JP2776026B2 - 混合燃焼器 - Google Patents

混合燃焼器

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JP2776026B2 JP2321683A JP32168390A JP2776026B2 JP 2776026 B2 JP2776026 B2 JP 2776026B2 JP 2321683 A JP2321683 A JP 2321683A JP 32168390 A JP32168390 A JP 32168390A JP 2776026 B2 JP2776026 B2 JP 2776026B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】
(産業上の利用分野) この発明は、例えば、飛翔体が飛翔推力を得るのに用
いるラムジェットエンジンの燃焼器として利用される混
合燃焼器に関するものである。 (従来の技術) 従来、上記した混合燃焼器としては、例えば、第3図
に示すものがある。 図に示す混合燃焼器51は、円筒状をなす燃焼室52の図
示左側の前端に、火炎を伴う燃料過多の燃焼ガスと外部
から流入する圧縮空気とを混合して生じた火炎流Aを当
該燃焼室52内に導く火炎流導入口53を同軸に接続してい
ると共に、図示右側の後端に、この燃焼室52に備えた図
示しない主燃料噴霧ノズルから内部に噴霧された主燃料
と前記火炎流Aとを混合して生じた燃焼ガス流Gを外部
に噴射するノズル54を同軸に備えている。 そして、この混合燃焼器51は、火炎流Aを火炎流導入
口53から燃焼室52内に導く際に、燃焼室52と火炎流導入
口53との接続部分に形成した段差52aの近傍の再循環域5
2bで循環流C1を生じさせると共に、火炎流導入口53の
後端部中心に図示のごとく設けた断面くさび形状をなす
フレームホルダ55の後側の再循環域55bで循環流C2を生
じさせ、これらの再循環域52b,55b内の各循環流C1,C2
に火炎をそれぞれ保存することによって、燃焼室52内で
の燃焼を安定させるようにしている。 このような構成の混合燃焼器としては、例えば、米国
特許第3,921,391号明細書に記載されたものがある。 (発明が解決しようとする課題) ところが、このような従来の混合燃焼器51にあって
は、例えば、この混合燃焼器51を備えたラムジェットエ
ンジンにより飛翔推力を得る飛翔体が高高度を飛行する
際には、外部から流入する圧縮空気の温度が低くなると
共に、総圧回復率の低下に伴って燃焼室52内での空気圧
力が低くなり(例えば、高度25Kmを2.5マッハで飛行す
るとき、温度は約220℃以下、圧力は絶対圧約0.3気圧以
下)、温度および圧力がさらに低くなると、燃料が炭化
水素系である場合には、燃焼を継続して行わせることが
困難になるという問題点があり、この問題点を解決する
ことが従来の課題であった。 (発明の目的) この発明は、上記した従来の課題に着目してなされた
もので、外部から流入する圧縮空気の温度および圧力が
低い場合であっても、安定した燃焼を継続して行わせる
ことが可能である混合燃焼器を提供することを目的とし
ている。
【発明の構成】
(課題を解決するための手段) この発明に係わる混合燃焼器は、外部から流入する圧
縮空気の主流に主燃料を噴霧して主混合流を生じさせる
主燃料噴霧ノズルを具備した燃焼室を備え、前記燃焼室
における主燃料噴霧ノズルの上流側に、前記圧縮空気か
らの主流から分岐して当該主流に沿って流れる圧縮空気
の支流にパイロット燃料を噴霧して可燃性混合流を生じ
させるパイロット燃料噴霧ノズルおよび前記可燃性混合
流を接触燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる触媒を
具備した着火装置を設け、前記着火装置で生じた高温の
燃焼ガスの輻射熱により前記主混合流を加熱可能に着火
装置を配置した構成としたことを特徴としており、この
混合燃焼器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。 ここで、混合燃焼器内に流入する圧縮空気が低温低圧
である場合、圧縮空気の温度を高めることのみによっ
て、燃焼を安定して行わせることができる。 上記混合燃焼器は、圧縮空気と主燃料との混合流の温
