JP2016044554A - Flying object thruster - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人工衛星などとして使用される飛行体の姿勢制御装置を構成するスラスタに関するものである。 The present invention relates to a thruster constituting an attitude control device for a flying object used as an artificial satellite or the like.
飛行体のスラスタは、噴射器と燃焼器とから構成されている。そのため、タンクから供給される燃料と酸化剤を噴射器が2点衝突方式で燃焼器燃焼室部に噴射して燃焼(反応)させる。すると、この燃焼(反応)ガスがスロート部で絞られてからノズル部で拡大して超音速流れとなって外部に噴出されることで、飛行体に推進力を付与している。 The thruster of the flying object is composed of an injector and a combustor. Therefore, the fuel and the oxidant supplied from the tank are injected into the combustor combustion chamber by the two-point collision method and burned (reacted). Then, this combustion (reaction) gas is squeezed at the throat portion, then expanded at the nozzle portion, and is ejected to the outside as a supersonic flow, thereby imparting propulsive force to the flying object.
このような飛行体のスラスタとしては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。 As such a thruster of a flying object, for example, there is one described in the following patent document.
ところで、スラスタに使用される燃料は、高比推力、消費推薬量低減、作業性及び取扱性向上(推薬低毒化)、低コスト化などが望まれている。そのため、有毒なヒドラジンに代えてグリーンプロペラントと呼ばれる低毒性推薬を使用する推進系が提案されている。このグリーンプロペラントとして、HANをベースとしたHAN系推薬があり、低凝固点、高密度、高比推力である。そのため、燃焼器の熱が推薬弁側に悪影響を与えないことが重要である。 By the way, the fuel used for the thruster is desired to have a high specific thrust, a reduction in the amount of propellant consumed, an improvement in workability and handling (a reduction in propellant poisoning) and a reduction in cost. Therefore, a propulsion system using a low-toxic propellant called green propellant instead of toxic hydrazine has been proposed. As this green propellant, there is a HAN-based propellant based on HAN, which has a low freezing point, high density, and high specific thrust. Therefore, it is important that the heat of the combustor does not adversely affect the propellant valve side.
本発明は上述した課題を解決するものであり、燃焼器から推薬弁への熱の伝達を抑制することで安定した燃料噴射を可能とする飛行体のスラスタを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a flying object thruster that enables stable fuel injection by suppressing heat transfer from a combustor to a propellant valve.
上記の目的を達成するための本発明の飛行体のスラスタは、燃料と酸化剤を噴射する噴射器と、前記噴射器から噴射された燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器と、燃料と酸化剤の供給量を調整する推薬弁と、前記推薬弁から前記噴射器に燃料と酸化剤を供給するチューブと、中空部を有して前記推薬弁と前記噴射器とを連結する複数のストラットと、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an aircraft thruster according to the present invention includes an injector for injecting fuel and an oxidant, a combustor for burning the fuel and oxidant injected from the injector, and a fuel and an oxidant. A propellant valve that adjusts the supply amount of the fuel, a tube that supplies fuel and oxidant from the propellant valve to the injector, and a plurality of hollow parts that connect the propellant valve and the injector. And struts.
従って、推薬弁は燃料と酸化剤の供給量を調整し、チューブを介してこの燃料と酸化剤を噴射器に供給する。すると、噴射器は所定量の燃料と酸化剤を燃焼器内に噴射し、ここで燃料と酸化剤を燃焼させて反応させることで燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスを外部に噴出して飛行体に推進力が付与される。このとき、燃焼器は、燃料と酸化剤が燃焼するために高温となり、発生した熱が各ストラットを通して推薬弁に伝達される。ところが、各ストラットは中空部を有していることから、伝熱面積が減少すると共に放熱面積が拡大するため、燃焼器から各ストラットを通して推薬弁に伝達される熱量を抑制することができる。その結果、燃焼器から推薬弁への熱の伝達を抑制することで安定した燃料噴射を可能とすることができる。 Accordingly, the propellant valve adjusts the supply amounts of fuel and oxidant, and supplies the fuel and oxidant to the injector through the tube. Then, the injector injects a predetermined amount of fuel and oxidant into the combustor, where combustion gas is generated by burning and reacting the fuel and oxidant, and this combustion gas is ejected outside to fly. Propulsion is given to the body. At this time, the combustor becomes hot because the fuel and the oxidant burn, and the generated heat is transmitted to the propellant valve through each strut. However, since each strut has a hollow portion, the heat transfer area is reduced and the heat dissipation area is increased, so that the amount of heat transmitted from the combustor to each propellant valve through each strut can be suppressed. As a result, stable fuel injection can be achieved by suppressing the transfer of heat from the combustor to the propellant valve.
