JP2873013B2 - Scramjet engine ignition device - Google Patents
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- Plasma Technology (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラズマ化された作動流体を被燃焼流体が
超音速で通過する燃焼器内へ噴射し、着火及び燃焼を促
進させるようにしたスクラムジェットエンジンの着火装
置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention injects a working fluid that has been turned into plasma into a combustor in which a fluid to be burned passes at a supersonic speed to promote ignition and combustion. The present invention relates to an ignition device for a scramjet engine.
［従来の技術］ 一般に、その流速があまりにも速いため着火させるこ
とが困難といわれている超音速で流れる被燃焼流体を着
火させる技術として第９図に示すものが知られている。[Prior Art] The technique shown in FIG. 9 is known as a technique for igniting a fluid to be burned flowing at a supersonic speed, which is generally said to be difficult to ignite because its flow velocity is too high.
図示するように、空気が超音速で流れる燃焼器ａに
は、燃焼器ａ内に向けてプラズマ化された作動流体を噴
出するための着火ノズルｂが設けられている。着火ノズ
ルｂは、その内部にアーク発生手段としてのタングステ
ン陰極ｃ及び銅陽極ｄを有し、導入口ｆから供給された
作動流体をアーク放電によってプラズマ化し、噴射孔ｅ
から燃焼器ａ内へと噴出するものである。ここで、アー
ク放電によって加熱される陰極ｃ及び陽極ｄは、流入口
g,hから供給されて流出口i,jから排出される冷却水によ
って冷却される。この冷却水は、ノズル部を形成する陽
極ｄにおいてアーク柱を絞る熱ピンチ効果も発揮する。
このような着火ノズルｂの上流側には、燃料としての水
素を噴出する燃料噴射ノズルｋが設けられている。As shown in the figure, a combustor a in which air flows at a supersonic speed is provided with an ignition nozzle b for ejecting a working fluid that has been turned into plasma into the combustor a. The ignition nozzle b has a tungsten cathode c and a copper anode d as arc generating means inside thereof, and turns the working fluid supplied from the inlet f into plasma by arc discharge, and discharges the fuel through the injection hole e.
From the combustion chamber a. Here, the cathode c and the anode d heated by the arc discharge are connected to the inlet port.
Cooled by cooling water supplied from g and h and discharged from outlets i and j. This cooling water also exerts a thermal pinch effect of narrowing the arc column at the anode d forming the nozzle portion.
A fuel injection nozzle k for ejecting hydrogen as fuel is provided on the upstream side of the ignition nozzle b.
上記燃焼器ａ内を流れる超音速の被燃焼流体を着火さ
せるときは、まず、上記燃焼噴射ノズルｋから燃料であ
る水素を超音速空気流へ噴射して、この超高速空気流に
水素を混合させ超高速の混合流体（被燃焼流体）にす
る。そして、図示されないアルゴン，水素，窒素ボンベ
等からそれら単独、あるいはそれらを混合した状態の作
動流体として、作動流体の導入口ｆへ流入させ、着火ノ
ズルｂ内の陰極ｃと陽極ｄとに所要の電圧をかけアーク
を発生させ、この作動流体を超高温に加熱することによ
ってプラズマ状態にし、上記超音速の混合流体が流れる
燃焼器ａ内へ噴射させる。この際、上記プラズマを燃焼
器ａ内へ噴射するために所要の圧力を作動流体に加える
ことになるが、着火ノズルｂ内のプラズマ流路が先細ノ
ズル形状に成形されているため、燃焼器ａ内へ噴射され
るプラズマの噴射速度は音速以下に制限されることにな
る。When igniting a supersonic combustion fluid flowing in the combustor a, first, hydrogen as fuel is injected into the supersonic air flow from the combustion injection nozzle k, and hydrogen is mixed with the ultrahigh-speed air flow. To make a super high speed mixed fluid (combustible fluid). Then, a working fluid in a state of being used alone or in a mixed state from an argon, hydrogen, nitrogen cylinder or the like (not shown) flows into the inlet f of the working fluid, and the required working fluid is supplied to the cathode c and the anode d in the ignition nozzle b. An arc is generated by applying a voltage, and the working fluid is heated to an extremely high temperature to be in a plasma state, and is injected into the combustor a in which the supersonic mixed fluid flows. At this time, a required pressure is applied to the working fluid to inject the plasma into the combustor a. However, since the plasma flow path in the ignition nozzle b is formed into a tapered nozzle shape, the combustor a The injection speed of the plasma injected into the inside is limited to the speed of sound or less.
上述のようにプラズマ化された各種作動流体を、上記
混合流体が超音速で流れる燃焼器ａ内へ噴射することに
より、噴射されたプラズマの持つ熱・運動エネルギー及
び活性基発生に伴う化学反応促進効果により、超音速で
流れる混合流体の燃焼を促進させることができ、自発着
火させることができる。上記作動流体としてこれまで試
みられたアルゴン，水素，窒素の単独あるいはそれらの
混合気のうち、アルゴンと水素の混合気が効果があると
言われ用いられているのは、以下の理由による。水素は
プラズマ状態になれば、前述の燃焼促進効果が期待でき
るが、単独では固有の特性により、アークの発生及び安
定したアークの保持に大容量の電源トランスが必要とな
る。このため、単独では着火や燃焼促進効果は薄いが、
より小さな電源容量で安定したアークを発生・保持し得
る固有の特性をもつアルゴンとの混合がどうしても必要
となるのである。By injecting the various working fluids converted into plasma as described above into the combustor a in which the mixed fluid flows at a supersonic speed, heat and kinetic energy of the injected plasma and a chemical reaction accompanying the generation of active groups are promoted. By the effect, the combustion of the mixed fluid flowing at supersonic speed can be promoted, and spontaneous ignition can be performed. The mixture of argon and hydrogen among the single or mixed gas of argon, hydrogen and nitrogen which has been tried so far is said to be effective and used for the following reasons. If the hydrogen is in a plasma state, the above-described combustion promoting effect can be expected. However, due to its unique characteristics, a large-capacity power transformer is required for generating an arc and maintaining a stable arc. For this reason, the effect of promoting ignition and combustion by itself is weak,
It is absolutely necessary to mix with argon, which has a unique characteristic capable of generating and maintaining a stable arc with a smaller power supply capacity.
［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記のアルゴンと水素との混合気を作動流
体とした着火ノズルｂをスクラムジェットエンジンを備
えた超音速航空機用として用いると、作動流体の一部に
アルゴンを使用しているため、この航空機には作動流体
貯蔵用としてアルゴンボンベを搭載しなくてはならない
ことになり、機体重量が増大してしまうという問題があ
る。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, when the above-mentioned ignition nozzle b using a mixture of argon and hydrogen as a working fluid is used for a supersonic aircraft equipped with a scramjet engine, a part of the working fluid becomes argon. Therefore, this aircraft must be equipped with an argon cylinder for storing the working fluid, and there is a problem that the weight of the aircraft increases.
