JP2734849B2 - Ramjet nozzle structure - Google Patents

Ramjet nozzle structure

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JP2734849B2
JP2734849B2 JP34672591A JP34672591A JP2734849B2 JP 2734849 B2 JP2734849 B2 JP 2734849B2 JP 34672591 A JP34672591 A JP 34672591A JP 34672591 A JP34672591 A JP 34672591A JP 2734849 B2 JP2734849 B2 JP 2734849B2
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propellant
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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、飛行速度で流入する
空気を空気取入口とディフューザで減速することによっ
て圧縮し、該空気中に燃料を噴射して連続燃焼させ、高
温ガスをノズルから噴射することによって推進力を得る
ラムジェットに係わり、さらに詳しくは、ラムジェット
の有効作動速度に達するまでブースタによって加速され
る、いわゆるIRR(integral rocket
ramjet)方式のラムジェットエンジンに利用さ
れるノズルの構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention compresses air flowing in at a flight speed by decelerating the air at an air intake and a diffuser, injects fuel into the air to continuously burn it, and injects hot gas from a nozzle. And more specifically, a so-called IRR (integral rocket), which is accelerated by a booster until the effective operating speed of the ramjet is reached.
The present invention relates to a nozzle structure used in a ramjet type ramjet engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、上記種類のラムジェットとして
は、例えば、図3に示すような構造を有するものがあっ
た。
2. Description of the Related Art Heretofore, there has been a ramjet of the type described above, for example, having a structure as shown in FIG.

【0003】すなわち、図3に示すラムジェット100
は、ブースタ推進薬101を装填した主燃焼室102を
有し、この主燃焼室102の前部側の外周には空気取入
口103と、該空気取入口103を閉塞するポートカバ
ー104と、前記ブースタ推進薬101の燃焼終了に合
わせて前記ポートカバー104による閉塞状態を解除す
るポートカバー解除機構105を備えている。
That is, a ramjet 100 shown in FIG.
Has a main combustion chamber 102 loaded with a booster propellant 101, an air intake 103 on the outer periphery of the front side of the main combustion chamber 102, a port cover 104 for closing the air intake 103, A port cover release mechanism 105 is provided for releasing the closed state of the port cover 104 at the end of the combustion of the booster propellant 101.

【0004】また、前記主燃焼室102の前端側にはサ
ステーナ燃料106を充填したサステーナ燃料タンク1
07が設けてあり、前記サステーナ燃料106はサステ
ーナ燃料流量制御機構108を介してサステーナ燃料噴
射弁109から前記空気取入口103に噴射されるよう
になっていて、当該前記空気取入口103のポートカバ
ー104近傍部にはサステーナ用点火装置110が設け
てある。
A front end of the main combustion chamber 102 has a sustainer fuel tank 1 filled with a sustainer fuel 106.
07 is provided, and the sustainer fuel 106 is injected from the sustainer fuel injection valve 109 to the air intake 103 via a sustainer fuel flow control mechanism 108, and the port cover of the air intake 103 is provided. An ignition device 110 for a sustainer is provided near 104.

【0005】さらに、前記主燃焼室102の後端部には
ブースタ推進薬101の燃焼によって発生する高温ガス
を主燃焼室102の外部後方に噴射するブースタノズル
スロート111と、該ブースタノズルスロート111の
外周側に位置し、空気取入口103から導入した空気と
前記噴射弁109から噴出したサステーナ燃料106と
の混合ガスにサステーナ用点火装置110によって点火
することによって発生した高温ガスを主燃焼室102の
外部後方に噴射するラムノズルスロート112とがクラ
ンプバンド113を介して同心状に設けてあり、前記ブ
ースタノズルスロート111にはブースタ用点火装置1
14が取付けてある。
Further, at the rear end of the main combustion chamber 102, a booster nozzle throat 111 for injecting a high-temperature gas generated by the combustion of the booster propellant 101 to the outside rear of the main combustion chamber 102, and a booster nozzle throat 111 A high-temperature gas generated by igniting a mixed gas of the air introduced from the air inlet 103 and the sustainer fuel 106 ejected from the injection valve 109 by the sustainer igniter 110 is located on the outer peripheral side. A ram nozzle throat 112 for injecting rearward is provided concentrically via a clamp band 113, and the booster nozzle throat 111 is provided with a booster ignition device 1
14 is attached.

【0006】なお、前記クランプバンド113には断面
V形の溝113aが形成してあり、ラムノズルスロート
112の内側に位置するブースタノズルスロート111
を主燃焼室102の後端部に設けた外向きフランジ10
2aに係止するようになっている。
The clamp band 113 has a groove 113a having a V-shaped cross section, and a booster nozzle throat 111 located inside the ram nozzle throat 112.
Is provided at the rear end of the main combustion chamber 102.
2a.