度を局部的に加熱して高温(約1000℃)とすることによ
って、燃焼の安定化を図ろうとするものである。 (発明の作用) この発明に係わる混合燃焼器では、外部から燃焼室に
流入する圧縮空気が低温低圧である場合であったとして
も、主燃料噴霧ノズルの上流側に配置した着火装置にお
いて、圧縮空気の主流から分かれた支流に対してパイロ
ット燃料噴霧ノズルからパイロット燃料を噴霧し、これ
により生じる可燃性混合流を触媒により接触燃焼させて
高温の燃焼ガスを発生させるようにしているので、圧縮
空気の主流と主燃料噴霧ノズルから噴霧される主燃料と
の主混合流は、着火装置で生じた高温の燃焼ガスの輻射
熱によって加熱されて燃焼することとなり、吹き消えが
生じることなく燃焼は継続するようになる。 (実施例) 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第1図および第2図はこの発明に係わる混合燃焼器の
一実施例を示しており、この実施例では、この発明に係
わる混合燃焼器を飛翔体の飛翔推力を発生するラムジェ
ットエンジンに適用した場合を例示する。 図に示すラムジェットエンジン21は、飛翔体20の尾部
(第2図右端部)に搭載されるようになっており、混合
燃焼器1とラムノズル22を備えている。 前記混合燃焼器1は、前端部に空気取入口23を有しか
つ後端にラムノズル22を接続した燃焼室2と、この燃焼
室2の内部に相対向して設けたステージ3,3と、このス
テージ3,3にそれぞれ複数個ずつ(この実施例では、2
個ずつ設けた)主燃料噴霧ノズル4,4を備えている。 これらの主燃料噴霧ノズル4,4は、燃焼室2に空気取
入口23を通して外部から流入する圧縮空気Qの主流QM
(第2図に一点鎖線で示す)に主燃料PMを噴霧して主
混合流を生じさせるものであって、圧縮空気Qの流れ方
向に対して並列に配置してあり、これらの主燃料噴霧ノ
ズル4,4の図示左側の各上流側には、着火装置10,10がそ
れぞれ設けてある。 この着火装置10は、第1図に示すように、ステージ3
に固定されるベース11と、このベース11に嵌合して圧縮
空気Qの主流QMに沿うダクト13を形成する整流カバー1
2を備えており、このダクト13に流入する圧縮空気Q
は、圧縮空気Qの主流QMから分岐して支流QB(第2図
に二点鎖線で示す)となって主流QMに沿って流れるよ
うになっている。 前記ベース11の上面の上流側端部には、ダクト13内に
流入して整流された圧縮空気Qの支流QBに対してパイ
ロット燃焼PRを噴霧することにより可燃性混合流を生
じさせるパイロット燃料噴霧ノズル14が設けてあると共
に、下流側には、触媒である白金海綿15を白金ネット16
で挾んで形成した触媒板17が、ダクト13内に突出した状
態で前記可燃性混合流の流れ方向に沿うようにして設け
てある。この場合、触媒板17の上流側端面には、グロー
プラグ18が隣接して設けてあり、このグローランプ18で
触媒板17を加熱して自己発熱が行われるようにしてあ
る。 この着火装置10は、ダクト13を流れる圧縮空気Qの支
流QBとパイロット燃料噴霧ノズル14から噴霧されるパ
イロット燃料PRとが混合して生じる前記可燃性混合流
(この実施例では燃料当量比が約0.5の可燃性混合流)
を触媒板17により接触燃焼させて高温(約1000℃)の燃
焼ガスを発生させるようになっており、この着火装置10
のダクト13の下流側端部を主燃料噴霧ノズル4に向けて
配置することによって、この着火装置10で生じる高温の
燃焼ガスの輻射熱Tにより、前記主混合流を加熱しそし
て燃焼させることができるようにしてある。 つまり、この混合燃焼器1は、空気取入口23を通して
外部から燃焼室2内に流入する圧縮空気Qが低温低圧で
あったとしても、着火装置10のダクト13内で発生させた
触媒の接触燃焼による高温の燃焼ガスの輻射熱Tによっ
て、主燃料噴霧ノズル4,4近傍の圧縮空気Qの主流QM
主燃料PMとの主混合流を加熱燃焼させるようにするこ
とにより、燃焼室2内において火炎の吹き消えが生じる
のを防止して、燃焼を継続して行わせることができるよ
うにしてある。 また、主燃料噴射ノズル4,4の各下流側には、略半管
状をなすフレームホルダ5,5がそれぞれ設けてあり、こ
れらのフレームホルダ5,5の下流側で形成される再循環
