JP2756946B2 - 飛翔体 - Google Patents

飛翔体

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JP2756946B2
JP2756946B2 JP8040499A JP4049996A JP2756946B2 JP 2756946 B2 JP2756946 B2 JP 2756946B2 JP 8040499 A JP8040499 A JP 8040499A JP 4049996 A JP4049996 A JP 4049996A JP 2756946 B2 JP2756946 B2 JP 2756946B2
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正宏 衣斐
一起 北原
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は飛翔体に関する。さ
らに詳しくは、エアターボラムジェットエンジンを搭載
しているミサイルなどの飛翔体における比推力(推力と
燃料消費量の比)の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ミサイルなどの飛翔体mをマ
ッハ数1以下の低速域からマッハ数3以上の高速域まで
飛行可能とするために、エアターボラムジェットエンジ
ンaの搭載の提案がなされている。
【0003】例えば、特開平7ー224723号には、
マッハ数1以下の低速時にも高い推力を発生し、自力で
離陸でき、かつラムジェットエンジンと同様にマッハ数
3以上の超音速時でもラムジェットエンジンと同程度の
高い比推力を得ることができるエアターボラムジェット
エンジンaを提供することを目的として、図7に示すよ
うに、高温高圧の可燃ガスを発生させるガス発生器b
と、可燃ガスで駆動されるタービンcと、タービンcで
駆動される空気を導入する圧縮機dと、可燃ガスを燃焼
させる燃焼器fとを備えたエアターボラムジェットエン
ジンaにおいて、圧縮機dをバイパスして空気を燃焼器
fに導入するバイパス流路gを備え、該バイパス流路g
には低速時に閉じ超音速時に開くように制御される開閉
可能な可動壁h,iが設けられていることを特徴とする
エアターボラムジェットエンジンaが提案されている。
【0004】しかしながら、前記提案においてはエアタ
ーボラムジェットエンジンa単独で比推力の改善を図ろ
うとしていることから、次のような問題が生じている。
【0005】(1)胴体内部の圧縮機d外周部に円環状
にバイパス流路gを設け、しかもそのバイパス流路gの
前後に円環状の開閉機構h,iを設けているので、その
機構が複雑になるとともにエンジンコストの上昇を招来
している。
【0006】(2)胴体内部に設けられたバイパス流路
gにより圧縮機dの直径が狭められ、そのため圧縮機d
を通過する空気流量が制約され、搭載されるエアターボ
ラムジェットエンジンaの特性によっては所要空気量を
燃焼器fに供給できないという事態が生ずる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、所要空気量が燃
焼器に供給され、かつ圧縮機における無用の圧力損失が
著しく低減されることにより比推力が向上されてなる飛
翔体を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、エアターボラ
ムジェットエンジンを搭載している飛翔体であって、ラ
ム圧を利用してエンジン作動が可能な高速飛行速度域で
は胴体外部において、エアターボラムジェットエンジン
の圧縮機への空気流路から分岐形成された外部空気流路
により燃焼室に空気が燃焼ガスの流れ方向に対して直角
方向から直接供給されてなることを特徴とする飛翔体に
関する。
【0009】 本発明は、より具体的には、エアターボ
ラムジェットエンジンを搭載している飛翔体であって、
エアターボラムジェットエンジンの圧縮機に胴体外部か
ら空気を供給している空気供給ダクトの胴体外部の部分
から分岐され、先端が胴体燃焼室に対応する位置に空気
を燃焼ガスの流れ方向に対して直角方向から供給するよ
うに接合されて、空気流路を燃焼室に連通させている分
岐ダクトを備え、前記分岐ダクトには圧縮機下流側の圧
力が圧縮機上流側の圧力よりも低くなると開となる開閉
機構が設けられてなることを特徴とする飛翔体に関す
る。
【0010】
【作用】本発明の飛翔体は前記のごとく構成されている
ので、ラム圧によりエンジン作動が可能になるまでの低
速の間は、サイドインテークから取り入れられた空気
は、全量エアターボラムジェットエンジンの圧縮機上流
側に供給される。その後、飛行速度が上昇してラム圧に
よりエンジン作動が可能になると、サイドインテークか
ら取り入れられた空気の一部または全部は、圧縮機の下
流側あるいはラム燃焼室に供給される。そのため、エア
ターボラムジェットエンジンをマッハ数1前後の低速域
およびマッハ数3前後の超音速域の両飛行速度域におい
て効率よく稼動させることができ、それにともない飛翔
体の比推力が向上される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
【0012】実施の形態1 本発明の実施の形態1の飛翔体の要部を図1に概略図で