【0007】このような構造を有するラムジェット10
0において、ブースタ用点火装置114に点火すること
によってブースタ推進薬101が主燃焼室102内で燃
焼し、この燃焼ガスがブースタノズルスロート111か
ら後方に噴出することによって推力が得られ、発進し、
加速される。
A ramjet 10 having such a structure
At 0, the booster propellant 101 burns in the main combustion chamber 102 by igniting the booster igniter 114, and this combustion gas is ejected backward from the booster nozzle throat 111 to obtain thrust and start,
Accelerated.

【0008】そして、ブースタ推進薬101の燃焼末期
になると、ラムジェットの有効作動速度に達し、前記ク
ランプバンド113に設けた図示しない分離機構が作動
してブースタノズルスロート111の係止状態が解除さ
れ、該ブースタノズルスロート111が主燃焼室102
の後端部から分離して外部に放出される。 同時に、ポ
ートカバー解除機構105によって空気取入口103の
ポートカバー104が開放され、サステーナ燃料流量制
御機構108によって流量調整されてサステーナ燃料噴
射弁109から噴出したサステーナ燃料106と前記空
気取入口103から導入された空気との混合ガスにサス
テーナ用点火装置110によって点火がなされ、この燃
焼ガスをラムノズルスロート112から後方に噴出させ
ることによって推力を得るようになっている。
At the end of combustion of the booster propellant 101, the effective operating speed of the ramjet is reached, and a separating mechanism (not shown) provided on the clamp band 113 is operated to release the locked state of the booster nozzle throat 111. , The booster nozzle throat 111 is
Separated from the rear end and released to the outside. At the same time, the port cover 104 of the air inlet 103 is opened by the port cover release mechanism 105, the flow rate is adjusted by the sustainer fuel flow rate control mechanism 108, and the sustainer fuel 106 ejected from the sustainer fuel injection valve 109 and introduced from the air inlet 103. The mixed gas with the air is ignited by a sustainer igniter 110, and this combustion gas is ejected rearward from a ram nozzle throat 112 to obtain a thrust.

【0009】すなわち、上記ラムジェット100におい
ては、発進・加速段階に必要な高い推力を得るためにブ
ースタノズルスロート111のスロート径を小さくして
おり、ブースタ作動時とラムジェット作動時とでノズル
を使い分けるようにしている。
That is, in the ramjet 100, the throat diameter of the booster nozzle throat 111 is reduced in order to obtain a high thrust required for the start and acceleration stages. I use them properly.

【0010】なお、この種のラムジェットに関しては、
例えば、昭和58年4月25日発行の社団法人日本航空
宇宙学会編 「増補板 航空宇宙工学便覧」の第655
頁〜第656頁に若干の説明がある。
Incidentally, regarding this type of ramjet,
For example, 655 of “Augmentation Plate Aerospace Engineering Handbook” edited by the Japan Society for Aeronautics and Astronautics issued on April 25, 1983.
Page to page 656 have some explanation.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構造を
有する従来のラムジェット100においては、ブースタ
推進薬101の燃焼の終了にタイミングを合わせてブー
スタノズルスロート111を機械的に分離してラムノズ
ルスロート112を露出させるようにしており、分離さ
れたブースタノズルスロート111は主燃焼室102の
外部に放出されることになる。 したがって、このブー
スタノズルスロート111が地上に落下したり、このラ
ムジェット100を搭載した飛翔体が母機から空中発射
されるような場合には、ブースタノズルスロート111
が母機や後続機に衝突したりするという危険をさけるた
めに、発射の場所やタイミングが制約されたり、ブース
タ推進薬101の燃焼時間の設計に制約があったりし
て、この種ラムジェット100の課題となっていた。
However, in the conventional ramjet 100 having the above-described structure, the booster nozzle throat 111 is mechanically separated from the ram nozzle throat 111 in synchronization with the end of the combustion of the booster propellant 101. The exposed booster nozzle throat 111 is discharged outside the main combustion chamber 102. Therefore, when the booster nozzle throat 111 falls to the ground or the flying object on which the ramjet 100 is mounted is fired from the base unit in the air, the booster nozzle throat 111
In order to avoid the danger that the ramjet 100 will collide with the parent machine or the succeeding aircraft, the location and timing of the launch are restricted, and the design of the combustion time of the booster propellant 101 is restricted. Had been an issue.