域内に生じる循環流に火炎を保存することによって、燃
焼室2内での燃焼をより安定したものとすることができ
るようにしてある。 このような構成の混合燃焼器1では、飛翔体20の速度
が上昇して、この混合燃焼器1を備えたラムジェットエ
ンジン21の作動域に到達すると、空気取入口23を通して
圧縮空気Qが燃焼室2内に流入し、この圧縮空気Qの一
部が着火装置10,10のダクト13,13内に流入して、圧縮空
気Qの主流QMから分岐した支流QBとなって流れる。 この着火装置10では、ダクト13内に流入して整流され
た圧縮空気Qの支流QBに、パイロット燃料噴霧ノズル1
4からパイロット燃料PRを噴霧することにより可燃性混
合流を生じさせるのに続いて、このラムジェットエンジ
ン21により飛翔推力を得る飛翔体20が低高度を飛行中
に、すなわち、ラムジェットエンジン21が作動する前
に、グロープラグ18による加熱によって自己発熱を開始
している触媒板17に、前記可燃性混合流を接触燃焼させ
ることによって高温の燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガ
スの輻射熱Tで、主燃料噴霧ノズル4,4から噴霧される
主燃料PMと圧縮空気Qの主流QMとの主混合流を加熱し
て燃焼させる。 このとき、圧縮空気Qが低温低圧であったとしても、
着火装置10のダクト13内で発生させた高温の燃焼ガスの
輻射熱Tで、前記主混合流を局部的に加熱するため、主
混合流は確実に燃焼する。そして、触媒板17は、自己発
熱を開始すると、グローランプ18への通電を中止しても
その発熱を継続することから、主混合流の連続した燃焼
がなされることとなり、燃焼室2内での燃焼は確実に継
続して行われることとなる。 次いで、主混合流が燃焼すると高温ガスが生じ、この
混合燃焼室1の後端に接続したラムノズル22から前記高
温ガスを外部に噴出させることにより、ラムジェットエ
ンジン21が推力を発生することとなる。 この間、フレームホルダ5,5では、その下流側の再循
環域内に生じる循環流に火炎を保存させているので、燃
焼室2内での燃焼はより安定したものとなる。
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明に係わる混合燃焼
器は、上記した構成としたから、外部から流入する圧縮
空気が低温低圧である場合でも、この圧縮空気と主燃料
との主混合流を着火装置の触媒の接触燃焼により生じた
高温の燃焼ガスの輻射熱によって加熱しそして燃焼させ
ることが可能であり、その結果、吹き消えが生じること
なく安定した燃焼を継続して行わせることができるとい
う極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係わる混合燃焼器の一実施例による
概略構成を示す部分破断斜視説明図、第2図は第1図の
混合燃焼器を備えたラムジェットエンジンを飛翔体に搭
載した状態を側面方向から概略的に示す説明図、第3図
は従来の混合燃焼器の概略構成を示す縦断面説明図であ
る。 1……混合燃焼器、2……燃焼室、4……主燃料噴霧ノ
ズル、10……着火装置、14……パイロット燃料噴霧ノズ
ル、15……白金海綿(触媒)、PM……主燃料、PR……
パイロット燃料、Q……圧縮空気、QB……圧縮空気の
支流、QM……圧縮空気の主流、T……輻射熱。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部から流入する圧縮空気の主流に主燃料
    を噴霧して主混合流を生じさせる主燃料噴霧ノズルを具
    備した燃焼室を備え、前記燃焼室における主燃料噴霧ノ
    ズルの上流側に、前記圧縮空気の主流から分岐して当該
    主流に沿って流れる圧縮空気の支流にパイロット燃料を
    噴霧して可燃性混合流を生じさせるパイロット燃料噴霧
    ノズルおよび前記可燃性混合流を接触燃焼させて高温の
    燃焼ガスを発生させる触媒を具備した着火装置を設け、
    前記着火装置で生じた高温の燃焼ガスの輻射熱により前
    記主混合流を加熱可能に着火装置を配置したことを特徴
    とする混合燃焼器。
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