JP2654577B2 - Supersonic precooler for aircraft engine - Google Patents

Supersonic precooler for aircraft engine

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JP2654577B2
JP2654577B2 JP3149559A JP14955991A JP2654577B2 JP 2654577 B2 JP2654577 B2 JP 2654577B2 JP 3149559 A JP3149559 A JP 3149559A JP 14955991 A JP14955991 A JP 14955991A JP 2654577 B2 JP2654577 B2 JP 2654577B2
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supersonic
precooler
intake
panel
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省吾 林
朗 藤本
潤 稲井
敬 河嶋
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UCHU KAGAKU KENKYUSHOCHO
Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、超音速で飛翔する航
空機のエアー・ブリージング・エンジンの前方に配置さ
れて空気を取入るようになされている航空機エンジン
用超音速プリクーラに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to supersonic disposed in front of the aircraft air-breathing engines that flies supersonic precooler aircraft engines have been made air intake Re so that .

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の航空機用エアー・ブリージング
・エンジンにおいては、航空機の打上げ能力を向上する
ために取入れ空気をできるだけ高圧まで圧縮することが
できること、小型化を図り得ること、および取入れ空気
を圧縮する軸流圧縮機のブレード材料の耐熱温度以下
に、そこでの空気温度を下げることが要求される。
2. Description of the Related Art In this type of aircraft air breathing engine, the intake air can be compressed to as high a pressure as possible to improve the launch capability of the aircraft, the size can be reduced, and the intake air can be reduced. It is required to lower the temperature of the air there below the heat resistant temperature of the blade material of the axial compressor to be compressed.

【0003】このような要求に応じるエアー・ブリージ
ング・エンジン用エアインテークとして、従来、特開昭
61−70158号公報に開示された構成のものが知ら
れている。この公報に開示されているエアー・ブリージ
ング・エンジンは、軸流圧縮機の上流の空気取入口に、
液体水素、あるいは液体水素および液体酸素の冷熱源を
使用した、例えばプレート・チューブ形式あるいはフィ
ン・チューブ形式の空気予冷器を付設し、この空気予冷
器で液化温度付近まで冷却された空気を軸流圧縮機によ
り昇圧して燃焼器に導入する一方、上記空気予冷器での
熱交換により昇温された液体水素等をプリバーナに供給
し燃焼させるように構成したものと、上記空気予冷器の
下流にさらに空気液化器を配設し、この空気液化器で液
化させた一部の空気をプリバーナに供給し燃焼させるよ
うに構成したものである。
[0003] As an air intake for an air breathing engine that meets such a demand, a structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-70158 is conventionally known. The air breathing engine disclosed in this publication has an air intake upstream of an axial compressor,
A plate-tube or fin-tube type air precooler using liquid hydrogen or a liquid heat source of liquid hydrogen and liquid oxygen is attached, and the air cooled to near the liquefaction temperature by this air precooler flows axially. While the pressure is increased by the compressor and introduced into the combustor, liquid hydrogen or the like heated by heat exchange in the air precooler is supplied to the preburner and burned, and downstream of the air precooler. Further, an air liquefier is provided, and a portion of the air liquefied by the air liquefier is supplied to the preburner and burned.