この点、大気中に豊富に存在する酸素もしくは空気そ
のものを作動流体に使用できれば、機体重量増大の原因
となる作動流体貯蔵用ボンベを搭載しなくてもよいこと
になる。なお、酸素プラズマもしくは空気プラズマの燃
焼促進効果は、前述のアルゴンと水素の混合気プラズマ
の燃焼促進効果とほぼ同等であると共に、酸素もしくは
空気は比較的低容量の電源で安定したアークの発生・保
持が行えることが知られている。In this regard, if oxygen or air itself, which is abundantly present in the atmosphere, can be used as the working fluid, it is not necessary to mount a working fluid storage cylinder that causes an increase in the weight of the machine. The effect of promoting the combustion of oxygen plasma or air plasma is substantially the same as the effect of promoting the combustion of the plasma of a mixture of argon and hydrogen described above, and oxygen or air generates a stable arc with a relatively low capacity power supply. It is known that holding can be performed.
しかし、これまで作動流体に酸素もしくは空気を使用
したものはなかった。その理由は、従来のプラズマジェ
ット着火装置においては、第９図に示すように、作動流
体をプラズマ化するためのアーク発生手段を構成する陰
極ｃに、タングステン電源を用いているため、作動流体
に酸素を含有する流体を用いると、タングステン電源が
短時間に著しく損耗し、アークが飛ばなくなりプラズマ
ジェットによる燃焼促進効果がほとんど発揮できず、着
火装置としての機能が発揮できないためである。However, there has been no device using oxygen or air as a working fluid. The reason is that, in the conventional plasma jet ignition device, as shown in FIG. 9, a tungsten power source is used for the cathode c constituting the arc generating means for converting the working fluid into plasma. If an oxygen-containing fluid is used, the tungsten power supply is significantly worn away in a short time, the arc does not fly, and the effect of promoting the combustion by the plasma jet is hardly exhibited, and the function as an ignition device cannot be exhibited.
また、従来のプラズマジェット着火装置においては、
第９図に示すように、上記着火ノズルｂ内のプラズマ流
路が先細ノズル形状に成形されているため、燃焼器ａ内
へ軸流状に噴射されるプラズマの噴射速度は音速以下に
制限されることになり、上記プラズマが燃焼器ａ内を超
音速で流れる被燃焼流体の流れに打ち勝って燃焼器ａ内
に深く入り込むことは制限されていた。従って、上記プ
ラズマと上記被燃焼流体との反応範囲を広げることが制
限され、プラズマによる被燃焼流体の燃焼促進効果を高
めることは制限されていた。In a conventional plasma jet ignition device,
As shown in FIG. 9, since the plasma flow path in the ignition nozzle b is formed in a tapered nozzle shape, the injection speed of the plasma axially injected into the combustor a is limited to a sound speed or less. That is, it is limited that the plasma overcomes the flow of the fluid to be burned flowing at a supersonic speed in the combustor a and enters the combustor a deeply. Therefore, the expansion of the reaction range between the plasma and the fluid to be burned is limited, and the enhancement of the effect of promoting the combustion of the fluid to be burned by the plasma is limited.
また、従来のプラズマジェット着火装置においては、
第９図に示すように、冷却水によって陰極ｃおよび陽極
ｄを冷却しているため、上述したプラズマ用のアルゴン
ガスボンベに加えて冷却水用の水タンクを航空機に搭載
しなくてはならず、機体重量が増大してしまう。In a conventional plasma jet ignition device,
As shown in FIG. 9, since the cathode c and the anode d are cooled by the cooling water, the water tank for the cooling water must be mounted on the aircraft in addition to the argon gas cylinder for plasma described above. The body weight increases.
以上の問題点を解決するために創案された本発明の目
的は、大気中に豊富に存在し容易に取り入れることがで
きる空気もしくは酸素を含有する流体を作動流体として
使用することができ、機体の軽量化を図ることができる
スクラムジェットエンジンの着火装置を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention, which has been devised to solve the above problems, is to use a fluid containing air or oxygen, which is abundant in the atmosphere and can be easily taken in, as a working fluid. It is an object of the present invention to provide a scramjet engine ignition device that can be reduced in weight.
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の第１の発明は、被
燃焼流体が超音速で通過するスクラムジェットエンジン
の燃焼器内に臨んで設けられた着火ノズル本体と、該着
火ノズル本体内に酸素を含有する作動流体を供給する作
動流体供給手段と、上記着火ノズル本体内にこれより噴
射される作動流体をプラズマ化するために設けられ、陰
極がその表面部に高融点酸化膜を促進形成する金属から
なり陽極が上記陰極を漏斗状に囲繞するように形成され
たアーク発生電極と、該アーク発生電極の陰極を支持す
る陰極ロッドおよび陽極内にそれぞれ設けられ各極を冷
却するための冷却通路と、上記作動流体供給手段から供
給された作動流体を上記冷却通路に導く導入通路と、該
導入通路を通って上記冷却通路から流出した作動流体に
旋回流を与える旋回リングと、該旋回リングで旋回流と
なった作動流体を上記アーク発生電極の陰極と陽極との
間に導く電極通路と、該電極通路から流出したプラズマ
化した作動流体を旋回流を保った状態で上記燃焼器内に
吹き出すノズルとを備えたものである。また上記ノズル
が、ラバルノズルによって構成されていてもよい。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides an ignition nozzle body provided facing a combustor of a scramjet engine through which a fluid to be burned passes at supersonic speed. A working fluid supply means for supplying a working fluid containing oxygen into the ignition nozzle body; and a working fluid supply means for converting the working fluid ejected into the ignition nozzle body into plasma, the cathode being provided on a surface portion thereof. An arc-generating electrode made of a metal that promotes the formation of a high-melting-point oxide film and having an anode formed so as to surround the cathode in a funnel shape; and a cathode rod and an anode provided in the cathode rod and the anode, respectively, for supporting the cathode of the arc-generating electrode. A cooling passage for cooling each pole, an introduction passage for guiding the working fluid supplied from the working fluid supply unit to the cooling passage, and flowing out of the cooling passage through the introduction passage. A swirling ring for applying a swirling flow to the working fluid, an electrode passage for guiding the working fluid swirled by the swirling ring between a cathode and an anode of the arc-generating electrode, and a plasma-driven operation flowing out of the electrode passage. A nozzle for blowing the fluid into the combustor while maintaining the swirling flow. Further, the nozzle may be configured by a Laval nozzle.