【0012】[0012]

【発明の目的】この発明は、従来のIRR方式のラムジ
ェットのノズルにおける上記課題に着目してなされたも
のであって、ブースタ推進薬の燃焼時にはその形状を保
持して所期の推力を維持することができ、しかもブース
タ推進薬の燃焼終了時には外部に放出されることなく消
滅する消耗式のブースタノズルスロートを備えたラムジ
ェットのノズル構造を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems in a conventional IRR type ramjet nozzle, and maintains the desired thrust by maintaining the shape of a booster propellant during combustion. It is an object of the present invention to provide a ramjet nozzle structure provided with a consumable booster nozzle throat which can be exhausted without being discharged to the outside at the end of combustion of the booster propellant.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明に係わるラムジ
ェットのノズル構造は、主燃焼室の後部に設けられ、サ
ステーナ燃料と外部から導入した空気との前記主燃焼室
での燃焼によって生じた高温ガスを後方に噴射するラム
ノズルスロートと、該ラムノズルスロートの内周側に該
ラムノズルスロートを被覆するように設けられ、前記主
燃焼室内に装填したブースタ推進薬の前記サステーナ燃
料に先立つ燃焼によって生じた高温ガスを後方に噴射す
るブースタノズルスロートからなり、前記ブースタノズ
ルスロートを前記ブースタ推進薬の燃焼ガスによって消
耗する消耗性材料により形成すると共に、その消耗速度
を半径方向に変化させ、内周側の消耗速度を外周側より
も遅くした構成としたことを特徴としており、このよう
なラムジェットのノズルの構成を前述した従来の課題を
解決するための手段としている。
A ramjet nozzle structure according to the present invention is provided at a rear portion of a main combustion chamber and has a high temperature generated by combustion of sustainer fuel and air introduced from outside in the main combustion chamber. A ram nozzle throat for injecting gas rearward, and a booster propellant, which is provided on the inner peripheral side of the ram nozzle throat so as to cover the ram nozzle throat and is charged in the main combustion chamber, by combustion prior to the sustainer fuel. The booster nozzle throat injects the generated high-temperature gas backward.The booster nozzle throat is formed of a consumable material that is consumed by the combustion gas of the booster propellant. The consumption rate of the ram jet is lower than that of the outer circumference. The nozzle configurations are the means for solving the conventional problems described above.

【0014】この発明に係わるラムジェットのノズル構
造において、前記ブースタノズルスロートは、ブースタ
推進薬の燃焼時に発生する50〜200気圧程度の内圧
に耐え得る十分な強度を有する一方、ブースタ推進薬の
燃焼ガスによって、ブースタ推進薬の燃焼終了にタイミ
ングを合わせて数秒〜数十秒の間に焼尽することが必要
であり、このような機能を果たすブースタノズルスロー
トの素材となる消耗性材料としては種々の組成の高分子
材料,もしくはこれら高分子材料をベースとして消耗速
度調整のための物質を混合したものを用いることが可能
と考えられる。
In the ramjet nozzle structure according to the present invention, the booster nozzle throat has sufficient strength to withstand an internal pressure of about 50 to 200 atm generated when the booster propellant is burned, while the booster propellant burns. The gas needs to be burned out for several seconds to several tens of seconds in time with the end of the combustion of the booster propellant, and there are various consumable materials used as the material of the booster nozzle throat that performs such a function. It is considered possible to use a polymer material having a composition, or a mixture of a material for adjusting the consumption rate based on the polymer material.

【0015】しかし、ブースタノズルスロートを均質な
消耗性材料によって形成し、ブースタ推進薬の燃焼終了
と共に焼尽するするようにした場合には、ブースタ推進
薬の点火直後の高い燃焼圧によって、ごく初期の段階で
ノズルの大半が消耗してしまい、主燃焼室の圧力が急激
に低下して推力が落ち、ブースタの加速性能を著しく低
下させる結果になる。
However, when the booster nozzle throat is formed of a homogeneous consumable material and is burned out at the end of the combustion of the booster propellant, the very early combustion pressure immediately after the ignition of the booster propellant causes the very initial combustion pressure to cause the very early stage. At the stage, most of the nozzles are worn out, and the pressure of the main combustion chamber drops sharply, the thrust drops, and the acceleration performance of the booster is significantly reduced.