【0004】上記構成の従来のエアー・ブリージング・
エンジンによれば、空気取入口からの取入れ空気が空気
予冷器によって予め冷却される、あるいはその一部が液
化されて軸流圧縮機に流入する空気の温度を低下させる
ことにより、空気の比体積が減少され、圧縮機の必要動
力の軽減が図れるとともに、圧縮比を増して推力の増加
が図れるものである。つまり、上記した従来の空気予冷
器、あるいは空気予冷器および空気液化器を備えたエア
ー・ブリージング・エンジンにおいては、軸流圧縮機に
流入する取入れ空気を予冷することで、その比体積を減
少させることが可能となり、軸流圧縮機の必要動力を軽
減するとともに、圧縮比を増大して、単位空気量当りの
推力の増大を図ることができ、また、軸流圧縮機の昇温
を抑えることができるといった効果を奏することができ
る。
[0004] The conventional air breathing device having the above configuration
According to the engine, the intake air from the air intake is pre-cooled by an air precooler, or a part of the air is liquefied to lower the temperature of the air flowing into the axial compressor, thereby reducing the specific volume of air. , The required power of the compressor can be reduced, and the compression ratio can be increased to increase the thrust. In other words, the conventional air pre-cooling described above
Or air with air precooler and air liquefier
ー In the breathing engine,
Preliminary cooling of the incoming air reduces its specific volume.
The power required for the axial compressor can be reduced.
Decrease and increase the compression ratio to reduce
The thrust can be increased, and the temperature of the axial compressor can be increased.
Can be suppressed.
You.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成によれば、プリクーラとして、プレート・チューブ型
式あるいはフィン・チューブ型式のものを用いているの
で、熱交換性能の面、つまり、取入れ空気の冷却性能の
面で、未だ不十分であるばかりでなく、マッハ1以上の
超音速場での飛翔に際して、超音速流れを音速以下に減
速する超音速ディフューザを別途、その上流部分に配置
する必要があるため、機器の大型化は避けられず、超音
速下で使用されるエアー・ブリージング・エンジンとし
ては多くの改善の余地があった。特に、上記構成によれ
ば、インテーク本体の前端開口縁が上部前端縁から下部
前端縁にわたってエアー・ブリージング・エンジンの中
心を通る軸線に対して直交する平面内に配設されている
から、超音速飛行中、上記インテーク本体の前端縁の上
流直前にいわゆるBOW衝撃波が発生し、下流の空気冷
却器における空気流路内の流れが”不始動”状態となっ
て超音速流としての減速が可能となり、BOW衝撃波の
下流、すなわちインテーク本体ないし空気冷却器の直前
における流れが亜音速になるとともに、たとえば飛行マ
ッハ数5で圧力が1/20といった急激な圧力低下と温
度上昇が発生する。この圧力低下による推力の減少と温
度上昇による空気冷却器の材料の耐熱性の課題から、B
OW衝撃波を伴なうエンジンは通常、実用に耐えられな
いものとなる。 これを改善するために、上記構成によれ
ば、超音速空気流を亜音速流まで減速させる部分と、こ
の亜音速空気流を冷却させる部分との構造上の分離が必
要であり、これら減速と冷却とを同時に行なうものと比
較してエンジン全体が大型化および大重量化するばかり
でなく、亜音速流で冷却した場合には冷却空気の圧力回
復を期待することができず、空気圧縮機の所要動力を減
少させて単位空気量当りの推力を増大させるという初期
の目的を十分に達成できない課題がある。 これらのこと
は、特開平1−273860号公報や特開平2−115
559号公報に開示された超音速空気流を取入れるジェ
ットエンジン空気取入装置についてもほぼ同様な課題が
ある。
However, the above structure
According to Suzuki, since a plate-tube type or a fin-tube type is used as a precooler, it is not only insufficient in terms of heat exchange performance, that is, cooling performance of intake air, but also inadequate. However, when flying in a supersonic field of Mach 1 or more, it is necessary to separately arrange a supersonic diffuser that reduces the supersonic flow below the sonic speed, upstream of the supersonic diffuser. There was much room for improvement for the air breathing engine used below. In particular,
If the front opening edge of the intake body is lower than the upper front edge
Inside the air breathing engine over the front edge
Located in a plane perpendicular to the axis passing through the heart
From above the front edge of the intake body during supersonic flight
A so-called BOW shock wave is generated just before the flow,
Flow in the air flow path of the air conditioner is "unstarted"
Deceleration as a supersonic flow is possible, and the BOW shock wave
Downstream, just before the intake body or air cooler
At subsonic speeds, and
Sudden pressure drop of 1/20 and pressure of 1/20 and temperature
Degree rise occurs. The decrease in thrust and temperature due to this pressure drop
From the problem of heat resistance of the material of the air cooler due to temperature rise,
Engines with OW shock waves are usually not practical
It becomes a thing. In order to improve this,
For example, the part that reduces the supersonic air flow to the subsonic flow
Structural separation from the part that cools the subsonic airflow
It is important to compare these with simultaneous deceleration and cooling.
The engine as a whole becomes larger and heavier
Instead of cooling air with subsonic flow
Recovery is not expected and the power required for the air compressor is reduced.
Initially increasing the thrust per unit air volume by reducing
There are issues that cannot achieve the objectives of the above. These things
Are disclosed in JP-A-1-273860 and JP-A-2-115.
No. 559, discloses a supersonic air flow.
Almost the same issues exist for the cut engine air intake system.
is there.