第２の発明は、被燃焼流体が超音速で通過するスクラ
ムジェットエンジンの燃焼器内に臨んで設けられた着火
ノズル本体と、該着火ノズル本体内に酸素を含有する作
動流体を供給する作動流体供給手段と、上記着火ノズル
本体内にこれより噴射される作動流体をプラズマ化する
ために設けられ、陰極がその表面部に高融点酸化膜を促
進形成する金属からなり陽極が上記陰極を漏斗状に囲繞
するように形成されたアーク発生電極と、該アーク発生
電極の陰極を支持する陰極ロッド内に形成された陰極冷
却通路と、上記作動流体供給手段から供給された作動流
体を分流して一部を上記陰極冷却通路に導き残りを上記
陰極ロッドの外側に導く分流通路と、該分流通路により
陰極ロッドの外側に導かれた作動流体に旋回流を与える
第１旋回リングと、該第１旋回リングで旋回流となった
作動流体をプラズマ化させるべく上記アーク発生電極の
陰極と陽極との間に導く電極通路と、該電極通路から流
出したプラズマ化した作動流体を旋回流を保ちつつ加速
させる第１ノズルと、上記分流通路で分流され陰極冷却
通路から流出した作動流体に第１旋回リングと同方向の
旋回流を与える第２旋回リングと、該第２旋回リングで
旋回流となったプラズマ化されていない作動流体を旋回
流を保ちつつ加速して上記第１ノズルの下流側に合流さ
せて上記燃焼室内に吹き出す第２ノズルとを備えたもの
である。また、上記第１乃至第２ノズルが、ラバルノズ
ルによって構成されていてもよい。A second invention provides an ignition nozzle main body provided facing a combustor of a scramjet engine through which a fluid to be burned passes at a supersonic speed, and a working fluid for supplying a working fluid containing oxygen into the ignition nozzle main body. A supply means for providing a working fluid to be sprayed into the ignition nozzle main body to be turned into plasma; a cathode made of a metal which promotes formation of a high melting point oxide film on its surface; An arc generating electrode formed so as to surround the cathode, a cathode cooling passage formed in a cathode rod for supporting a cathode of the arc generating electrode, and a working fluid supplied from the working fluid supply means. A shunt passage that guides a portion to the cathode cooling passage and guides the remainder to the outside of the cathode rod; a first slewing ring that provides a swirling flow to the working fluid guided to the outside of the cathode rod by the shunt passage; An electrode passage leading between the cathode and the anode of the arc generating electrode so that the working fluid turned into a swirl by the first swirl ring is turned into plasma, and the swirling flow is maintained by the working fluid that has turned into plasma from the electrode passage. A first nozzle for accelerating while accelerating, a second swirl ring for applying a swirl flow in the same direction as the first swirl to the working fluid diverted in the branch passage and flowing out of the cathode cooling passage, and a swirl flow by the second swirl ring And a second nozzle for accelerating the non-plasmaized working fluid while maintaining the swirling flow, joining the downstream side of the first nozzle, and blowing out into the combustion chamber. Further, the first and second nozzles may be constituted by Laval nozzles.
［作用］ 第１の発明にあっては、アーク発生電極の陰極にその
表面部に高融点酸化膜を促進形成する金属を用いたの
で、作動流体に大気中の空気やスクラムジェットエンジ
ンを備えた航空機に搭載されるロケットエンジンの液体
燃料としての酸素を用いることができる。よって、プラ
ズマ化させる作動流体専用のタンクが不要となり、機体
の軽量化を促進できる。すなわち、作動流体に酸素を含
有するガスを用いると、一般的にはアーク発生電極の陰
極が酸化によって損傷してアークの生成が不可能となり
やすいが、本発明の陰極にはその表面部に高融点酸化膜
を促進形成する金属が採用されているため、陰極の酸化
による損傷を回避でき、酸素を含有する作動流体を用い
ても長期間に亘って安定したアークを生成することがで
きる。[Operation] In the first invention, since the metal of the cathode of the arc generating electrode is a metal which promotes the formation of a high melting point oxide film on the surface thereof, the working fluid is provided with air in the atmosphere or a scramjet engine. Oxygen can be used as a liquid fuel for a rocket engine mounted on an aircraft. Therefore, a tank dedicated to the working fluid to be converted into plasma is not required, and the weight of the body can be reduced. That is, when a gas containing oxygen is used as the working fluid, the cathode of the arc generating electrode is generally liable to be damaged by oxidation, making it impossible to generate an arc. Since the metal that promotes the formation of the melting point oxide film is employed, damage due to oxidation of the cathode can be avoided, and a stable arc can be generated for a long period of time even when a working fluid containing oxygen is used.
また、第１の発明にあっては、作動流体をまずアーク
発生電極の陰極および陽極の冷却通路に流して各極を冷
却した後に電極通路を介して陰極と陽極との間に導いて
プラズマ化させるようにしているので、最終的にプラズ
マ化される作動流体がプラズマ化に先立ってアーク発生
電極の冷却ガスとしても兼用されることになる。この結
果、冷却ガス専用の貯蔵タンクが不要となり、前述した
作動流体専用タンクの省略とも相俟って、スクラムジェ
ットを備えた航空機の軽量化を更に推進できる。Further, in the first invention, the working fluid is first passed through the cooling passages of the cathode and the anode of the arc generating electrode to cool the respective electrodes, and then guided between the cathode and the anode through the electrode passage to form a plasma. Therefore, the working fluid that is finally turned into plasma is also used as a cooling gas for the arc-generating electrode prior to turning into plasma. As a result, a storage tank dedicated to the cooling gas is not required, and in combination with the omission of the tank dedicated to the working fluid, the weight of the aircraft equipped with the scramjet can be further promoted.
また、燃焼器内に吹き出されるプラズマジェットは、
旋回リングによって旋回流となった状態でノズルから吹
き出されるので、噴射軸方向の噴射速度は変わらないも
のの周方向の旋回運動エネルギによってエネルギー密度
が高まり、燃焼器内を超音速で流れる被燃焼流体への貫
通力が大きくなる。このため、ノズルから噴射されたプ
ラズマジェットの被燃焼流体への反応領域が広がり、プ
ラズマジェットによる燃焼促進効果が大幅に向上し、従
来、被燃焼流体が着火し得なかった低温域での着火が可
能となる。The plasma jet blown into the combustor is
Since the jet is blown out from the nozzle in a swirling flow by the swirling ring, the injection speed in the injection axis direction does not change, but the energy density is increased by the circumferential kinetic energy in the circumferential direction, and the fluid to be burned flowing at supersonic speed in the combustor The penetration force into For this reason, the reaction region of the plasma jet injected from the nozzle with the fluid to be burned is widened, and the effect of promoting the combustion by the plasma jet is greatly improved, and ignition in a low temperature region where the fluid to be burned could not be ignited conventionally. It becomes possible.
