JP2018109378A - Flame stabilizing cavity of scram-jet engine - Google Patents
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本発明は、スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティに関するものである。 The present invention relates to a flame holding cavity of a scramjet engine.
着火された未燃燃料を含む燃焼ガスの火炎を確実に保炎するため、スクラムジェットエンジンでは保炎用キャビティが用いられている。
広い作動範囲で確実に保炎し、また、熱閉塞を回避するためには、作動条件に応じて該燃焼ガスの流れ方向に該保炎用キャビティを移動させる必要が有った。
In order to reliably hold the flame of the combustion gas containing the unburned fuel that has been ignited, a flame holding cavity is used in the scramjet engine.
In order to reliably hold the flame over a wide operating range and to avoid thermal blockage, it is necessary to move the flame holding cavity in the flow direction of the combustion gas according to the operating conditions.
しかし、従来のスクラムジェットエンジンでは、保炎用キャビティを移動させるために、大型の機械的な機構が必要となり、機構重量の抑制を図ることおよび高速度での応答が困難であった。 However, in the conventional scramjet engine, a large mechanical mechanism is required to move the flame holding cavity, and it is difficult to suppress the weight of the mechanism and to respond at a high speed.
解決しようとする問題点は、保炎用キャビティを移動させるために、大型の機械的な機構が必要となり、これにより、装置重量の抑制を図ることおよび高速度での応答が困難な点である。 The problem to be solved is that a large mechanical mechanism is required to move the flame holding cavity, which makes it difficult to control the weight of the apparatus and to respond at high speed. .
本発明は、保炎用キャビティを移動させることなく、該保炎用キャビティの保炎性能を可変とする機構を有することにより、従来と比較して小型で圧力損失が少なく、高速に応答可能な、広い作動範囲で安定燃焼を実現することができ、熱閉塞を回避することができる、機械的可動部分による故障リスクの低い、大型の機械的な機構が不要なスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティを提供することを最も主要な特徴とする。 The present invention has a mechanism that makes the flame holding performance of the flame holding cavity variable without moving the flame holding cavity, so that it is smaller in size and less in pressure loss and can respond at high speed. A flame holding cavity for a scramjet engine that can achieve stable combustion over a wide operating range, avoid thermal blockages, has a low risk of failure due to mechanically moving parts, and does not require a large mechanical mechanism Providing the most important feature.
本発明の保炎用キャビティは、スクラムジェットエンジンの作動条件に応じて該保炎用キャビティ内で循環するガスである循環渦の温度を変えることにより、従来と比較して小型で圧力損失が少なく、高速に応答可能な、広い作動範囲で安定燃焼を実現することができ、熱閉塞を回避することができ、機械的可動部分による故障リスクを低減でき、大型の機械的な機構が不要となるという利点がある。 The flame-holding cavity of the present invention is smaller and has a lower pressure loss than the conventional one by changing the temperature of the circulating vortex, which is a gas circulating in the flame-holding cavity, according to the operating conditions of the scramjet engine. Responsible for high speed, stable combustion can be realized in a wide operating range, thermal blockage can be avoided, the risk of failure due to mechanically moving parts can be reduced, and no large mechanical mechanism is required There is an advantage.
スクラムジェットエンジンの広い作動範囲で安定燃焼を実現し、熱閉塞を回避するという目的を、保炎用キャビティ内で循環するガスである循環渦の温度を変えることにより、従来と比較して小型で圧力損失が少なく、高速に応答可能な、広い作動範囲で安定燃焼を実現することができ、熱閉塞を回避することができ、機械的可動部分による故障リスクを低減でき、大型の機械的な機構が不要となる機構により実現した。 The purpose of realizing stable combustion in a wide operating range of the scramjet engine and avoiding thermal blockage is to reduce the size of the circulating vortex, which is the gas circulating in the flame-holding cavity, by reducing the temperature. Stable combustion can be realized in a wide operating range with low pressure loss and high speed response, thermal blockage can be avoided, failure risk due to mechanical moving parts can be reduced, and large mechanical mechanism Realized by a mechanism that eliminates the need for
図1は、スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部2の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a flame holding