【0006】この発明は上記実情に鑑みてなされれたも
ので、超音速場での使用に際して、超音速インテークと
プリクーラとを一体化して機器の大幅な小型化を可能と
し、取入れ空気の冷却性能を高めるとともに、その冷却
にともない圧力損失を抑制してエアー・ブリージング・
エンジンの作動領域を拡大することができる航空機エン
ジン用超音速プリクーラを提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when used in a supersonic field, the supersonic intake and the precooler are integrated to enable a significant reduction in the size of the equipment, and the cooling performance of the intake air. Air breathing
It is an object of the present invention to provide a supersonic precooler for an aircraft engine capable of expanding an operation range of the engine.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る航空機エンジン用超音速プリクーラ
は、軸流圧縮機およびタービンを備えたエアー・ブリー
ジング・エンジンの前方に配置されて空気を取入れ、そ
の取入れ空気を上記軸流圧縮機に導くようになされたエ
アー・ブリージング・エンジン用超音速プリクーラであ
って、内部に超音速ディフューザをするインテーク本
体と、このインテーク本体内部の超音速ディフューザに
一体に組込まれたプリクーラとを備え、上記インテーク
本体は、上記エアー・ブリージング・エンジンの中心を
通る軸線に対して傾斜する矩形状風胴からなり、かつ、
前端開口縁が上部前端縁から下部前端縁にかけて後方斜
め下方に傾斜して形成され、内部に超音速ディフューザ
および亜音速ディフューザを構成し、上記プリクーラ
は、冷媒流路を密接に形成した複数のパネル状体からな
り、かつ、上下に隣接するパネル状体間にそれぞれ通気
形成して上下に積重ねて構成されていることを特徴
とする。
In order to achieve the above object, a supersonic precooler for an aircraft engine according to the present invention is arranged in front of an air breathing engine having an axial compressor and a turbine. the intake, the intake air to a supersonic precooler for air breathing engine was made to direct to the axial compressor, and the intake body to have a supersonic diffuser inside, supersonic internal this intake body and a precooler which is incorporated integrally with the diffuser, the intake
The main body is the center of the above air breathing engine
It consists of a rectangular wind tunnel inclined with respect to the passing axis, and
The front opening edge is inclined backward from the upper front edge to the lower front edge.
And a supersonic diffuser inside.
And a subsonic diffuser, the precooler is composed of a plurality of panel-like bodies having a refrigerant flow path closely formed, and is formed by vertically forming a ventilation path between vertically adjacent panel-like bodies and vertically stacking. Characterized by being composed
It shall be the.

【0008】[0008]