示し、この実施の形態1の飛翔体M1は、飛翔体M1の
胴体1の外周部1aに設けられているエアターボラムジ
ェットエンジン2の圧縮機21に空気を供給するサイド
インテーク(図2参照)3の後端部3aから胴体1の圧
縮機21下流側に対応する位置に接合されている、開閉
機構5を有する分岐ダクト41を設けて分岐流路4を形
成し、そしてこの開閉機構5を適宜作動させてラム圧に
よりエンジン作動が可能な飛行速度域において、この分
岐流路4によりエアターボラムジェットエンジン2の圧
縮機21下流側に空気を供給するようにしてなるもので
ある。つまり、サイドインテーク3と圧縮機21下流側
とを分岐流路4により連通させてなるものである。
【0013】なお、図1において、22は圧縮機21を
駆動するタービンを、23はタービン22を駆動するガ
ス発生器を、24はミキサーを、25は内部ハウジング
を、6は胴体1と内部ハウジング25との間に形成され
た内部空気流路を、7は保炎器を、8は燃焼室を、9は
排気ノズルをそれぞれ示す。また、図2においてはサイ
ドインテーク3の本数は4本とされているが、サイドイ
ンテーク3の本数はこれに限定されるものではなく、2
本あるいは3本とすることもできる。
【0014】分岐流路4のサイズは、飛翔体M1に搭載
されているエアターボラムジェットエンジン2の特性に
応じて適宜決定され、例えばその特性によっては全空気
量が流せるサイズとされてもよい。また、その断面形状
は矩形または円形とされる。
【0015】開閉機構5は、図1に示すように、例えば
分岐ダクト41のサイドインテーク3からの分岐位置に
設けられ、そして圧縮機21の前後の圧力差を利用して
開閉する機構とされている。その機構としては、例えば
図3や図4に示すようなものが用いられる。なお、開閉
機構5の取付け位置は、分岐ダクト41の胴体1との接
合位置とされてもよい。
【0016】ここで、図3に示す開閉機構5Aは、弁体
51をその基端部51aを回動自在に壁面41aに取付
けるとともに、圧縮機21下流側の圧力が高い状態では
閉となるように弁座52を壁面41aに取付けてなるも
のである。そして、図3においては弁体51が図中左方
向に回転すると閉となり、図中右方向に回転すると開と
なる。つまり、圧縮機21が作動しているときは圧縮機
21下流側の圧力が高くなるために閉となり、逆に圧縮
機21がウィンドミル状態になると圧縮機21下流側の
圧力が低くなるために開となるものである。
【0017】また、図4に示す開閉機構5Bは、弁体5
1をバネ53で支持して図4において図中左右方向に移
動するようにするとともに、圧縮機21下流側の圧力が
高い状態では弁体51が弁座52に当接して閉となり、
圧縮機21下流側の圧力が低い状態では弁体51が弁座
52から離れて開となるように、そのバネ53の取付け
位置およびバネ定数が調整されてなるものである。つま
り、圧縮機21が作動しているときは圧縮機21下流側
の圧力が高くなるために閉となり、逆に圧縮機21がウ
ィンドミル状態のときは圧縮機21下流側の圧力が低く
なるために開とされてなるものである。
【0018】なお、開閉機構5は前記に限定されるもの
ではなく、適宜構成とすることができる。例えば、図5
に示すように、圧縮機21の上流側と下流側前後との差
圧を検出し、その差圧により駆動装置54を駆動させ、
その駆動装置54により開閉される開閉機構5Cとされ
てもよい。
【0019】次に、かかる構成とされている飛翔体M1
の飛行について説明する。
【0020】(1)ガス発生器23により発生したガス
によりタービン22が駆動され、そのタービン22によ
り圧縮機21が駆動され、そしてサイドインテーク3か
ら圧縮機21に供給された空気が所定圧縮比で圧縮、す
なわち昇圧される。
【0021】(2)この圧縮機21により圧縮された空
気は胴体1と内部ハウジング25との間の内部空気流路
6を通り、タービン22を駆動してきたガスとミキサー
24により混合されて燃焼室に供給される。
【0022】(3)空気と混合されたガスは燃焼室8で
燃焼された後、排気ノズル9より噴出されて飛翔体M1
を推進させる。
【0023】(4)飛行速度が上昇し、ラム圧が増加
し、圧縮機21による昇圧なしでエンジン作動が可能に
なるとガス発生器23が停止あるいは停止に近い状態と
される。
【0024】(5)ガス発生器23が停止あるいは停止
に近い状態とされるとタービン22の稼動は停止し、そ
のためそのタービン22により駆動されている圧縮機2
1の稼動も停止し、圧縮機21はいわゆるウインドミル
状態となる。つまり、圧縮機21が抵抗として作用し、
圧縮機21下流側の圧力が低下する。すると分岐流路4
に設けられている開閉機構5が開となりサイドインテー
ク3から取り入れられた空気の一部あるいは全部は、圧
縮機21をバイパスして圧縮機21下流側に供給され
る。
【0025】(6)圧縮機21下流側に供給された空気
は、胴体1と内部ハウジング25との間の内部空気流路
6を通り燃焼室8に供給されて燃焼に使用される。
【0026】このように、この実施の形態1において
は、ラム圧を利用してエンジン作動が可能な飛行速度域
では空気の一部または全部を圧縮機21をバイパスさせ
て圧縮機21下流側に供給するようにしているので、ラ
