆる数のコンピュータに組み込まれかつ実行されることができることを理解されたい。

図５は、モデリングシステム１００（図４に示す）を用いて、エンジン１０（図１に示す）のような、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの性能及び設計特性をモデリングする方法１５０を示すフローチャートである。本明細書においては、モデリングシステム１００及び方法１５０を、エンジン１０及び該エンジン１０内部の特定の構成要素を具体的に参照して説明するが、該モデリングシステム１００及び方法１５０は、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの性能及び設計特性を予測するために使用されるものであって、従って、システム１００はエンジン１０のみに使用されるものに限定されるものではないことを理解されたい。より具体的には、本明細書における説明及び図示内での、エンジン１０及び該エンジン１０の特定の構成要素に対する言及は、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの作動及び構成要素を例示するためのみのものである。

最初に、飛行条件データが、定常状態ガスタービンエンジン・モデリングシステム（図示せず）から、コンピュータ１０２に入力される（１５２）。定常状態ガスタービンエンジン・モデリングシステムからのカストマ・オフテーク・データもまた、コンピュータ１０２に入力される（１５４）。１つの実施形態において、飛行条件データは、複数のエンジンセンサにより収集されたデータを含み、それに限定するのではないが、それらのデータには、低圧ファン１２（図１に示す）に入る外気の温度、圧力、及び流量が含まれる。１つの実施形態において、飛行条件データは、高度、飛行マッハ数、標準大気温度からの偏差、及びエンジン出力設定値を含む。加えて、１つの実施形態において、カストマ・オフテーク・データは、それに限定するのではないが、エンジン１０についての所望の寸法及び重量を含む。付加的なカストマ・オフテーク・データには、それに限定するのではないが、環境制御システム、防氷システム、及び他の機体システムに使用される抽気、並びに／又は、機体補機に動力を供給するために必要な馬力の抜取りが含まれる。次いで、エンジンパラメータ・データが、定常状態ガスタービン・モデリングシステムからコンピュータ１０２に入力される（１５６）。エンジンパラメータ・データには、それに限定するのではないが、低圧ファン１２（図１に示す）から流出する空気の温度、圧力、及び流量が含まれる。別の実施形態においては、パルスデトネーションシステム５０（図２に示す）は、従来型のガスタービンエンジン（図示せず）を増強するために使用されるが、ガスタービンエンジン１０に適用できかつ使用される場合には、エンジンパラメータ・データにはまた、従来型のコアエンジンシステム（図示せず）から出て、該ファンからの何れかのバイパス空気と混合された燃焼ガスの温度、圧力、及び流量が含まれる。

エンジンパラメータ・データを使用して、デトネーションプログラム１０６は、エンジン１０のパルス作動の間にデトネーションチューブ６０及びデトネーションチャンバ６４（図２及び図３に示す）内部に発生するデトネーションの開始の瞬間及び位置からの時間及び空間における、温度及び圧力の履歴又は進展を計算する（１５８）。次いで、チューブ６０及びチャンバ６４内部の各パルスについての時間の長さが計算される（１５８）。より具体的には、温度及び圧力の計算された履歴を用いて、デトネーション・サブルーチン１０６は、パルスのデトネーションと、チューブ６０内部の圧力の、デトネーション前にチューブ６０内部に存在した圧力への復帰との間に経過した時間の量を求める（１６０）。

データベース１０４内部に格納されたガスの熱力学的データを用いて、デトネーション・フィルタイム・サブルーチン１０８は、各パルスにおけるチューブ６０についてのフィルタイムを求める（１６２）。より具体的には、各パルスについて、サブルーチン１０８は、デトネーションに先だって燃料及び空気がチューブ６０を満たすのに必要な時間の長さを計算し（１６２）、チューブ寸法決定サブルーチン１１０が、あらゆる管理された時間遅延を考慮して、デトネーションチューブ６０の所望の寸法を求める（１６４）。１つの実施形態において、チューブ寸法決定サブルーチン１１０は、各デトネーションチューブ６０についての所望の長さを計算する（１６４）。別の実施形態においては、チューブ寸法決定サブルーチン１１０は、各デトネーションチューブ６０についての所望の直径を計算する（１６４）。