また、プラズマ化された作動流体を最終的に燃焼器内
に噴出するノズルにラバルノズルを用いれば、上記ノズ
ルから噴射されるプラズマ流は、所要の圧力が加えられ
れば、その運動エネルギーが非常に大きい超音速流とな
るため、燃焼器内を超音速で流れる被燃焼流体の流れに
打ち勝って充分深く入り込み、上記燃焼促進効果を更に
高めることになる。In addition, if a Laval nozzle is used as the nozzle that finally ejects the working fluid that has been turned into plasma into the combustor, the kinetic energy of the plasma flow ejected from the nozzle is extremely large when the required pressure is applied. The supersonic flow overcomes the flow of the fluid to be burned flowing at a supersonic speed in the combustor and penetrates sufficiently deeply to further enhance the combustion promoting effect.
次に、第２の発明にあっては、ノズル本体に供給され
る作動流体を分流通路で分流し、その一部を陰極冷却通
路に導いて陰極の冷却用ガスとして用い、残りを電極通
路を介して陰極と陽極との間に導いてプラズマ化させる
ようにしたので、プラズマ化される作動流体の圧損が小
さくなる。すなわち、作動流体を分流してその一部を専
ら陰極の冷却用ガスとし、残りを専らプラズマ化するよ
うにしているので、プラズマ化される作動流体は、陰極
の冷却のために複雑に折り返された冷却通路を通ること
なく直接アーク発生電極の陰極と陽極との間に導かれる
こととなり、圧損が小さくなって最終的に燃焼室へ吹き
出されるときの噴出軸方向の噴出力が大きくなる。Next, in the second invention, the working fluid supplied to the nozzle body is divided in the branch passage, a part of which is guided to the cathode cooling passage and used as a cathode cooling gas, and the rest is used in the electrode passage. Is formed between the cathode and the anode through the interface to generate plasma, so that the pressure loss of the working fluid to be converted into plasma is reduced. That is, since the working fluid is diverted, a part of the working fluid is exclusively used as a cooling gas for the cathode, and the rest is exclusively used for plasma, the working fluid to be plasma is folded back in a complicated manner for cooling the cathode. It is led directly between the cathode and anode of the arc-generating electrode without passing through the cooling passage, so that the pressure loss is reduced and the injection power in the direction of the injection axis when finally blown into the combustion chamber is increased.
また、第２の発明にあっては、分流通路によってプラ
ズマ化すべく分流された作動流体は、第１旋回リングで
旋回されてプラズマ化された後に第１ノズルで旋回流を
保ったまま加速され、他方、陰極を冷却すべく分流され
た作動流体は、陰極冷却通路を通った後に第２旋回リン
グで旋回され第２ノズルで旋回流を保ったまま加速さ
れ、プラズマ化されることなく上記第１ノズルの下流側
に合流される。この結果、第１ノズルから吹き出された
旋回プラズマ流（前段で述べたように吹き出されるまで
の通路内の圧損が小さいため燃焼室への噴出力が大き
い）は、第２ノズルから吹き出されたプラズマ化されて
いない旋回流によって旋回力が強められる。よって、燃
焼室内に吹き出されるプラズマジェットは、強力な二重
旋回となってそのエネルギー密度が高まり、燃焼器内を
超音速で流れる被燃焼流体への貫通力が大きくなり、着
火領域が更に低温側に広がる。In the second aspect, the working fluid diverted to be converted into plasma by the branch passage is swirled by the first swirl ring and turned into plasma, and then accelerated by the first nozzle while maintaining the swirling flow. On the other hand, the working fluid diverted to cool the cathode is swirled by the second swirling ring after passing through the cathode cooling passage, accelerated by the second nozzle while maintaining the swirling flow, and is not converted into plasma without being turned into plasma. Merges downstream of one nozzle. As a result, the swirling plasma flow blown out from the first nozzle (as described in the preceding paragraph, the pressure loss in the passage until blown out is small, so that the injection output to the combustion chamber is large) is blown out from the second nozzle. The swirling force is strengthened by the swirling flow that is not turned into plasma. Therefore, the plasma jet blown into the combustion chamber becomes a powerful double swirl, the energy density increases, the penetration force into the fluid to be burned flowing at supersonic speed in the combustor increases, and the ignition region is further cooled. Spread to the side.
また、第１乃至第２ノズルにラバルノズルを用いれ
ば、前述した第１の発明と同様の作用効果が得られる。When a Laval nozzle is used as the first and second nozzles, the same operation and effect as those of the first aspect can be obtained.
［実施例］ 第１の発明の一実施例を図１〜図３に示す。Embodiment An embodiment of the first invention is shown in FIGS.
第１図に示すように、スクラムジェットエンジンの燃
焼器１は、断面矩形の筒体状のハウジングによって区画
形成された燃焼室２と、この燃焼室２の一端開口部に連
設され、超高速で空気を供給する通路３とから主に構成
されている。燃焼室２には、燃料として水素を噴射する
ための燃料噴射ノズル５が千鳥状に相対向するように臨
んで設けられ、通路３には、プラズマジェット着火装置
４が設けられている。この構成によれば、通路３から供
給された空気Ａと燃焼室２から供給される水素とが燃焼
室２内で混合されて被燃焼流体として流れる。なお、上
記着火装置４は、燃料噴射ノズル５の下流側に設けても
よい。As shown in FIG. 1, a combustor 1 of a scramjet engine is provided with a combustion chamber 2 defined by a cylindrical housing having a rectangular cross section and an opening at one end of the combustion chamber 2. And a passage 3 for supplying air. A fuel injection nozzle 5 for injecting hydrogen as a fuel is provided in the combustion chamber 2 so as to face in a staggered manner, and a plasma jet ignition device 4 is provided in the passage 3. According to this configuration, the air A supplied from the passage 3 and the hydrogen supplied from the combustion chamber 2 are mixed in the combustion chamber 2 and flow as a fluid to be burned. The ignition device 4 may be provided on the downstream side of the fuel injection nozzle 5.
上記着火装置４は、第２図に示すように、噴出口19が
空気Ａが超音速で通過する燃焼器１の上記通路３内に臨
んで設けられた着火ノズル本体６と、この着火ノズル本
体６内に酸素を含有する作動流体を供給する作動流体供
給手段７と、上記着火ノズル本体６内にこれにより噴射
される作動流体をプラズマ化するために設けられたアー
ク発生電極８と、このアーク発生電極８によりプラズマ
化される作動流体に旋回流を与える旋回リング25とを有
している。As shown in FIG. 2, the ignition device 4 includes an ignition nozzle main body 6 provided with an injection port 19 facing the passage 3 of the combustor 1 through which the air A passes at a supersonic speed. A working fluid supply means 7 for supplying a working fluid containing oxygen into the ignition nozzle 6; an arc generating electrode 8 provided in the ignition nozzle body 6 to convert the working fluid injected thereby into plasma; And a swirling ring 25 for giving a swirling flow to the working fluid to be plasmatized by the generating electrode 8.