本発明の飛行体のスラスタでは、前記ストラットは、長手方向に沿って前記中空部が設けられ、前記中空部は、少なくとも長手方向の一端部が開放されていることを特徴としている。 In the flying object thruster according to the present invention, the strut is provided with the hollow portion along a longitudinal direction, and at least one end portion in the longitudinal direction of the hollow portion is open.
従って、ストラットの中空部における長手方向の端部が開放されていることで、スラスタが宇宙空間で使用されるとき、ストラットの中空部が真空状態となり、推薬弁と噴射器との間で真空断熱が可能となり、噴射器から推薬弁への熱の伝達を抑制することができる。 Therefore, the longitudinal end of the hollow portion of the strut is open, so that when the thruster is used in outer space, the hollow portion of the strut is in a vacuum state, and a vacuum is generated between the propellant valve and the injector. Heat insulation is possible, and heat transfer from the injector to the propellant valve can be suppressed.
本発明の飛行体のスラスタでは、前記ストラットは、一端部が前記推薬弁の取付ブラケットに嵌合し、他端部が前記噴射器のケーシングに螺合することを特徴としている。 In the flying object thruster of the present invention, the strut is characterized in that one end is fitted into the mounting bracket of the propellant valve and the other end is screwed into the casing of the injector.
従って、ストラットの各端部を推薬弁と噴射器に容易に連結することができる。 Therefore, each end of the strut can be easily connected to the propellant valve and the injector.
本発明の飛行体のスラスタでは、前記取付ブラケットが飛行体に連結されることを特徴としている。 The flying object thruster of the present invention is characterized in that the mounting bracket is connected to the flying object.
従って、取付ブラケットが飛行体に連結されることで、スラスタを容易に飛行体に連結することができる。 Therefore, the thruster can be easily connected to the flying object by connecting the mounting bracket to the flying object.
本発明の飛行体のスラスタでは、前記ストラットは、円筒形状をなすことを特徴としている。 In the flying object thruster of the present invention, the strut is characterized by having a cylindrical shape.
従って、ストラットを円筒形状とすることで、強度の低下を抑制しながら、適正な断熱効果を確保することができる。 Therefore, by making the struts cylindrical, an appropriate heat insulating effect can be ensured while suppressing a decrease in strength.
本発明の飛行体のスラスタによれば、推薬弁と噴射器とを連結するストラットに中空部を設けるので、燃焼器から推薬弁への熱の伝達を抑制することで安定した燃料噴射を可能とすることができる。 According to the thruster of the flying object of the present invention, since the hollow portion is provided in the strut connecting the propellant valve and the injector, stable fuel injection can be achieved by suppressing the transfer of heat from the combustor to the propellant valve. Can be possible.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る飛行体のスラスタの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments of a flying object thruster according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.
図1は、本実施形態の飛行体のスラスタを表す概略構成図、図2は、ストラットの取付構造を表す断面図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a thruster of an aircraft according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a strut mounting structure.