【0016】そこでこの発明においては、前記ブースタ
ノズルスロートを消耗速度の異なる消耗性材料からなる
多層構造ないし消耗速度が徐々に変化する傾斜構造とし
て消耗速度を半径方向に変化させ、内周側の消耗速度を
外周側より遅くしており、これによって消耗速度の遅い
ブースタノズルスロート内周面がブースタ推進薬点火直
後の高い燃焼圧に耐え、当初のノズルスロート径が燃焼
後期までほとんど変わらないように保持してブースタ作
動時の高い推力を維持する一方、ブースタノズルスロー
ト外周側の消耗速度の早い部分が露出するブースタ推進
薬の燃焼末期においては、急激に消耗し、燃焼終了と同
時に消滅してラムノズルスロートを露出させ、ラムジェ
ット作動に備えるようになっている。
Therefore, in the present invention, the booster nozzle throat is formed as a multilayer structure composed of consumable materials having different wear rates or an inclined structure in which the wear rate is gradually changed, and the wear rate is changed in the radial direction, so that the inner circumferential wear is reduced. The speed is lower than the outer circumference, so that the inner peripheral surface of the booster nozzle throat, which has a low consumption rate, withstands the high combustion pressure immediately after the booster propellant ignition, and keeps the initial nozzle throat diameter almost unchanged until the latter stage of combustion At the end of combustion of the booster propellant, where the high thrust at the time of booster operation is maintained and the fast-wearing portion of the outer periphery of the booster nozzle throat is exposed, it is rapidly consumed and disappears at the end of combustion, and disappears at the end of combustion. The throat is exposed and ready for ramjet operation.

【0017】そして、このようなブースタノズルスロー
トを作成するには、例えば、消耗速度の相違する2種以
上の高分子材料の多層構造とすることができる。
In order to produce such a booster nozzle throat, for example, a multilayer structure of two or more polymer materials having different consumption rates can be used.

【0018】また、高分子材料からなるバインダに過塩
素酸アンモニウムや硝酸アンモニウムなどの酸化剤、あ
るいはこれに燃焼触媒として酸化第2鉄やふっ化リチウ
ムなどを必要に応じて混合したものを用いることができ
る。
It is also possible to use an oxidizing agent such as ammonium perchlorate or ammonium nitrate in a binder made of a polymer material, or a mixture obtained by mixing ferric oxide or lithium fluoride as a combustion catalyst as required. it can.

【0019】この組成は、ロケットの固体推進薬として
機能する成分系であるので、ブースタ推進薬と類似した
燃焼特性を示し、ブースタ推進薬の燃焼の進行に合わせ
た消耗速度の調整が容易であって、この発明に係わるブ
ースタノズルスロート材料として極めて好都合である。
Since this composition is a component system that functions as a solid propellant for a rocket, it exhibits combustion characteristics similar to those of a booster propellant, and it is easy to adjust the consumption rate according to the progress of combustion of the booster propellant. Therefore, it is very convenient as the booster nozzle throat material according to the present invention.

【0020】すなわち、例えば、エポキシ系バインダと
過塩素酸アンモニウムからなる成分系の場合には、過塩
素酸アンモニウム添加量が増すほど消耗速度が早くな
り、エポキシ樹脂に過塩素酸アンモニウムを50〜85
%の範囲で混合することによって、任意の消耗速度に設
定することができる。 また、これに酸化第2鉄やふっ
化リチウムなどの燃焼触媒を混合することによっても消
耗速度を増減させることができ、調整可能範囲を拡大す
ることができる。 なお、前記ふっ化リチウムは負触媒
として作用する。
That is, for example, in the case of a component system composed of an epoxy-based binder and ammonium perchlorate, the consumption rate increases as the amount of ammonium perchlorate increases, and the epoxy resin contains 50 to 85 ammonium perchlorate.
By mixing in the range of%, an arbitrary consumption rate can be set. The consumption rate can be increased or decreased by mixing a combustion catalyst such as ferric oxide or lithium fluoride with the mixture, and the adjustable range can be expanded. Note that the lithium fluoride acts as a negative catalyst.

【0021】したがって、ブースタノズルスロートの内
面側ほどエポキシ樹脂中の過塩素酸アンモニウム量を少
なくした複層ないし多層構造とすることによって、ある
いは適量の過塩素酸アンモニウムを含有したエポキシ樹
脂中に、燃焼触媒である酸化第2鉄を外面側ほど含有量
が多くなるように傾斜分散させることによって、この発
明に係わるブースタノズルスロートを作成することがで
きる。
[0021] Accordingly, the inner surface of the booster nozzle throat may have a multi-layered or multi-layered structure in which the amount of ammonium perchlorate in the epoxy resin is reduced, or the epoxy resin containing an appropriate amount of ammonium perchlorate may be burned. The booster nozzle throat according to the present invention can be manufactured by dispersing the ferric oxide, which is a catalyst, such that the content is increased toward the outer surface side.