着火ノズル本体６は、その噴出口19が燃焼器１の通路
３に臨んで取付けられた筒体状のノズルケーシング10に
よって区画形成されている。このノズルケーシング10内
には、軸芯部に軸方向に所定の長さ延出され、上記アー
ク発生電極８の陰極12を支持する円柱形状の陰極ロッド
11が設けられている。この陰極ロッド11の先端部には、
その表面部に高融点酸化膜を促進形成する金属、例えば
ハフニウムによって成形された陰極12が設けられてい
る。なお、陰極12は、ハフニウムと同様の特性を持つジ
ルコニウム，レニウム，イットリウム等を単体あるいは
それらを複合材にして用いて成形しても良い。The ignition nozzle body 6 is defined by a cylindrical nozzle casing 10 whose ejection port 19 faces the passage 3 of the combustor 1. Inside the nozzle casing 10, a cylindrical cathode rod extending a predetermined length in the axial direction to the shaft core and supporting the cathode 12 of the arc generating electrode 8.
11 are provided. At the tip of this cathode rod 11,
A cathode 12 formed of a metal for promoting the formation of a high melting point oxide film, for example, hafnium is provided on the surface thereof. The cathode 12 may be formed by using zirconium, rhenium, yttrium, or the like having the same characteristics as hafnium alone or as a composite material.
陰極12の外方には、陰極12を漏斗状に囲繞するように
形成されたアーク発生電極８の陽極13が設けられてい
る。これら陰極12と陽極13との間隙には、噴出通路14を
通って作動流体が供給されるようになっている（後に詳
述する）。噴出通路14は、後述する旋回リング25を挟ん
で上流側の通路15と下流側の電極通路14aとからなって
いる。上流側の通路15は、陰極ロッド11の長手方向に沿
って所定の長さを有し、陰極ロッド11の外周部を囲繞し
て横断面がリング状となっている。下流側の電極通路14
aは、旋回リング25で旋回流となった作動流体を上記陰
極12と陽極13との間に導き、噴射ノズル16から吹き出さ
せるものである。Outside the cathode 12, an anode 13 of the arc generating electrode 8 formed so as to surround the cathode 12 in a funnel shape is provided. A working fluid is supplied to the gap between the cathode 12 and the anode 13 through the ejection passage 14 (described in detail later). The ejection passage 14 includes an upstream passage 15 and a downstream electrode passage 14a with a swirl ring 25 described later interposed therebetween. The upstream passage 15 has a predetermined length along the longitudinal direction of the cathode rod 11, and has a ring-shaped cross section surrounding the outer periphery of the cathode rod 11. Downstream electrode passage 14
a guides the working fluid, which has been swirled by the swirling ring 25, between the cathode 12 and the anode 13 and blows it out from the injection nozzle 16.
即ち、上記陰極ロッド11には、その外周部にリング状
の通路15を形成するための筒体状のブロック17が設けら
れている。また、上記筒体状のブロック17の下端部に
は、上記陰極ロッド11を所定の間隙を隔てて漏斗状に囲
繞するように陽極13が連設され、陰極12と陽極13との間
に電極通路14aが形成されている。そして、電極通路14a
の下流側乃至出口側には、アーク発生電極８によって生
成されたブラズマジェットを加速して噴射するための噴
射ノズル16が設けられる。この実施例にあっては、噴射
ノズル16は、陽極13を形成する陽極ブロック18に一体的
に形成され、その噴出口19が燃焼器１内に臨むように構
成されている。That is, the cathode rod 11 is provided with a cylindrical block 17 for forming a ring-shaped passage 15 on the outer peripheral portion thereof. At the lower end of the cylindrical block 17, an anode 13 is continuously provided so as to surround the cathode rod 11 in a funnel shape with a predetermined gap therebetween, and an electrode is provided between the cathode 12 and the anode 13. A passage 14a is formed. Then, the electrode passage 14a
An injection nozzle 16 for accelerating and jetting a plasma jet generated by the arc generating electrode 8 is provided on the downstream side or the outlet side of the nozzle. In this embodiment, the injection nozzle 16 is formed integrally with an anode block 18 forming the anode 13, and the injection nozzle 19 is configured to face the inside of the combustor 1.
上記噴出通路14の上流側には、作動流体を供給するた
めの作動流体供給手段７が接続されている。作動流体供
給手段７から供給された作動流体は、上記アーク発生電
極８の陰極12及び陽極13を冷却した後、上記噴出通路14
に導かれてノズル16から噴射されるようになっている。
具体的には、上記陰極ロッド11の内部には、作動流体供
給手段７に接続された導入通路としての供給管21が陰極
12の反対側から挿入されており、供給管21と陰極ロッド
11との間に軸方向に沿って冷却通路20が形成されてい
る。この構成によれば、供給管21を通って陰極ロッド11
内に供給された作動流体は、供給管21の出口部にて折り
返されて上記冷却通路20を通過し、陰極12を含む陰極ロ
ッド11を冷却する。A working fluid supply means 7 for supplying a working fluid is connected to the upstream side of the ejection passage 14. The working fluid supplied from the working fluid supply means 7 cools the cathode 12 and the anode 13 of the arc generating electrode 8, and then cools the ejection passage 14.
To be ejected from the nozzle 16.
Specifically, a supply pipe 21 as an introduction passage connected to the working fluid supply means 7 is provided inside the cathode rod 11.
12 is inserted from the opposite side, the supply tube 21 and the cathode rod
A cooling passage 20 is formed between the cooling passage 11 and the cooling passage 11 in the axial direction. According to this configuration, the cathode rod 11 passes through the supply pipe 21.
The working fluid supplied to the inside is turned back at the outlet of the supply pipe 21 and passes through the cooling passage 20 to cool the cathode rod 11 including the cathode 12.
他方、陽極13を形成する陽極ブロック18内には、冷却
通路22が形成されている。冷却通路22には、上記冷却通
路20を通過した作動流体を導くための作動流体通路23が
接続されている。冷却通路22の出口部には、陽極ブロッ
ク18と熱交換して陽極13を冷却した後の作動流体を、上
記噴出通路14に導入するための作動流体通路24が接続さ
れている。On the other hand, a cooling passage 22 is formed in the anode block 18 forming the anode 13. A working fluid passage 23 for guiding the working fluid that has passed through the cooling passage 20 is connected to the cooling passage 22. A working fluid passage 24 for introducing the working fluid after cooling the anode 13 by heat exchange with the anode block 18 to the jet passage 14 is connected to an outlet of the cooling passage 22.