実施例1に係るスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ1は、該保炎用キャビティ1内に誘導電流により発熱する筒状の誘導発熱体7を備え、非磁性体からなる保炎用キャビティ底面9に対して対称の位置に設置した誘導加熱コイル8により、スクラムジェットエンジンの作動条件に合わせて該誘導発熱体7を発熱させることにより、広い作動範囲で燃焼を迅速に安定させるものである。誘導電流により生じるジュール熱によって該誘導発熱体7を加熱する直接加熱であり、原理的に急速に加熱量を変化させることが可能である。
The
図の左側から保炎用キャビティ設置部壁面3と保炎用キャビティ設置部上流側壁面4で形成される流路に矢印で示す右方向に超音速で流入する未燃燃料を含む燃焼ガス6中には既に図示しない燃料ノズルから燃料が混入されており、同じく図示しない着火装置により着火され、保炎用キャビティ1には燃焼ガスの循環渦が生成される。この循環渦が熱源となり、保炎用キャビティ1は保炎器としての役割を果たす。
In the
誘導加熱コイル8が、図示しない制御装置により制御された高周波電源により所定の磁束を発生させることにより誘導発熱体7がジュール熱を発生し、該誘導発熱体7から循環渦に熱が伝わり、循環渦の温度が上昇する。それにより、保炎用キャビティ1の開放部10を通じて循環渦から未燃燃料を含む燃焼ガス6により多くの熱が伝わり、該燃焼ガスの燃焼が促進し、火炎がより安定する。
The
このように制御することによって、保炎用キャビティ1の開口部10から未燃燃料を含む燃焼ガス6に伝わる熱量を制御することができる。したがって、誘導加熱コイル8に所定の磁束を発生させることにより、保炎用キャビティ1の開放部10から未燃燃料を含む燃焼ガス6へ伝わる熱量を急速に増減制御し、従来と比較して高速に応答可能な、広い作動範囲での安定燃焼を実現することができ、機械的可動部分による故障リスクを低減できる。誘導加熱コイル8に発生する磁束を急速に減少させることにより、保炎用キャビティ1の開放部10から未燃燃料を含む燃焼ガス6へ伝わる熱量を急速に減少させることができ、保炎用キャビティ1の下流の保炎用キャビティ設置部壁面3と保炎用キャビティ設置部下流側壁面5とで形成される流路の下流で熱閉塞が発生するのを回避することができる。また、循環渦の温度を高く設定する分、当初から保炎用キャビティ1の開放部10の面積を小さく抑えておくことにより、キャビティに起因する圧力損失を低く抑えることができ、エンジン性能を向上させることができる。
By controlling in this way, the amount of heat transferred from the
ここで、誘導発熱体7は誘導加熱コイル8から生じる磁束中に一つに限られるものではなく、複数設置しても良く、筒の形状も、円筒に限られるものではない。また、誘導加熱コイル8も一つに限られるものではない。
Here, the induction heating element 7 is not limited to one in the magnetic flux generated from the
図2は、スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部2の断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the flame holding
実施例2に係るスクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ1は、該保炎用キャビティ1の内面に、遮熱コーティング11を施すことにより、熱閉塞をより確実に回避するものである。
In the
保炎用キャビティ1の下流の保炎用キャビティ設置部壁面3と保炎用キャビティ設置部下流側壁面5とで形成される流路の下流で熱閉塞が発生するのを回避するため、誘導加熱コイル8は図示しない制御装置が発信する制御信号に基づいて該誘導加熱コイル8に発生する磁束を急速に減少させるように制御される。
In order to avoid the occurrence of thermal blockage downstream of the flow path formed by the flame holding cavity
このように制御することによって、誘導発熱体7が発生するジュール熱は急速に減少し、該誘導発熱体7から保炎用キャビティ1に生成される燃焼ガスの循環渦に伝わる熱量が急減する。その結果保炎用キャビティ1の開口部10から未燃燃料を含む燃焼ガス6への伝熱量を急減させることができ、遮熱コーティング11を施さない場合と比較して、より高速に保炎用キャビティ1の下流の保炎用キャビティ設置部壁面3と保炎用キャビティ設置部下流側壁面5とで形成される流路の下流で熱閉塞が発生するのを回避することができる。誘導発熱体7が発生するジュール熱が減少する場合に限らず、増加する場合においても、保炎用キャビティ1の内面に、遮熱コーティング11を施すことにより、該保炎用キャビティ1と循環渦との間の熱の授受が減り、より高速に循環渦の温度を制御することができ、広い作動範囲でより高速に燃焼を安定させることができる。
By controlling in this way, the Joule heat generated by the induction heating element 7 is rapidly reduced, and the amount of heat transmitted from the induction heating element 7 to the circulation vortex of the combustion gas generated in the
1 保炎用キャビティ
2 スクラムジェットエンジンの保炎用キャビティ設置部
3 保炎用キャビティ設置部壁面
4 保炎用キャビティ設置部上流側壁面
5 保炎用キャビティ設置部下流側壁面
6 未燃燃料を含む燃焼ガス
7 誘導発熱体
8 誘導加熱コイル
9 保炎用キャビティ底面
10 開口部
11 遮熱コーティング
DESCRIPTION OF
10 Opening 11 Thermal barrier coating
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016257495A JP2018109378A (en) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | Flame stabilizing cavity of scram-jet engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016257495A JP2018109378A (en) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | Flame stabilizing cavity of scram-jet engine |
Publications (1)
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JP2018109378A true JP2018109378A (en) | 2018-07-12 |
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ID=62844416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2016257495A Pending JP2018109378A (en) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | Flame stabilizing cavity of scram-jet engine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2018109378A (en) |
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2016
- 2016-12-30 JP JP2016257495A patent/JP2018109378A/en active Pending
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