例示的な実施形態において、ファンタービン・インタフェース・サブルーチン１１４によって、プロセッサ１０２は、計算されたフィルタイム、チューブ６０の計算された寸法、及び各パルスについての計算された時間の長さを用いて、タービン１６（図１に示す）に関する計算を実行する（１６６）。デトネーションパルスの圧力−時間−空間の形状とあらゆる管理された時間遅延とを用いて、適切なサブルーチンが、平均圧力及び対応するガス特性を計算し、次いで、これらの平均圧力及び対応するガス特性は、定常状態の特性として処理されて、従来型のガスタービンにおけるものとして適切なタービンサブルーチンに入力される。サブルーチン１１６は、該入力を受け、内部に格納された種々のエンジンパラメータ間の関係を用いて、エンジン要件が満たされるまで相互作用を繰り返し実行する。エンジンシステム性能サブルーチン１１６を用いて、エンジン１０についての性能特性が、タービン１６に関する計算を用いて計算される（１６８）。

パルスデトネーションシステム５０が従来型のガスタービンエンジンを増強するために使用される別の実施形態においては、エンジン出口２２（図１に示す）に関する計算は、エンジンノズル・インタフェース・サブルーチンを用いて、計算されたフィルタイム、チューブ６０の計算された寸法、及び各パルスについての計算された時間の長さに基づいて求められる（１７０）。次に、エンジン１０についての性能特性が、エンジン出口２２に関する計算を用いてエンジンシステム性能サブルーチン１１６によって計算される（１７２）。

１つの実施形態において、方法１５０は、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの所望寸法を予測して、所定の性能特性及び所定の飛行条件データを達成することを可能にする。別の実施形態においては、方法１５０は、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの重量を予測して、所定の性能特性及び所定の飛行条件データを達成することを可能にする。更に別の実施形態においては、方法１５０は、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの性能特性を予測して、所定のエンジン寸法及び重量、並びに所定の飛行条件を達成することを可能にする。更に別の実施形態においては、方法１５０は、複数の飛行条件についてのパルスデトネーション内の作動条件に関するデータを取得して、サイクル・デザイン及びオフ・デザイン性能マッピングができるようにすることを可能にする。

図６は、図５に示した方法を実行するために使用して、例えばパルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの能率的かつ費用効果のある設計を可能にすることができるモデリングシステム２１０の別の実施形態の例示的なシステムブロックダイグラムである。システム２１０は、サーバ２１２と該サーバ２１２に接続された複数のデバイス２１４とを含む。１つの実施形態において、デバイス２１４は、ウェブブラウザを含むコンピュータであり、サーバ２１２は、インターネットを経由してデバイス２１４にアクセスすることができる。別の実施形態においては、デバイス２１４は、カストマ・デバイスのネットワーク用のサーバである。システム２１０は、大容量記憶装置（図示せず）に接続される。例示的な実施形態において、サーバ２１２は、集中データベース２１８に接続されたデータベース・サーバ２１６を含む。

デバイス２１４は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）のようなネットワーク経由、ダイアルイン接続経由、ケーブルモデム、及び特別高速ＩＳＤＮラインを含む多くのインタフェースを経由してインターネットに相互接続される。或いは、デバイス２１４は、インターネット電話又はその他のウェブベースの接続可能設備を含む、インターネットに相互接続できるあらゆるデバイスとすることができる。複数のプラントに関する情報を提供するデータベースが、サーバ２１２に格納され、デバイス２１４の１つにおいてユーザは、該デバイス２１４の１つを経由してサーバ２１２にログオンすることによってこのデータベースにアクセスすることができる。

システム２１０は、種々のユーザインタフェースを提供し、それによってユーザが、複数のプラントにおいて監視されている装置からの作動データにアクセスできるように構成される。サーバ２１２は、クライアントシステム２１４からダウンロードの要求を受信したときに、格納された情報にアクセスし、クライアントシステムの少なくとも１つに要求された作動データをダウンロードする。データベースは、標準ウェブブラウザで構成されたクライアントシステム２１４を用いてユーザによりアクセスされる。