上記噴出通路14には、作動流体を陰極ロッド11の軸廻
りに旋回させつつアーク発生電極８の陰極12と陽極13と
の間に供給するための旋回リング25が設けられている。
旋回リング25は、第３図に示すように上記陰極ロッド11
に嵌合されたリング体26から構成される。リング体26に
は、軸線方向に傾斜した通孔27がその周方向に沿って所
定間隔を隔てて複数個形成されている。この構成によれ
ば、噴出通路14内に導入された作動流体は、通孔27を通
って陰極ロッド11の軸廻りに旋回され、電極通路14aを
通って陰極12と陽極13との間に導かれてプラズマ化され
た後、ノズル16から燃焼器１内に噴出されることにな
る。The jet passage 14 is provided with a swirl ring 25 for supplying the working fluid between the cathode 12 and the anode 13 of the arc generating electrode 8 while swirling the working fluid around the axis of the cathode rod 11.
The swivel ring 25 is connected to the cathode rod 11 as shown in FIG.
And a ring body 26 fitted to it. A plurality of through holes 27 inclined in the axial direction are formed in the ring body 26 at predetermined intervals along the circumferential direction. According to this configuration, the working fluid introduced into the ejection passage 14 is swirled around the axis of the cathode rod 11 through the through hole 27, and is guided between the cathode 12 and the anode 13 through the electrode passage 14a. After it is turned into plasma, it is ejected from the nozzle 16 into the combustor 1.
以上の構成からなる本実施例の作用について述べる。 The operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
第１図に示す燃焼器１内を超音速で流れる空気Ａと、
燃料噴射ノズル５から噴射された燃料（水素）とが混合
された超音速の被燃焼流体は、次のようにして着火され
る。Air A flowing at a supersonic speed in the combustor 1 shown in FIG.
The supersonic burned fluid mixed with the fuel (hydrogen) injected from the fuel injection nozzle 5 is ignited as follows.
先ず、第２図に示すように、作動流体供給手段７から
酸素を含有する作動流体が、着火ノズル本体４の噴出通
路14に高圧で供給される。供給手段７からの作動流体
は、供給管21,冷却通路20,通路23,冷却通路22,通路24を
通って、噴出通路14に流入する。この際、冷却通路20及
び22を通過することにより、アーク発生電極８の陰極12
及び陽極13が作動流体によって冷却される。その後、噴
出通路14内に導入された酸素を含有する作動流体は、旋
回リング25により陰極ロッド11の軸廻りの旋回流とな
り、電極通路14aを通ってアーク発生電極８の陰極12と
陽極13との間に導かれてプラズマ化され、更に噴射ノズ
ル16により加速されてプラズマジェットとして燃焼器１
内に噴射される。First, as shown in FIG. 2, a working fluid containing oxygen is supplied from the working fluid supply means 7 to the ejection passage 14 of the ignition nozzle body 4 at a high pressure. The working fluid from the supply means 7 flows into the ejection passage 14 through the supply pipe 21, the cooling passage 20, the passage 23, the cooling passage 22, and the passage 24. At this time, by passing through the cooling passages 20 and 22, the cathode 12 of the arc generating electrode 8 is formed.
And the anode 13 is cooled by the working fluid. Thereafter, the working fluid containing oxygen introduced into the ejection passage 14 becomes a swirling flow around the axis of the cathode rod 11 by the swirling ring 25, and passes through the electrode passage 14a to the cathode 12 and the anode 13 of the arc-generating electrode 8. Is introduced into a plasma, and is further accelerated by an injection nozzle 16 to form a plasma jet as a plasma jet.
Injected into.
なお、旋回リング25によって強力に旋回される作動流
体は、その中心部がプラズマが発生しやすい電離イオン
状態となるため、アーク発生電極８によってプラズマ化
されやすい。燃焼器１内に噴射されたプラズマジェット
は、プラズマジェットのもつ熱エネルギー，運動エネル
ギー及び活性基発生に伴う化学反応促進効果により、燃
焼器１内を超音速で流れる空気と水素とが混合された被
燃焼流体の燃焼を促進させ、着火を可能にし得る。The working fluid that is strongly swirled by the swirling ring 25 is easily ionized into plasma by the arc generating electrode 8 because its central portion is in an ionized ion state in which plasma is easily generated. In the plasma jet injected into the combustor 1, air and hydrogen flowing at a supersonic speed in the combustor 1 were mixed due to the thermal energy, kinetic energy, and chemical reaction promoting effect of the active group generated by the plasma jet. It may promote combustion of the fluid to be burned and allow ignition.
ここで、作動流体に酸素を含有するガスを用いると、
一般的にはアーク発生電極８の陰極12が酸化によって損
傷してアークの生成が不可能となりやすいが、本陰極12
にはその表面部に高融点酸化膜を促進形成するハフニウ
ム等の金属を用いているため、酸素を含有する流体を作
動流体として用いてこれを通過させても、陰極12の表面
に高融点の酸化ハフニウム膜が促進形成されてこれによ
って陰極12が防護され、高熱を発生するアークによって
陰極12が損傷されることがない。Here, when a gas containing oxygen is used for the working fluid,
In general, the cathode 12 of the arc generating electrode 8 is liable to be damaged by oxidation, making it impossible to generate an arc.
Since a metal such as hafnium that promotes the formation of a high-melting oxide film is used on the surface thereof, even if an oxygen-containing fluid is used as a working fluid and is passed therethrough, the surface of the cathode 12 has a high melting point. A hafnium oxide film is promoted to protect the cathode 12 so that the arc generating high heat does not damage the cathode 12.
従って作動流体に酸素を含有した流体を用いても長時
間、安定したプラズマジェットを噴射できる。よって、
作動流体に、大気中の空気やスクラムジェットエンジン
を備えた航空機に搭載されるロケットエンジンの液体燃
料としての酸素を用いることができ、プラズマ化させる
作動流体専用のタンクが不要となり、機体の軽量化を推
進できる。なお、上記の酸素を含有した作動流体として
空気または酸素を用いても、上記アーク発生電極８によ
りプラズマ化された空気プラズマ及び酸素プラズマは、
燃焼促進効果が大きいといわれているアンゴンと水素と
の混合気プラズマと、ほぼ同等の燃焼促進効果を発揮す
る。Therefore, a stable plasma jet can be ejected for a long time even if a fluid containing oxygen is used as the working fluid. Therefore,
The working fluid can be air in the atmosphere or oxygen as the liquid fuel of a rocket engine mounted on an aircraft equipped with a scramjet engine.This eliminates the need for a dedicated tank for the working fluid to be converted into plasma, thus reducing the weight of the aircraft. Can be promoted. In addition, even if air or oxygen is used as the working fluid containing oxygen, the air plasma and the oxygen plasma generated by the arc generating electrode 8 are
It has almost the same combustion promoting effect as plasma of a mixture of Angon and hydrogen, which is said to have a large combustion promoting effect.