【0022】[0022]

【発明の作用】この発明に係わるラムジェットのノズル
構造においては、ラムノズルスロートの内周側に設置す
るブースタノズルスロートをブースタ推進薬の燃焼ガス
によって消耗する消耗性材料により形成すると共に、そ
の消耗速度を半径方向に変化させ、内周側の消耗速度を
外周側よりも遅くしたものであるから、ブースタノズル
スロートは、消耗速度の遅いブースタノズルスロート内
面側によってブースタ推進薬点火直後の高い燃焼圧に耐
えて当初のノズルスロート径を維持すると共に、ブース
タ推進薬の燃焼末期にはブースタノズルスロート外周側
の消耗速度の早い部分が急激に消耗して燃焼終了と同時
に消滅するようになっている。
In the ram jet nozzle structure according to the present invention, the booster nozzle throat provided on the inner peripheral side of the ram nozzle throat is formed of a consumable material which is consumed by the combustion gas of the booster propellant, and its consumption is increased. Because the speed is changed in the radial direction and the consumption speed on the inner circumference side is made lower than that on the outer circumference side, the booster nozzle throat has a high combustion pressure immediately after ignition of the booster propellant due to the inner surface side of the booster nozzle throat with a slower consumption speed. At the end of the combustion of the booster propellant, the portion of the outer periphery of the booster nozzle throat where the consumption rate is fast is rapidly consumed and disappears at the end of combustion.

【0023】したがって、ブースタノズルスロートは、
ブースタ推進薬が燃焼している間は推力を維持して所期
の加速性能を発揮させ、ブースタ推進薬の燃焼が終了し
たときには完全に消滅し、外部に放出されることなくラ
ムノズルスロートを露呈させてラムジェットに適したス
ロート径とするようになっている。
Therefore, the booster nozzle throat is
While the booster propellant is burning, the thrust is maintained to achieve the desired acceleration performance, and when the booster propellant combustion is finished, it completely disappears, exposing the ram nozzle throat without being released outside. This makes the throat diameter suitable for the ramjet.

【0024】[0024]

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1は、この発明に係わるラムジェットの
ノズル構造の一実施例を説明するためのラムジェットの
断面説明図であって、図に示すラムジェット1は、ブー
スタ推進薬2を装填した主燃焼室3を有し、この主燃焼
室3の前部側外周には空気取入口4を備えると共に、さ
らに前記空気取入口4を閉塞するポートカバー5と、前
記ブースタ推進薬2の燃焼終了にタイミングを合わせて
前記ポートカバー5による閉塞状態を解除するためのポ
ートカバー解除機構6を備えている。
FIG. 1 is a sectional view of a ramjet for explaining an embodiment of a ramjet nozzle structure according to the present invention. The ramjet 1 shown in FIG. 1 is loaded with a booster propellant 2. The main combustion chamber 3 includes an air intake 4 on the outer periphery of the front side of the main combustion chamber 3, a port cover 5 for closing the air intake 4, and the end of combustion of the booster propellant 2. And a port cover release mechanism 6 for releasing the closed state by the port cover 5 in a timely manner.

【0026】また、前記主燃焼室3の前端側にはサステ
ーナ燃料7を充填したサステーナ燃料タンク8が設けて
あり、前記サステーナ燃料7はサステーナ燃料流量制御
機構9を介してサステーナ燃料噴射弁10から前記空気
取入口4に噴射されるようになっていて、当該空気取入
口4のポートカバー5近傍部にはサステーナ用点火装置
11が設けてある。
At the front end side of the main combustion chamber 3 is provided a sustainer fuel tank 8 filled with a sustainer fuel 7. The sustainer fuel 7 is supplied from a sustainer fuel injection valve 10 via a sustainer fuel flow control mechanism 9. The fuel is injected into the air intake 4, and a sustainer igniter 11 is provided near the port cover 5 of the air intake 4.

【0027】さらに、前記主燃焼室3の後端部には、ブ
ースタ推進薬2の燃焼終了後に空気取入口4から導入し
た空気と前記噴射弁10から噴出したサステーナ燃料7
との混合ガスにサステーナ用点火装置11によって点火
することによって発生した高温ガスを主燃焼室3の外部
後方に噴射するラムノズルスロート12を備えており、
該ラムノズルスロート12の内周側には前記ブースタ推
進薬2の燃焼によって発生する高温ガスを主燃焼室3の
外部後方に噴射するブースタノズルスロート13が設け
てあり、該ブースタノズルスロート13にはブースタ用
点火装置14が取付けてある。
Further, at the rear end of the main combustion chamber 3, the air introduced from the air intake 4 after the end of the combustion of the booster propellant 2 and the sustainer fuel 7 injected from the injection valve 10 are disposed.
A ram nozzle throat 12 for injecting a high-temperature gas generated by igniting the mixed gas with the sustainer ignition device 11 to the outside rear of the main combustion chamber 3,
On the inner peripheral side of the ram nozzle throat 12, a booster nozzle throat 13 for injecting a high-temperature gas generated by the combustion of the booster propellant 2 to the outside rear of the main combustion chamber 3 is provided. A booster ignition device 14 is attached.