ム圧を利用できる飛行速度域において空気が圧縮機21
を通過することによる圧力損失を著しく低減できる。ま
た、その飛行速度域ではガス発生器23が停止あるいは
停止に近い状態とされるので、無駄な燃料の消費を避け
ることができ航続距離が増大する。さらに、分岐流路4
の断面形状が矩形または円形とされているので、開閉機
構5の構成が簡素にできるともにそのコストが低減され
る。さらにその上、胴体1内部に空気のバイパス流路が
形成されていないので、エアターボラムジェットエンジ
ン2の特性により必要とされる場合には、圧縮機21の
外径を胴体1内径近くまで増大させることができる。
【0027】実施の形態2 本発明の実施の形態2の飛翔体の要部を図6に概略図で
示し、この実施の形態2の飛翔体M2は、実施の形態1
の分岐流路4の先端を胴体1の燃焼室8に接合するよう
に改変したもので、その余の構成は実施の形態1と同様
とされている。
【0028】この実施の形態2においては、実施の形態
1と同様の効果が得られ、しかもラム圧を利用してエン
ジン作動ができる飛行速度域では空気が燃焼ガスの流れ
方向に対して直角方向から供給されるようにされている
ので、燃焼室8における保炎性が向上されるとともに、
燃焼効率が向上するという実施の形態1では得られない
効果も得られる。
【0029】以上、本発明を実施の形態に基づいて説明
してきたが、本発明はかかる実施の形態のみに限定され
るものではなく種々改変が可能である。例えば、本実施
の形態ではガス発生器は圧縮機の後方に配設されている
が、ガス発生器の位置は、例えば特願平6ー11409
2号に提案されているように、圧縮機の前方に配設され
てもよい。また、複数のサイドインテークが設けられて
いる場合には、その一部のものにより圧縮機下流側に空
気を供給するようにし、残りのものにより燃焼器に空気
を供給するようにしてもよい。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ラム圧を利用してエンジン作動が可能な飛行速度域で
は、空気の一部または全部を圧縮機をバイパスさせて圧
縮機下流側に供給するようにしているので、その飛行速
度域において空気が圧縮機を通過することによる圧力損
失を著しく低減できるという優れた効果が得られる。
【0031】また、その飛行速度域ではガス発生器が停
止あるいは停止に近い状態とされているので、無駄な燃
料の消費を避けることができ、その結果、航続距離の増
大が図られるという優れた効果も得られる。
【0032】さらに、分岐流路の断面形状が矩形または
円形とされているので、そこに設けられる開閉機構の構
成が簡素にできるともにそのコストが低減されるという
効果も得られる。
【0033】さらにその上、エアターボラムジェットエ
ンジンの特性により必要とされる場合には、圧縮機の外
径を胴体内径まで増大させることができるという効果も
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の飛翔体の要部概略図で
ある。
【図2】同飛翔体の横方向概略断面図である。
【図3】分岐流路に設けられている開閉機構の一例の概
略図である。
【図4】分岐流路に設けられている開閉機構の他の例の
概略図である。
【図5】分岐流路に設けられている開閉機構のさらに他
の例の概略図である。
【図6】本発明の実施の形態2の飛翔体の要部概略図で
ある。
【図7】特開平7ー224723号の提案にかかわるエ
アターボラムジェットエンジンの概略図である。
【符号の説明】
1 胴体 2 エアターボラムジェットエンジン 21 圧縮機 22 タービン 23 ガス発生器 24 ミキサー 25 内部ハウジング 3 サイドインテーク 4 分岐流路 41 分岐ダクト 5 開閉機構 51 弁体 52 弁座 53 バネ 6 内部空気流路 7 保炎器 8 燃焼室 9 排気ノズル M 飛翔体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02K 7/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エアターボラムジェットエンジンを搭載
    している飛翔体であって、 ラム圧を利用してエンジン作動が可能な飛行速度域では
    胴体外部において、エアターボラムジェットエンジンの
    圧縮機への空気流路から分岐形成された外部空気流路に
    より燃焼室に空気が燃焼ガスの流れ方向に対して直角方
    向から直接供給されてなることを特徴とする飛翔体。
  2. 【請求項2】 エアターボラムジェットエンジンを搭載
    している飛翔体であって、 エアターボラムジェットエンジンの圧縮機に胴体外部か
    ら空気を供給している空気供給ダクトの胴体外部の部分
    から分岐され、先端が胴体の燃焼室に対応する位置に
    気を燃焼ガスの流れ方向に対して直角方向から供給する
    ように接合されて、空気流路を燃焼室に連通させている
    分岐ダクトを備え、前記分岐ダクトには圧縮機下流側の
    圧力が圧縮機上流側の圧力よりも低くなると開となる開
    閉機構が設けられてなることを特徴とする飛翔体。
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