本実施形態において、図1に示すように、飛行体のスラスタ10は、例えば、人工衛星用として使用されるものである。このスラスタ10は、噴射器11と燃焼器12と推薬弁13とキャピラリチューブ(チューブ)14とストラット15を有している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
噴射器11は、燃料と酸化剤を噴射するものである。噴射器11は、円板形状をなすケーシング21の一方側に突出して連結部22が設けられると共に、他方側にリング形状をなす噴射開口部23が形成され、噴射開口部23から連結部22に貫通する連結通路24が形成されている。また、ケーシング21は、噴射開口部23の前端部に多数の噴射孔25(図2参照)を有する噴射板26が固定されている。
The
燃焼器12は、噴射器11から噴射された燃料と酸化剤を燃焼させるものであり、噴射器11と一体に設けられている。燃焼器12は、円筒形状をなすケーシング31のフランジ部32が噴射器11のケーシング21に密着し、溶接により固定されている。ケーシング31は、内径がケーシング21の噴射開口部23の内径とほぼ同じ寸法に設定されており、噴射板26に密着して触媒層33が設けられ、メッシュ形状をなす押え板34により位置決めされている。また、ケーシング21は、触媒層33(押え板34)に隣接して燃焼室35が設けられており、内径が縮小したスロート部36と、スロート部36から内径が拡大したノズル部37が設けられている。
The
推薬弁13は、燃料と酸化剤の供給量を調整するものである。推薬弁13は、矩形状をなす取付ブラケット41に固定されている。この推薬弁13は、取付ブラケット41を貫通する連結部42が設けられ、この連結部42とケーシング21の連結部22(連結通路24)とがキャピラリチューブ14により連結されている。キャピラリチューブ14は、可撓性を有するチューブであり、推薬弁13から噴射器11に燃料と酸化剤を供給するものである。キャピラリチューブ14は、中間部にループ形状をなす弛み部43が設けてられいており、噴射器11と推薬弁13との位置ずれに対して追従できるように構成されている。
The
なお、図示しないが、推薬弁13は、燃料(HAN系推薬など)が充填されたタンクと、酸化剤(四酸化二窒素など)が充填されたタンクに接続されている。また、推薬弁13が固定される取付ブラケット41が飛行体(図示略)に連結される。
Although not shown, the
複数のストラット15は、推薬弁13と噴射器11とを連結するものである。このストラット15は、例えば、3本が正三角形をなすように配置されており、図2に示すように、一端部に若干太くなった嵌合部51が形成され、他端部にねじ部52が形成されている。一方、推薬弁13が固定された取付ブラケット41は、噴射器11側に嵌合凹部53が形成され、噴射器11のケーシング21は、推薬弁13側にねじ穴54が形成されている。この嵌合凹部53とねじ穴54は、正三角形をなすように配置されるストラット15の連結位置に対応してそれぞれ3個ずつ形成されている。そして、各ストラット15は、嵌合部51が取付ブラケット41の各嵌合凹部53に圧入により嵌合し、ねじ部52がケーシング21の各ねじ穴54に螺合する。そのため、3個のストラット15により推薬弁13と噴射器11が連結される。
The plurality of
また、各ストラット15は、内部に中空部55を有している。この中空部55は、ストラット15の長手方向(軸方向)に沿って形成されている。ストラット15は、円柱形状をなす棒材の内部に円筒形状をなす中空部55を設けて構成されており、中空部55がある位置では円筒形状となっている。そして、この中空部55は、長手方向の一端部、つまり、嵌合部51側が外方に開放され、長手方向の他端部、つまり、ねじ部52側が外方に開放されずに閉塞されている。
Each
そのため、推薬弁13により燃料と酸化剤の供給量が調整され、キャピラリチューブ14を介してこの燃料と酸化剤が噴射器11に供給される。すると、噴射器11にて、噴射開口部23に所定量の燃料と酸化剤が供給され、燃料と酸化剤が噴射板26の噴射孔25を通して触媒層33に噴射される。ここで、燃料と酸化剤が触媒層33で燃焼して反応し、燃焼ガスが発生し、膨張して燃焼室35に移行する。この燃焼ガスは、スロート部36を通してノズル部37で拡大されて超音速の流れとなり、外部に噴出されることで、スラスタ10から飛行体に推進力が付与される。
Therefore, the fuel and oxidant supply amounts are adjusted by the
このとき、燃焼器12は、燃料と酸化剤が燃焼することで高温となり、発生した熱が噴射器11から各ストラット15を通して推薬弁13に伝達されやすい。しかし、各ストラット15は中空部55が設けられているため、伝熱面積が減少すると共に放熱面積が拡大する。そのため、燃焼器12から各ストラット15を通して推薬弁13に伝達される熱量が低減される。
At this time, the
このように本実施形態の飛行体のスラスタにあっては、燃料と酸化剤を噴射する噴射器11と、噴射器11から噴射された燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器12と、燃料と酸化剤の供給量を調整する推薬弁13と、推薬弁13から噴射器11に燃料と酸化剤を供給するキャピラリチューブ14と、中空部55を有して推薬弁13と噴射器11とを連結する複数のストラット15とを設けている。
As described above, in the thruster of the flying object of the present embodiment, the
従って、噴射器11が所定量の燃料と酸化剤を燃焼器12内に噴射し、ここで燃料と酸化剤が燃焼して反応することで燃焼ガスが発生する。このとき、燃焼器12は、高温となり、発生した熱が噴射器11から各ストラット15を通して推薬弁13に伝達される。ところが、各ストラット15は中空部55を有していることから、伝熱面積(円筒部の断面積)が減少すると共に、放熱面積(外面と内面)が拡大する。そのため、燃焼器12(噴射器11)から各ストラット15を通して推薬弁13に伝達される熱量を抑制することができる。その結果、燃焼器12から推薬弁13への熱の伝達を抑制することで安定した燃料噴射を可能とすることができる。また、ストラット15に中空部55を設けることで、軽量化することができる。
Accordingly, the