【0028】前記ブースタノズルスロート13は、混合
比の異なるエポキシ樹脂と過塩素酸アンモニウムからな
る2層構造のもので、重量パーセントで、エポキシ樹脂
40%と過塩素酸アンモニウム60%からなる内周部1
3aとエポキシ樹脂30%と過塩素酸アンモニウム70
%からなる外周部13bとから形成されている。
The booster nozzle throat 13 has a two-layer structure composed of an epoxy resin and ammonium perchlorate having different mixing ratios, and has an inner peripheral portion composed of 40% epoxy resin and 60% ammonium perchlorate by weight. 1
3a, 30% epoxy resin and 70% ammonium perchlorate
% Of the outer peripheral portion 13b.

【0029】このように構成されたラムジェット1は、
まず、ブースタ用点火装置14に点火することによって
ブースタ推進薬2が主燃焼室3内で燃焼し、この燃焼ガ
スがブースタノズルスロート13から後方に噴出するこ
とによって推力を得て発進し、ラムジェットの作動に必
要なマッハ数に到達するまで加速される。
The ramjet 1 configured as described above is
First, the booster propellant 2 is burned in the main combustion chamber 3 by igniting the booster igniter 14, and the combustion gas is ejected backward from the booster nozzle throat 13 to obtain a thrust and start, and the ram jet is started. It is accelerated until it reaches the Mach number necessary for the operation of.

【0030】このときブースタノズルスロート13は、
ブースタ推進薬2の燃焼ガスに曝されて消耗することに
なるが、過塩素酸アンモニウム含有量が少なくて消耗速
度の遅い内周部13aが前記燃焼ガスに耐えて、ブース
タ推進薬2の燃焼のあいだ当初のノズル形状をほとんど
維持し、ノズルとしての機能を十分に果たし、加速に必
要な推力を維持する。
At this time, the booster nozzle throat 13
The booster propellant 2 is consumed by being exposed to the combustion gas, but the inner peripheral portion 13a having a low ammonium perchlorate content and a low consumption speed withstands the combustion gas, and is consumed by the combustion of the booster propellant 2. During this time, the original nozzle shape is almost maintained, the nozzle function is sufficiently performed, and the thrust required for acceleration is maintained.

【0031】そして、ラムジェットの作動に必要なマッ
ハ数に到達して、ブースタ推進薬2の燃焼末期に近づく
と、前記ブースタノズルスロート13は、その内周部1
3aが消耗し、過塩素酸アンモニウム含有量が多くて消
耗速度の早い外周部13bが露呈するので急激に消耗
し、ブースタ推進薬2の燃焼終了と同時に焼尽してラム
ジェットの作動に適したラムノズルスロート12が露出
する。
When the Mach number required for the operation of the ramjet is reached and the combustion stage of the booster propellant 2 is approaching, the booster nozzle throat 13 is moved to the inner peripheral portion 1 thereof.
3a is consumed, and the outer peripheral portion 13b, which has a high consumption rate due to a high ammonium perchlorate content, is rapidly consumed, and is rapidly consumed. The nozzle throat 12 is exposed.

【0032】これにタイミングを合わせて、ポートカバ
ー解除機構6によって空気取入口4のポートカバー5が
開放されると、サステーナ燃料流量制御機構9によって
その流量が調整されたサステーナ燃料7がサステーナ燃
料噴射弁10から噴出し、これと空気取入口4から導入
された空気との混合ガスにサステーナ用点火装置11に
よって点火がなされ、この燃焼ガスをラムノズルスロー
ト12から後方に噴出させることによってラムジェット
によるサステーナ推力を得るようになっている。
When the port cover 5 of the air inlet 4 is opened by the port cover release mechanism 6 in synchronization with the timing, the sustainer fuel 7 whose flow rate is adjusted by the sustainer fuel flow control mechanism 9 is injected into the sustainer fuel. The mixture gas of the gas ejected from the valve 10 and the air introduced from the air inlet 4 is ignited by the igniter 11 for the sustainer, and the combustion gas is ejected rearward from the ram nozzle throat 12 so as to generate a ram jet. Sustaina thrust is obtained.