【作用】上記構成によれば、インテーク本体により形成
される超音速ディフューザに取入れられた空気がプリク
ーラにおける上下に隣接するパネル状体間の通気路にそ
れぞれ流入して後方の軸流圧縮機に導入される。ここ
で、各通気路内に取入れられる空気は超音速流であり、
この超音速流によって生じる衝撃波は対向面への衝突・
反射を繰り返しプリクーラによる取入れ空気を冷却する
ことにより、境界層を安定化してそれがパネル状体の表
面から剥離を起こしにくくするとともに、流れの高速化
によって熱伝達率を向上させて必要伝熱面積を小さくで
きるので、熱交換器を小型化することが可能となる。
に、上記構成によれば、インテーク本体の前端開口縁を
上部前端縁から下部前端縁にかけて後方斜め下方に傾斜
させたから、インテーク本体の前端開口縁の直前に圧力
損失と温度上昇のきわめて大きいBOW衝撃波が発生す
るのを防止して、それらの小さい斜め衝撃波を発生させ
ることができ、その斜め衝撃波後方の一様な減速流中に
プリクーラの前端縁を配置して、このプリクーラの前端
縁に発生する衝撃波の強さを弱め、必要以上の強い衝撃
波がパネル状体に衝突、反射しながらパネル状体間を後
方に伝わる際に大きなエネルギー損失が累積されるのを
有効に防止することができる。
According to the above construction, the air taken into the supersonic diffuser formed by the intake body flows into the ventilation passages between the vertically adjacent panel-like bodies in the precooler, and is introduced into the rear axial compressor. Is done. Here, the air taken into each ventilation path is a supersonic flow,
The shock wave generated by this supersonic flow collides with the opposing surface.
Cooling the air taken in by the pre-cooler by repeating reflection stabilizes the boundary layer, making it less likely to separate from the surface of the panel-like body, and improving the heat transfer coefficient by increasing the flow speed to increase the required heat transfer area. Can be reduced, so that the heat exchanger can be downsized. Special
According to the above configuration, the front opening edge of the intake body is
Slant backward and downward from upper front edge to lower front edge
Pressure just before the opening edge of the front end of the intake body.
BOW shock wave with extremely large loss and temperature rise is generated
To generate those small oblique shockwaves
In the uniform deceleration flow behind the oblique shock wave.
Arrange the front edge of the precooler and set the front edge of this precooler
Reduces the strength of the shock wave generated at the edge, resulting in a stronger shock than necessary
Waves collide with the panel and reflect between them
The large energy losses that accumulate when traveling
It can be effectively prevented.

【0009】[0009]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にもとづい
て説明する。図1はこの発明に係る航空機エンジン用超
音速プリクーラの概賂側面図、図2は同正面図であり、
同図において、1はエアー・ブリージング・エンジン
で、このエアー・ブリージング・エンジン1は、軸流圧
縮機、チップタービン、燃焼室およびノズルを備えてな
る周知ものであるため、ここでは、その詳細な構成を
省略する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view of a supersonic precooler for an aircraft engine according to the present invention, and FIG.
In the figure, 1 is an air breathing engine, the air-breathing engine 1 is an axial compressor, since the tip turbine, is well known consisting comprises a combustion chamber and a nozzle, wherein, the details A detailed configuration is omitted.

【0010】2はインテーク本体で、上記エアー・ブリ
ージング・エンジン1の前方に配置されて空気を取入
れ、その取入れ空気をエアー・ブリージング・エンジン
1の軸流圧縮機に導くものであって、正面視において図
2のように、上下左右4枚の側板2A,2B,2C,2
Dが矩形状に配置されているとともに、それら側板2
A,2B,2C,2Dの内面が上記エアー・ブリージン
グ・エンジン1の中心を通る軸線aに対して傾斜され、
かつ前端開口縁2Eが上側板2Aの前端縁から下側板2
Bの前端縁にかけて後方斜め下方に位置するように傾斜
されて、内部に超音速ディフューザ3Aおよび亜音速デ
ィフューザ3Bを形成している。
Reference numeral 2 denotes an intake body which is disposed in front of the air breathing engine 1 to take in air, and guides the taken air to an axial compressor of the air breathing engine 1, which is viewed from the front. As shown in FIG. 2, four side plates 2A, 2B, 2C, 2
D are arranged in a rectangular shape and their side plates 2
The inner surfaces of A, 2B, 2C and 2D are inclined with respect to an axis a passing through the center of the air breathing engine 1;
And the front end opening edge 2E extends from the front end edge of the upper plate 2A to the lower plate 2A.
B is inclined so as to be positioned obliquely rearward and downward toward the front edge of B, and forms a supersonic diffuser 3A and a subsonic diffuser 3B therein.