また、本着火装置においては、作動流体をまずアーク
発生電極８の陰極12の冷却通路20および陽極13の冷却通
路22に流して各極を冷却した後に陰極12と陽極13との間
に導いてプラズマ化させるようにしているので、最終的
にプラズマ化される作動流体がプラズマ化に先立ってア
ーク発生電極８の冷却ガスとしても兼用されることにな
る。この結果、冷却ガス専用の貯蔵タンクが不要とな
り、前述した作動流体専用タンクの省略とも相俟って、
スクラムジェットを備えた航空機の軽量化を更に推進で
きる。Further, in the present ignition device, the working fluid is first passed through the cooling passage 20 of the cathode 12 of the arc generating electrode 8 and the cooling passage 22 of the anode 13 to cool the respective electrodes, and then guided between the cathode 12 and the anode 13. Since the plasma is used, the working fluid finally converted into plasma is also used as a cooling gas for the arc generating electrode 8 prior to the formation of plasma. As a result, a storage tank dedicated to the cooling gas becomes unnecessary, and in combination with the omission of the tank dedicated to the working fluid described above,
It is possible to further reduce the weight of an aircraft equipped with a scrum jet.
また、燃焼器１内に吹き出されるプラズマジェット
は、旋回リング25によって旋回流となった状態でノズル
16から吹き出されるので、噴射軸方向の噴射速度は変わ
らないものの周方向の旋回運動エネルギによってエネル
ギー密度が高まり、燃焼器１内を超音速で流れる被燃焼
流体への貫通力が大きくなる。すなわち、ノズル16から
旋回流として噴射されるプラズマジェットは、超音速で
流れる被燃焼流体の流れに打ち勝って燃焼器１内に十分
な深さで入り込む。このため、プラズマジェットと被燃
焼流体との反応領域が広がり、プラズマによる燃焼促進
効果が大幅に向上し、従来、被燃焼流体が着火し得なか
った低温域での着火が可能となる。Further, the plasma jet blown into the combustor 1 is swirled by the swirl ring 25 in the state of the nozzle.
Since the fuel is blown out from 16, the injection speed in the injection axial direction does not change, but the energy density is increased by the circumferential kinetic energy, and the penetration force to the fluid to be burned flowing at supersonic speed in the combustor 1 is increased. That is, the plasma jet injected as a swirling flow from the nozzle 16 overcomes the flow of the fluid to be burned flowing at a supersonic speed and enters the combustor 1 with a sufficient depth. For this reason, the reaction region between the plasma jet and the fluid to be burned is widened, and the effect of promoting the combustion by the plasma is greatly improved.
本着火装置による着火促進効果を第４図に示す。図
中、一点鎖線で示すＨおよびＬは、本着火装置を用いず
にラム圧のみによって自発着火させた場合の着火限界線
を示し、実線で示すＨ′およびＬ′は、ラム圧に加え本
着火装置からのプラズマジェットによって被燃焼流体を
活性化させた場合の着火限界線を示す。図示するよう
に、本着火装置を用いることにより、従来、超音速で流
れる被燃焼流体（空気と水素の混合流体）が自発着火し
得なかった低音域での着火が可能となり、着火可能な温
度の領域が低温側に大きく広がることになる。FIG. 4 shows the effect of promoting ignition by the present ignition device. In the figure, H and L indicated by alternate long and short dash lines indicate the ignition limit lines when the ignition is performed only by the ram pressure without using the ignition device, and H 'and L' indicated by the solid lines indicate the ignition pressure in addition to the ram pressure. 3 shows an ignition limit line when a fluid to be burned is activated by a plasma jet from an ignition device. As shown in the figure, by using the present ignition device, it is possible to ignite in a low sound range where the fluid to be burned (mixed fluid of air and hydrogen) that has flown at a supersonic speed could not ignite spontaneously. Region greatly spreads to the low temperature side.
また、プラズマ化された作動流体を最終的に燃焼器１
内に噴出するノズル16にラバルノズルを用いれば、上記
ノズル16を通過するプラズマ流は、所要の圧力が加えら
れれば、その運動エネルギーが非常に大きい超音速流と
なるため、燃焼器１内を超音速で流れる被燃焼流体の流
れに打ち勝って充分深く入り込み、上記燃焼促進効果が
更に高まることになる。In addition, the working fluid that has been turned into plasma is finally
If a Laval nozzle is used as the nozzle 16 that jets into the inside, the plasma flow passing through the nozzle 16 becomes a supersonic flow whose kinetic energy is very large when a required pressure is applied. The flow of the fluid to be burned flowing at the sonic speed can be overcome and penetrated sufficiently deeply to further enhance the combustion promoting effect.
次に、第２の発明の実施例を第５図、第６図及び第７
図に示す。Next, an embodiment of the second invention will be described with reference to FIGS.
Shown in the figure.
第５図に示すように、この着火装置４の着火ノズル本
体６は、前実施例と同様に、被燃焼流体が超音速で流れ
るスクラムジェットエンジンの燃焼器１にその噴出口が
臨むように、燃焼器１に取り付けられている（図１参
照）。着火ノズル本体６には、作動流体供給手段として
の作動流体供給管７が設けられている。作動流体供給管
７は、上記ノズル本体６内に酸素を含有する作動流体を
供給する。上記供給管７には、分流通路7aが接続され、
作動流体が２つに分流されるようになっている。分流通
路7aで分流された作動流体は、その一部が管21aを通っ
て陰極ロッド11内に形成された陰極冷却通路20に導か
れ、残りが管28を通って陰極ロッド11の外側の噴出通路
14に導かれるようになっている。As shown in FIG. 5, the ignition nozzle main body 6 of the ignition device 4 is, as in the previous embodiment, arranged so that the ejection port faces the combustor 1 of the scramjet engine in which the fluid to be burned flows at supersonic speed. It is attached to the combustor 1 (see FIG. 1). The ignition nozzle main body 6 is provided with a working fluid supply pipe 7 as working fluid supply means. The working fluid supply pipe 7 supplies a working fluid containing oxygen into the nozzle body 6. A branch passage 7a is connected to the supply pipe 7,
The working fluid is divided into two. A part of the working fluid diverted in the diverting passage 7a is led to the cathode cooling passage 20 formed in the cathode rod 11 through the tube 21a, and the rest is passed through the tube 28 to the outside of the cathode rod 11. Ejection passage
It is led to 14.