【0033】図2は、この発明に係わるラムジェットの
ノズル構造の他の実施例を説明するためのラムジェット
の断面説明図であって、図に示すラムジェット20は、
過塩素酸アンモニウム57%を含有するエポキシ樹脂中
に酸化第2鉄の粉末を外周側ほど多くなるように傾斜分
散させたブースタノズルスロート21をラムノズルスロ
ート12の内周側に設けている。
FIG. 2 is a sectional view of a ramjet for explaining another embodiment of the ramjet nozzle structure according to the present invention. The ramjet 20 shown in FIG.
A booster nozzle throat 21 is provided on the inner peripheral side of the ram nozzle throat 12 in which ferric oxide powder is inclinedly dispersed in an epoxy resin containing 57% of ammonium perchlorate so as to increase toward the outer peripheral side.

【0034】この実施例においても前記実施例と基本的
に同様の作用を有するものであるが、ブースタノズルス
ロート21は、消耗速度が外周側に近づくにしたがって
徐々に早くなる傾斜機能材となっているので、より長時
間に亘ってノズル形状を維持すると同時に、ブースタ推
進薬2の燃焼末期にはより速やかに消耗して消滅するよ
うになっており、より顕著な効果をもたらすものであ
る。
Although this embodiment has basically the same operation as the above embodiment, the booster nozzle throat 21 is a functionally graded material whose consumption speed gradually increases as it approaches the outer peripheral side. Therefore, at the same time as maintaining the nozzle shape for a longer period of time, the booster propellant 2 is consumed and disappears more quickly at the end of combustion, resulting in a more remarkable effect.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
ラムジェットのノズル構造は、主燃焼室内でのサステー
ナ燃料と外部から導入した空気との燃焼によって生じた
高温ガスを後方に噴射するラムノズルスロートと、該ラ
ムノズルスロートの内周側に該ラムノズルスロートを被
覆するように設けられ、前記主燃焼室内に装填したブー
スタ推進薬の前記サステーナ燃料に先立つ燃焼によって
生じた高温ガスを後方に噴射するブースタノズルスロー
トからなり、前記ブースタノズルスロートを前記ブース
タ推進薬の燃焼ガスによって消耗する消耗性材料により
形成すると共に、その消耗速度を半径方向に変化させ、
内周側の消耗速度を外周側よりも遅くした構成としたも
のであるから、ブースタノズルスロートの消耗速度の遅
い内面側がブースタ推進薬点火直後の高い燃焼圧に耐え
て当初のノズルスロート径を維持することによって、ブ
ースタ推進薬が燃焼している間の推力の低下を防止し、
所期の加速性能を確保すると共に、ブースタ推進薬の燃
焼末期にはブースタノズルスロート外周側の消耗速度の
早い部分が急激に消耗して燃焼終了と同時に消滅するの
で、ブースタノズルスロートを外部に放出することなく
ラムノズルスロートを速やかに露呈させることができ、
サステーナ燃料によるラムジェット作動に円滑に移行す
ることができるという優れた効果をがもたらされる。
As described above, the ram jet nozzle structure according to the present invention is a ram nozzle nozzle for injecting a high-temperature gas generated by the combustion of the sustainer fuel and the air introduced from the outside in the main combustion chamber. A throat and a high-temperature gas generated by combustion of the booster propellant loaded in the main combustion chamber prior to the sustainer fuel are provided to cover the ram nozzle throat on an inner peripheral side of the ram nozzle throat, and are injected rearward. A booster nozzle throat, wherein the booster nozzle throat is formed of a consumable material that is consumed by a combustion gas of the booster propellant, and the consumption speed is radially changed,
The inner wear side has a lower consumption speed than the outer circumference, so the inner surface of the booster nozzle throat, which has a slower consumption speed, withstands the high combustion pressure immediately after the booster propellant ignition and maintains the original nozzle throat diameter. To prevent a drop in thrust while the booster propellant is burning,
At the end of the booster propellant combustion, the fast-wearing portion on the outer peripheral side of the booster nozzle throat is rapidly consumed and disappears at the end of combustion, so the booster nozzle throat is released outside. Ram nozzle throat can be quickly exposed without
An excellent effect is brought about in that a smooth transition to ramjet operation using sustainer fuel can be achieved.

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

【図1】この発明に係わるラムジェットのノズル構造の
一実施例を示すラムジェットの縦断面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory longitudinal sectional view of a ramjet showing an embodiment of a ramjet nozzle structure according to the present invention.