図７は、ガスタービンエンジンのモデリングシステム２１０に使用することができるサーバアーキテクチュアの拡張バージョンのブロック図である。システム２１０は、サーバ・サブシステム２１２とユーザデバイス２１４とを含む。サーバ・サブシステム２１２は、データベース・サーバ２１６と、アプリケーション・サーバ２２４と、ウェブ・サーバ２２６と、ファックス・サーバ２２８と、ディレクトリ・サーバ２３０と、メール・サーバ２３２とを含む。ディスク記憶装置２３４は、データベース・サーバ２１６とディレクトリ・サーバ２３０とに接続される。サーバ２１６、２２４、２２６、２２８、２３０及び２３２は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）２３６内で接続される。加えて、システム管理ワークステーション２３８、ユーザワークステーション２４０、及び監視ワークステーション２４２が、ＬＡＮ２３６に接続される。或いは、ワークステーション２３８、２４０、及び２４２は、インターネットリンクを介してＬＡＮ２３６に接続されるか、又はイントラネットを経由して接続される。

各ワークステーション２３８、２４０、及び２４２は、ウェブブラウザを有するパーソナルコンピュータである。ワークステーションで通常実行される機能は、典型的には、それぞれのワークステーション２３８、２４０、及び２４２で実行されるものとして図示されているが、このような機能は、ＬＡＮ２３６に接続された多くのパーソナルコンピュータの１つで実行されることができる。ワークステーション２３８、２４０、及び２４２は、ＬＡＮ２３６にアクセスする個人によって実行されることができる、異なった形式の機能を理解するのを容易にするために、個別の機能のみと組み合わされたものとして図示されている。

他の実施形態において、サーバ・サブシステム２１２は、ＩＳＰインターネット接続２４８を介して、種々の個人又は従業員２４４に、或いはユーザ２４６に通信可能に接続されるように構成される。例示的な実施形態における通信は、インターネットを介して行われるものとして図示されているが、他の実施形態においては、あらゆる他の広域ネットワーク（ＷＡＮ）型通信を利用することができ、すなわち該システム及び方法は、インターネットを介して実行されるものに限定されるものではない。加えて、ＷＡＮ２５０でなくて、ローカルエリアネットワーク２３６を、ＷＡＮの代りに使用することができる。

例示的な実施形態において、ワークステーション２５２を有する、許可された個人或いは企業体の従業員は、サーバ・サブシステム２１２にアクセスすることができる。ユーザデバイス２１４の１つは、離れた場所に設置された上級管理者のワークステーション２５４を含む。ワークステーション２５２及び２５４は、ウェブブラウザを有するパーソナルコンピュータである。また、ワークステーション２５２及び２５４は、サーバ・サブシステム２１２と通信するように構成されている。更に、ファックス・サーバ２２８は、電話リンクを介して、企業体の外に位置する従業員と、またユーザシステム２５６を含む、離れた場所に設置されたユーザシステムの何れもと通信する。ファックス・サーバ２２８は、他のワークステーション２３８、２４０、及び２４２とも同様に通信するように構成されている。

上述のモデリングシステムは、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンについての性能及び設計特性を予測することを可能にする。より具体的には、モデリングシステムは、サイクル・デザイン及びオフ・デザイン性能マッピングの両方についての性能及び設計特性を予測する。その結果、上述のモデリングシステムは、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの能率的かつ費用効果のある設計を可能にする。

モデリングシステムの例示的な実施形態を、上に詳細に説明した。このシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ各システムの構成要素は、本明細書に記載した他の構成要素から独立して個別に利用されることができる。各モデリングシステムの構成要素はまた、モデリングシステムの構成要素と組み合わせて使用することができる。

様々な特定の実施形態に関して本発明を説明したが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

例示的なガスタービンエンジンの概略図。 図１に示したガスタービンエンジンのようなガスタービンエンジンで使用するための例示的なパルスデトネーションシステムの概略図。 図２に示したデトネーションシステムに使用される、線３−３に沿った例示的なデトネータの一部分の断面図。 図１に示したガスタービンエンジンのような、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの性能及び設計特性をモデリングするための例示的なモデリングシステムの概略図。 図４に示したモデリングシステムを用いて、図１に示したガスタービンエンジンのような、パルスデトネーションシステムを含むガスタービンエンジンの性能及び設計特性をモデリングする方法を示すフローチャート。 図４に示した方法を実行するために使用することができるモデリングシステムの別の実施形態の例示的なシステムブロック図。 図６に示したガスタービンエンジンのモデリングシステムで使用することができるサーバアーキテクチュアの拡張バージョンのブロック図。