【0011】4は上記インテーク本体2内部の超音速デ
ィフューザ3Aに一体に組込まれた超音速プリクーラ、
5は上記インテーク本体2内部の亜音速ディフューザ3
Bに一体に組込まれた亜音速プリクーラである。上記超
音速プリクーラ4は、図3および図4に明示したよう
に、上記エアー・ブリージング・エンジン1における燃
料となるLH2を冷媒とし、そのLH2冷媒流路6を上
記軸線aに対して直交する方向で間隔密にジグザグ状に
形成したパネル状体7の複数個をそれらの前端縁が上記
インテーク本体2の前端開口縁2Eと一致し、かつ、上
下に隣接するパネル状体7,7間にそれぞれ通気路8
A,8B,…8Nが形成されるように上下に積重ねて構
成されている。なお、超音速プリクーラ4を構成する複
数のパネル状体7のLH2冷媒流路6の終端と始端と
は、ほぼU字形に屈曲した連通パイプ9を介して順次接
続されている。
4 is a supersonic precooler integrally incorporated in the supersonic diffuser 3A inside the intake main body 2,
5 is a subsonic diffuser 3 inside the intake main body 2
This is a subsonic precooler integrated into B. As shown in FIGS. 3 and 4, the supersonic precooler 4 uses LH2, which is fuel in the air breathing engine 1, as a refrigerant, and moves the LH2 refrigerant flow path 6 in a direction orthogonal to the axis a. A plurality of panel-like bodies 7 formed in a zigzag shape at a high density are arranged between the panel-like bodies 7, 7 whose front edges coincide with the front-end opening edges 2E of the intake body 2, and which are vertically adjacent to each other. Vent 8
A, 8B,... 8N are vertically stacked so as to be formed. The end and the start of the LH2 refrigerant flow path 6 of the plurality of panel-like bodies 7 constituting the supersonic precooler 4 are sequentially connected via a communication pipe 9 bent substantially in a U-shape.

【0012】また、上記亜音速プリクーラ5は、亜音速
ディフューザ3B内に上下および前後にそれぞれ適宜間
隔を置いて配設され、互いに連通する複数のLH2冷媒
配管10からなり、これらLH2冷媒配管10を取入れ
空気の流れ方向に対して、例えば図6に示すように、低
空力圧損となる断面形状としたものである。
The subsonic precooler 5 includes a plurality of LH2 refrigerant pipes 10 which are disposed in the subsonic diffuser 3B at appropriate intervals in the vertical and horizontal directions, respectively, and communicate with each other. For example, as shown in FIG. 6, the cross section has a low aerodynamic pressure loss with respect to the flow direction of the intake air.

【0013】つぎに、上記構成の航空機エンジン用超音
速プリクーラの動作について説明する。航空機の超音速
飛翔にともない、インテーク本体2内部の超音速ディフ
ューザ3Aに取入れられる空気が超音速プリクーラ4に
おける上下複数段の通気路8A,8B,…8N内にそれ
ぞれ流入して、これら各通気路8A,8B,…8N内を
後方に流動する。ここで、取入れ空気の超音速流により
パネル状体7の前縁に生じる衝撃波SWは、各通気路8
A,8B,…8N内を後方に伝播するとき、図5に示す
ように、上下に隣接するパネル状体7,7の対向面に対
し衝突し反射して、後方に伝わることになる。したがっ
て、パネル状体7間を通る空気がLH2冷媒に吸熱され
て冷却され、比体積が減少される。同時に、衝撃波SW
は減衰される。
Next, the operation of the supersonic precooler for an aircraft engine having the above configuration will be described. With the supersonic flight of the aircraft, air taken into the supersonic diffuser 3A inside the intake main body 2 flows into the upper and lower multi-stage air passages 8A, 8B,... 8N in the supersonic precooler 4, respectively. 8A, 8B,... 8N flows backward. Here, the shock wave SW generated at the front edge of the panel-shaped body 7 due to the supersonic flow of the intake air is transmitted to each of the ventilation paths 8.
When the light propagates backward in A, 8B,..., 8N, as shown in FIG. 5, it collides with and reflects on the opposing surfaces of the vertically adjacent panel bodies 7, 7, and propagates backward. Therefore, the air passing between the panel-shaped bodies 7 is absorbed by the LH2 refrigerant and cooled, and the specific volume is reduced. At the same time, shock wave SW
Is attenuated.