【図2】この発明に係わるラムジェットのノズル構造の
他の実施例を示すラムジェットの縦断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory longitudinal sectional view of a ramjet showing another embodiment of a ramjet nozzle structure according to the present invention.

【図3】従来のラムジェットの縦断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory longitudinal sectional view of a conventional ramjet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,20 ラムジェット 2 ブースタ推進薬 3 主燃焼室 7 サステーナ燃料 12 ラムノズルスロート 13,21 ブースタノズルスロート 1,20 ram jet 2 booster propellant 3 main combustion chamber 7 sustainer fuel 12 ram nozzle throat 13,21 booster nozzle throat

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主燃焼室の後部に設けられ、サステーナ
燃料と外部から導入した空気との前記主燃焼室での燃焼
によって生じた高温ガスを後方に噴射するラムノズルス
ロートと、該ラムノズルスロートの内周側に該ラムノズ
ルスロートを被覆するように設けられ、前記主燃焼室内
に装填したブースタ推進薬の前記サステーナ燃料に先立
つ燃焼によって生じた高温ガスを後方に噴射するブース
タノズルスロートからなり、前記ブースタノズルスロー
トを前記ブースタ推進薬の燃焼ガスによって消耗する消
耗性材料により形成すると共に、その消耗速度を半径方
向に変化させ、内周側の消耗速度を外周側よりも遅くし
たことを特徴とするラムジェットのノズル構造。
1. A ram nozzle throat provided at a rear portion of a main combustion chamber for injecting rearward hot gas generated by combustion of a sustainer fuel and air introduced from outside in the main combustion chamber, and a ram nozzle throat. A booster nozzle throat which is provided to cover the ram nozzle throat on the inner peripheral side of the booster propellant charged in the main combustion chamber, and injects a hot gas generated by combustion prior to the sustainer fuel backward. The booster nozzle throat is formed of a consumable material that is consumed by the combustion gas of the booster propellant, and the consumption speed is changed in the radial direction, so that the consumption speed on the inner peripheral side is made slower than that on the outer peripheral side. Ramjet nozzle structure.
【請求項2】 前記ブースタノズルスロートは、消耗速
度が夫々異なる消耗性材料を半径方向に複数層積層して
なるものであり、内周側の層はブースタ推進薬の燃焼
前に消耗が完結しうる消耗速度の消耗性材料から構成
され、周層はブースタ推進薬の燃焼完結と略同時に
消耗が完結しうる消耗速度の消耗性材料にて構成されて
いることを特徴とする請求項1記載のラムジェットのノ
ズル構造。
2. The booster nozzle throat is formed by laminating a plurality of consumable materials having different consumption speeds in a radial direction, and an inner peripheral layer includes a booster propellant whose combustion is completed.
Consumable before sintering is composed of consumable material of the consumable speed that can complete it outermost peripheral layer combustion complete substantially simultaneously depleted in the booster propellant is composed of a consumable material of the consumable speed that can complete The ram jet nozzle structure according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記消耗性材料が高分子材料と酸化剤か
らなる固体推進薬であることを特徴とする請求項1記載
のラムジェットのノズル構造。
3. The ramjet nozzle structure according to claim 1, wherein said consumable material is a solid propellant comprising a polymer material and an oxidizing agent.
【請求項4】 前記消耗性材料が高分子材料と酸化剤と
燃焼触媒からなる固体推進薬であることを特徴とする請
求項1記載のラムジェットのノズル構造。
4. The ramjet nozzle structure according to claim 1, wherein the consumable material is a solid propellant comprising a polymer material, an oxidizing agent, and a combustion catalyst.
【請求項5】 前記ブースタノズルスロートが高分子材
料と酸化剤からなる固体推進薬と、高分子材料と酸化材
と燃焼触媒からなる固体推進薬との多層構造であること
を特徴とする請求項1記載のラムジェットのノズル構
造。
5. The booster nozzle throat has a multilayer structure of a solid propellant comprising a polymer material and an oxidant, and a solid propellant comprising a polymer material, an oxidant and a combustion catalyst. 2. The nozzle structure of the ramjet according to 1.
【請求項6】 前記ブースタノズルスロートが高分子材
料と酸化剤からなる固体推進薬中に燃焼触媒を傾斜分散
させたものであることを特徴とする請求項1記載のラム
ジェットのノズル構造。
6. A ramjet nozzle structure according to claim 1, wherein said booster nozzle throat is obtained by dispersing a combustion catalyst in a solid propellant comprising a polymer material and an oxidant.
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