本実施形態の飛行体のスラスタでは、ストラット15の長手方向に沿って中空部55を設け、中空部55の長手方向の一端部を開放している。従って、ストラット15の嵌合部51が取付ブラケット41の嵌合凹部53に嵌合するものの、嵌合部51と嵌合凹部53との間には微小の嵌合隙間が存在する。そのため、スラスタ10が宇宙空間で使用されるとき、中空部55内の空気が嵌合部51と嵌合凹部53との間との嵌合隙間から吸引されてなくなり、ストラット15の中空部55が真空状態となる。すると、推薬弁13と噴射器11とを連結するストラット15に真空断熱部が設けられることとなり、この真空断熱により噴射器11から推薬弁13への熱の伝達を抑制することができる。
In the thruster of the flying object of this embodiment, a
本実施形態の飛行体のスラスタでは、ストラット15の一端部を推薬弁13の取付ブラケット41に嵌合し、他端部を噴射器11のケーシング21に螺合している。従って、ストラット15の各端部を推薬弁13と噴射器11に容易に連結することができる。
In the flying body thruster of the present embodiment, one end of the
本実施形態の飛行体のスラスタでは、取付ブラケット41に飛行体を連結することで、スラスタ10を容易に飛行体に連結することができる。
In the flying object thruster of the present embodiment, the
本実施形態の飛行体のスラスタでは、ストラット15を円筒形状としている。従って、ストラット15の外径を細くせずに円筒形状とすることで、強度の低下を抑制しながら、適正な断熱効果を確保することができる。
In the flying object thruster of the present embodiment, the
なお、上述した実施形態では、ストラット15を円柱形状(円筒形状)としたが、この形状に限定されるものではなく、例えば、角柱形状(角筒形状)としてもよい。また、ストラット15の個数は、3個に限らず、4個以上としてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、ストラット15の嵌合部51を取付ブラケット41の嵌合凹部53に嵌合し、ねじ部52をケーシング21の各ねじ穴54に螺合したが、各端部の固定方法は、実施形態に限らず、溶接、ボルト締結、ろう付けなどを適用してもよい。また、ストラット15の一端部を推薬弁13側に螺合し、他端部を噴射器11側に嵌合してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、中空部55におけるストラット15の嵌合部51側を開放し、ねじ部52側を閉塞したが、ねじ部52側を開放し、嵌合部51側を閉塞してもよい。
In the embodiment described above, the
10 飛行体のスラスタ
11 噴射器
12 燃焼器
13 推薬弁
14 キャピラリチューブ(チューブ)
15 ストラット
41 取付ブラケット
51 嵌合部
52 ねじ部
53 嵌合凹部
54 ねじ穴
55 中空部
DESCRIPTION OF
15
Claims (5)
前記噴射器から噴射された燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器と、
燃料と酸化剤の供給量を調整する推薬弁と、
前記推薬弁から前記噴射器に燃料と酸化剤を供給するチューブと、
中空部を有して前記推薬弁と前記噴射器とを連結する複数のストラットと、
を有することを特徴とする飛行体のスラスタ。 An injector for injecting fuel and oxidant;
A combustor for burning the fuel and oxidant injected from the injector;
A propellant valve that adjusts the supply of fuel and oxidant;
A tube for supplying fuel and oxidant from the propellant valve to the injector;
A plurality of struts having a hollow portion to connect the propellant valve and the injector;
A vehicle thruster characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014166880A JP2016044554A (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Flying object thruster |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014166880A JP2016044554A (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Flying object thruster |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP2016044554A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106196171A (en) * | 2016-08-26 | 2016-12-07 | 北京航天动力研究所 | A kind of gasifier section |
CN108915899A (en) * | 2018-06-29 | 2018-11-30 | 北京航天动力研究所 | A kind of three chamber ejector filler of four bottom |
-
2014
- 2014-08-19 JP JP2014166880A patent/JP2016044554A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106196171A (en) * | 2016-08-26 | 2016-12-07 | 北京航天动力研究所 | A kind of gasifier section |
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