【0014】次いで、低温化され、かつ亜音速領域に達
した空気が亜音速プリクーラ5の冷媒配管10内を流動
するLH2冷媒との熱交換により一層低温化されて比体
積の減少した状態で、エアー・ブリージング・エンジン
1の軸流圧縮機に導入されることになる。
Next, in a state where the temperature is lowered and the air that has reached the subsonic range is further cooled down by heat exchange with the LH2 refrigerant flowing in the refrigerant pipe 10 of the subsonic precooler 5, and the specific volume is reduced. It will be introduced into the axial compressor of the air breathing engine 1.

【0015】以上のように、取入れ空気の冷却による比
体積の減少とその冷却にともなう圧力損失の低減とによ
り、軸流圧縮機の所要動力の軽減を図れるとともに、空
気温度の低温化により軸流圧縮機のブレード材料等の耐
熱住に過大な要求を課することがなく、材料の低コスト
化が図れる。また、最上流にあるパネル状体7A,7B
間の空気流路8Aに入る空気流れは、最上流にあるパネ
ル状体7Aの前端縁7aで発生する1個の衝撃波SWa
の下流の流れとなり、この衝撃波SWaによる流れの減
速の程度は小さい反面、上記 空気流路8Aの流路長さが
長いために、その空気流路8A中の衝撃波SWAの反射
により十分減速できる。 他方、最下流にあるパネル状体
7N,7N+1間の空気流路8Nに入る空気流れは、こ
れよりも上流側にある全てのパネル状体7A〜7Nの前
端縁7a〜7nで発生するN個の斜め衝撃波SWa〜S
Wnを通過した流れとなるため、最下流の空気流路8N
に入るまでに上記各衝撃波SWa〜SWnによってかな
り減速さわ、亜音速になるまでに必要な最下流のパネル
状体7N,7N+1間における空気流路8Nの流路長さ
も図示のように短かくてすむ。 したがって、これらの結
果、超音速プリクーラ4の出口、すなわち亜音速プリク
ーラ5の入口における流速はほぼ均一な亜音速流が得ら
れることとなり、亜音速プリクーラ5内における流れの
圧力損失を低く抑えることができる。
As described above, the required power of the axial compressor can be reduced by reducing the specific volume due to the cooling of the intake air and the pressure loss due to the cooling, and the axial flow can be reduced by lowering the air temperature. It is possible to reduce the cost of the material without imposing excessive demands on the heat-resistant housing such as the blade material of the compressor. Also, the panel-like bodies 7A, 7B at the uppermost stream
The air flow entering the air flow path 8A between
One shock wave SWa generated at the front edge 7a of the
And the flow is reduced by the shock wave SWa.
Although the degree of the speed is small, the flow path length of the air flow path 8A is small.
Due to its long length, the reflection of the shock wave SWA in the air flow path 8A
Can be sufficiently decelerated. On the other hand, the most downstream panel
The air flow entering the air flow path 8N between 7N and 7N + 1 is
In front of all panel-like bodies 7A to 7N upstream of
N oblique shock waves SWa-S generated at edges 7a-7n
Wn, so that the air stream 8N
By the time each of the above shock waves SWa to SWn
Lowermost panel required to reach subsonic speed
Flow path length of air flow path 8N between shaped bodies 7N, 7N + 1
Can also be short as shown. Therefore, these conclusions
As a result, the exit of the supersonic precooler 4, ie, the subsonic precooler
The flow velocity at the inlet of the roller 5 is a substantially uniform subsonic flow.
Of the flow in the subsonic precooler 5
Pressure loss can be kept low.