符号の説明

１００ モデリングシステム
１０２ コンピュータ
１０４ データベース
１０６ デトネーションプログラム
１０８ デトネーション・フィルタイム・プログラム
１１０ チューブ寸法決定プログラム
１１２ エジェクタ・プログラム
１１４ ファン・タービン・インタフェース・プログラム
１１６ エンジンシステム性能プログラム
１１８ エンジン・ノズル・インタフェース・プログラム

Claims (10)

1. パルスデトネーションシステム（５０）を含むガスタービンエンジン（１０）をモデリングするのに使用されるモデリングシステム（１００）であって、
   プロセッサを含むコンピュータ（１０２）と、
   前記コンピュータに接続された少なくとも１つのデータベース（１０４）と、
   を含み、前記プロセッサが、
   前記パルスデトネーションシステムの特性を予測し（１７０）、
   エンジンのサイクル・デザイン及びオフ・デザイン性能特性マッピングのために、前記パルスデトネーションシステムの前記予測された特性を用いて、前記ガスタービンエンジンの特性を予測する（１７２）、
   ようにプログラムされている、
   ことを特徴とするモデリングシステム（１００）。
2. 前記プロセッサが、前記パルスデトネーションシステム（５０）の設計特性及び性能特性の少なくとも１つを予測する（１６８）ように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項１に記載のモデリングシステム（１００）。
3. 前記プロセッサが、前記パルスデトネーションシステム（５０）の前記予測された特性を用いて前記エンジン（１０）の設計特性を予測する（１６８）ように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項１に記載のモデリングシステム（１００）。
4. 前記プロセッサが、前記パルスデトネーションシステム（５０）の前記予測された特性を用いて前記エンジン（１０）の性能特性を予測する（１６８）ように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項１に記載のモデリングシステム（１００）。
5. 前記プロセッサが、飛行条件データ、カストマ・オフテーク・データ、及びエンジンパラメータ・データの少なくとも１つを受信するように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項１に記載のモデリングシステム（１００）。
6. 前記パルスデトネーションシステム（５０）が、少なくとも１つのパルスデトネーションチューブ（６０）を含み、前記プロセッサが、前記飛行条件データ、前記カストマ・オフテーク・データ、及び前記エンジンパラメータ・データの少なくとも１つを用いて、前記少なくとも１つのパルスデトネーションチューブについての温度履歴及び圧力履歴の少なくとも１つを計算する（１６０）ようにプログラムされていることを特徴とする、請求項５に記載のモデリングシステム（１００）。
7. 前記プロセッサが、前記温度履歴及び圧力履歴の少なくとも１つを用いて、前記パルスデトネーションシステム（５０）内の少なくとも１つのパルスについての時間の長さを計算する（１６０）ように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項６に記載のモデリングシステム（１００）。
8. 前記パルスデトネーションシステム（５０）が、少なくとも１つのパルスデトネーションチューブ（６０）を含み、前記プロセッサが、前記データベースを用いて、パルスデトネーションチューブ・フィルタイム及びパルスデトネーションチューブ寸法の少なくとも１つを計算する（１５８）ように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項１に記載のモデリングシステム（１００）。
9. 前記エンジン（１０）が、少なくとも１つのタービン（１６）を含み、前記プロセッサが、前記少なくとも１つのタービンに関する計算を用いて前記エンジンについての性能特性を計算する（１５８）ように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項７に記載のモデリングシステム（１００）。
10. 前記エンジン（１０）が、少なくとも１つの出口（２１）を含み、前記プロセッサが、前記少なくとも１つの出口に関する計算を用いて前記エンジンについての性能特性を計算する（１５８）ように更にプログラムされていることを特徴とする、請求項７に記載のモデリングシステム（１００）。

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