【0016】なお、上記実施例では、インテーク本体2
内に互いに構成の異なる超音速プリクーラ4および亜音
速プリクーラ5を組込んだもので示したが、亜音速プリ
クーラ5の構成を超音速プリクーラ4の構成と同様に、
パネル状体7の積層構造としてもよい。また、この発明
のパネル状体として、上記実施例では、LH2冷媒流路
6を板体からなるパネル状体7に間隔密にジグザグ状に
形成したもので示したが、LH2冷媒流路6のみを互い
に密接させてジグザグ状に形成しただけのものであって
もよい。
In the above embodiment, the intake main body 2
Although the supersonic precooler 4 and the subsonic precooler 5 having different configurations are incorporated therein, the configuration of the subsonic precooler 5 is the same as that of the supersonic precooler 4.
The laminated structure of the panel-like body 7 may be used. Further, as the panel-shaped body of the present invention, in the above embodiment, the LH2 refrigerant flow path 6 is shown as being formed in a densely spaced zigzag shape in the panel-shaped body 7 made of a plate, but only the LH2 refrigerant flow path 6 is provided. May be simply formed in a zigzag shape by closely contacting each other.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、イン
テーク本体内の超音速ディフューザにパネル状体の積層
構造からなるプリクーラを一体に組込むことによって、
単位容積当たりの熱交換面積を大きくし、また流れを高
速化することによって熱伝達率を高めることができるの
で、小型化を図り易いのは8とより、複数のパネル状体
間に発生させた衝撃波によってその取入れ空気とパネル
状体に形成した冷媒流路内を流動する冷媒との熱伝達率
を高くすることによって取入れ空気の冷却性能を向上
し、取入れ空気の比体積の減少率を高めて流れの静圧を
著しく増大することができる。さらに、冷却によって圧
力回復も可能となる。したがって、圧縮機の所要動力が
軽減され、従来と同一容量の圧縮機を用いた場合、圧縮
機入口温度の低下とタービン出口温度の上昇とが同時に
達成できるので、単位空気量当たりの推力を大幅に増大
できるとともに、エアー・ブリージング・エンジンの作
動領域を拡大することができる。また、冷却によって圧
縮機入口温度を低くできるので、圧縮機ブレード材料の
コスト・ダウンが可能になるといった効果を奏する。
に、この発明によれば、インテーク本体の前端開口縁を
上部前端縁から下部前端縁にかけて後方斜め下方に傾斜
させたから、インテーク本体の前端縁の直前に圧力損失
と温度上昇のきわめて大きいBOW衝撃波が発生するの
を防止して、それらの小さい斜め衝撃波を発生させるこ
とができ、その斜め衝撃波後方の一様な減速流中にプリ
クーラの前端縁を配置して、このプリクーラの前端縁に
発生する衝撃波の強さを弱め、必要以上の強い衝撃波が
パネル状体に衝突、反射しながらパネル状体間を後方に
伝わる際に大きなエネルギー損失が累積されるのを有効
に防止することができる。
As described above, according to the present invention, a pre-cooler having a laminated structure of a panel-like body is integrally incorporated into a supersonic diffuser in an intake main body.
Since the heat transfer area can be increased by increasing the heat exchange area per unit volume and increasing the flow rate, the heat transfer coefficient can be increased. By increasing the heat transfer coefficient between the intake air and the refrigerant flowing in the refrigerant flow path formed in the panel-like body by the shock wave, the cooling performance of the intake air is improved, and the reduction rate of the specific volume of the intake air is increased. The static pressure of the flow can be significantly increased. In addition, cooling allows pressure recovery. Therefore, the required power of the compressor is reduced, and when a compressor with the same capacity as the conventional one is used, a decrease in the compressor inlet temperature and an increase in the turbine outlet temperature can be achieved at the same time. And the operating area of the air breathing engine can be expanded. Further, since the inlet temperature of the compressor can be lowered by cooling, there is an effect that the cost of the compressor blade material can be reduced. Special
According to this invention, the front opening edge of the intake body is
Slant backward and downward from upper front edge to lower front edge
Pressure loss immediately before the front edge of the intake body.
And a BOW shock wave with a very large temperature rise
To generate those small oblique shock waves.
Preforms in the uniform deceleration flow behind the oblique shock wave.
Arrange the front edge of the cooler and attach it to the front edge of this precooler.
Weaken the strength of the generated shock wave, and a stronger shock wave than necessary
Backward between panel-like bodies while colliding with and reflecting on panel-like bodies
Effectively accumulates large energy losses as it travels
Can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る航空機エンジン用超音速プリク
ーラの概略側面図である。
FIG. 1 is a schematic side view of a supersonic precooler for an aircraft engine according to the present invention.

【図2】図1の正面図である。FIG. 2 is a front view of FIG.

【図3】超音速プリクーラ付エアインテークの一部切欠
き斜視図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of an air intake with a supersonic precooler.

【図4】図3の縦断側面図である。FIG. 4 is a vertical sectional side view of FIG. 3;

【図5】超音速プリクーラの冷却作用を説明するための
図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a cooling operation of a supersonic precooler.

【図6】亜音速プリクーラの冷媒配管の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a refrigerant pipe of the subsonic precooler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ニアー・ブリージング・エンジン 2 インテーク本体 3A 超音速ディフューザ 4 超音速プリクーラ 6 LH2冷媒流路 7 パネル状体 8A,8B,…8N 通気路 SW 衝撃波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Near breathing engine 2 Intake body 3A Supersonic diffuser 4 Supersonic precooler 6 LH2 refrigerant channel 7 Panel-shaped body 8A, 8B, ... 8N Vent SW SW Shock wave

フロントページの続き (72)発明者 藤本 朗 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工 業株式会社岐阜工場内 (72)発明者 稲井 潤 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社明石工場内 (72)発明者 河嶋 敬 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社明石工場内 (56)参考文献 特開 昭61−70158(JP,A) 特開 平1−273860(JP,A) 特開 平2−115559(JP,A)Continued on the front page (72) Inventor Akira Fujimoto 1 Kawasaki-cho, Kakamigahara-shi, Gifu Prefecture Inside the Gifu Plant of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Jun Inai 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Prefecture Akashi Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Inside the plant (72) Inventor Takashi Kawashima 1-1, Kawasaki-cho, Akashi City, Hyogo Prefecture Inside the Akashi Plant of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-61-70158 (JP, A) JP, A) JP-A-2-115559 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】軸流圧縮機およびタービンを備えたエアー
・ブリージング・エンジンの前方に配置されて空気を取
入れ、その取入れ空気を上記軸流圧縮機に導くようにな
された航空機エンジン用超音速プリクーラであって、内
部に超音速ディフューザをするインテーク本体と、こ
のインテーク本体内部の超音速ディフューザに一体に組
込まれたプリクーラとを備え、上記インテーク本体は、
上記エアー・ブリージング・エンジンの中心を通る軸線
に対して傾斜する矩形状風胴からなり、かつ、前端開口
縁が上部前端縁から下部前端縁にかけて後方斜め下方に
傾斜して形成され、内部に超音速ディフューザおよび亜
音速ディフューザを構成し、上記プリクーラは、冷媒流
路を密接に形成した複数のパネル状体からなり、かつ、
上下に隣接するパネル状体間にそれぞれ通気路形成
上下に積重ねて構成されていることを特徴とする航空
機エンジン用超音速プリクーラ。
1. A supersonic precooler for an aircraft engine arranged in front of an air breathing engine having an axial compressor and a turbine for taking air therein and directing the intake air to the axial compressor. a is, with the intake body which have a supersonic diffuser therein and a precooler which is incorporated integrally with the intake body of the supersonic diffuser, the intake body,
Axis passing through the center of the above air breathing engine
Consisting of a rectangular wind tunnel inclined with respect to the front end opening
Edge diagonally downward and backward from upper front edge to lower front edge
It is formed with an incline and has a supersonic diffuser and sub-
Constituting a sonic diffuser, the precooler is composed of a plurality of panel-like bodies having a refrigerant channel closely formed, and
Respectively form a vent path between the panel-like body adjacent to the upper and lower
Supersonic precooler for aircraft engines, characterized in that it is configured stacked vertically Te.
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