分流通路7aから管28を通り陰極ロッド11の外側の噴出
通路14に導かれる作動流体は、第１旋回リング29によっ
て旋回流となる。第１旋回リング29は、陰極ロッド11が
取り付けられるブロック17に装着されており、第６図に
示すように、陰極ロッド11を噴出通路14の隙間を隔てて
囲繞するように円環状に形成されている。第１旋回リン
グ29には、接線方向に所定の角度で傾斜した複数の通孔
30が形成されている。第１旋回リング29の外周部には、
これを囲繞するようにリング状のヘッダー室31が形成さ
れている。ヘッダー室31は、上記通路28から導かれた作
動流体を一旦受け止め、噴出通路14内に旋回渦流として
導入するものである。The working fluid guided from the branch passage 7a to the ejection passage 14 outside the cathode rod 11 through the tube 28 is swirled by the first swirl ring 29. The first swivel ring 29 is mounted on the block 17 to which the cathode rod 11 is attached, and is formed in an annular shape so as to surround the cathode rod 11 with a gap between the ejection passages 14 as shown in FIG. ing. The first swing ring 29 has a plurality of through holes inclined at a predetermined angle in a tangential direction.
30 are formed. On the outer peripheral portion of the first turning ring 29,
A ring-shaped header chamber 31 is formed so as to surround this. The header chamber 31 temporarily receives the working fluid guided from the passage 28 and introduces it into the ejection passage 14 as a swirling vortex.
第１旋回リング29により旋回流となって噴出通路14に
流入した作動流体は、陰極12と陽極13との間に形成され
た電極通路14aを通り、このときプラズマ化される。陰
極12は、上記陰極ロッド11の先端部に取り付けられ、前
実施例と同様にその表面部に高融点酸化膜を促進形成す
る金属（ハフニウム等）から成形されている。陽極13
は、陰極12を漏斗状に囲繞するように形成されている。
これら陰極12と陽極13とによってアーク発生電極８を構
成する。このアーク発生電極８によってプラズマ化され
た作動流体は、陽極ブロック18に形成された第１ノズル
16aを通過し、その際旋回流を保ちつつ加速される。The working fluid flowing into the ejection passage 14 as a swirling flow by the first swirling ring 29 passes through the electrode passage 14a formed between the cathode 12 and the anode 13 and is turned into plasma at this time. The cathode 12 is attached to the tip of the cathode rod 11, and is formed of a metal (hafnium or the like) which promotes the formation of a high melting point oxide film on the surface thereof as in the previous embodiment. Anode 13
Are formed so as to surround the cathode 12 in a funnel shape.
The arc generating electrode 8 is constituted by the cathode 12 and the anode 13. The working fluid converted into plasma by the arc generating electrode 8 is supplied to a first nozzle formed on the anode block 18.
Passing 16a, it is accelerated while maintaining a swirling flow.
他方、上記分流通路7aから管21aを流れた作動流体
は、陰極ロッド11内に形成された陰極冷却通路20に導か
れる。陰極冷却通路20は、有底筒体状に形成された陰極
ロッド11内に上記管21aを挿入することにより、管21aと
ロッド11との間に形成される。陰極冷却通路20を通過し
た作動流体は、陰極12と陰極ロッド11とを冷却した後、
通路35を通って吹出ヘッダー室34に導かれる。吹出ヘッ
ダー室34は、ノズルケーシング６と第２旋回リング32と
の間に形成される。第２旋回リング32は、第７図に示す
ように、第１旋回リング29と同様に接線方向に傾斜した
吹出通孔33がその周方向に所定の間隔を隔てて形成され
ている。第２旋回リング32の吹出通孔33を通って旋回流
となった作動流体は、プラズマ化されることなく第２ノ
ズル19を通って加速され、上記第１ノズル16aの下流側
に合流される。On the other hand, the working fluid flowing through the pipe 21a from the branch passage 7a is guided to the cathode cooling passage 20 formed in the cathode rod 11. The cathode cooling passage 20 is formed between the tube 21a and the rod 11 by inserting the tube 21a into the cathode rod 11 formed in a bottomed cylindrical shape. The working fluid that has passed through the cathode cooling passage 20, after cooling the cathode 12 and the cathode rod 11,
It is led to the outlet header chamber 34 through the passage 35. The outlet header chamber 34 is formed between the nozzle casing 6 and the second swirl ring 32. As shown in FIG. 7, the second swirl ring 32 has blow-out holes 33 which are inclined in a tangential direction similarly to the first swirl ring 29 and are formed at predetermined intervals in the circumferential direction. The working fluid that has been swirled through the blow-out hole 33 of the second swirling ring 32 is accelerated through the second nozzle 19 without being converted into plasma, and merges with the downstream side of the first nozzle 16a. .
本実施例の作用を述べる。 The operation of the present embodiment will be described.
ノズル本体６に供給される作動流体を分流通路7aで分
流し、その一部を陰極冷却通路20に導いて陰極12の冷却
用ガスとして用い、残りを電極通路14aを介して陰極12
と陽極13との間に導いてプラズマ化させるようにしたの
で、プラズマ化される作動流体の圧損が小さくなる。す
なわち、作動流体を分流してその一部を専ら陰極12の冷
却用ガスとし、残りを専らプラズマ化するようにしてい
るので、プラズマ化される作動流体は、陰極12の冷却の
ために複雑に折り返された冷却通路20を通ることなく，
比較的ストレートな通路28を通ってアーク発生電極８の
陰極12と陽極13との間に導かれることとなり、圧損が小
さくなって最終的に燃焼室１へ吹き出されるときの噴出
軸方向の噴出力が大きくなる。The working fluid supplied to the nozzle body 6 is diverted in the diverting passage 7a, a part of which is led to the cathode cooling passage 20 and used as a cooling gas for the cathode 12, and the rest is passed through the electrode passage 14a.
Since the plasma is introduced between the anode and the anode 13, the pressure loss of the working fluid to be plasma is reduced. That is, since the working fluid is diverted and a part of the working fluid is exclusively used as a cooling gas for the cathode 12, and the rest is exclusively used as plasma, the working fluid to be plasma is complicated to cool the cathode 12. Without passing through the folded cooling passage 20,
The gas is guided between the cathode 12 and the anode 13 of the arc generating electrode 8 through a relatively straight passage 28, so that the pressure loss is reduced and the gas is ejected in the ejection axial direction when the gas is finally ejected into the combustion chamber 1. Strength increases.
また、分岐通路7aで分流されて通路28を通過した作動
流体は、第１旋回リング29で旋回されてアーク発生電極
８によりプラズマ化された後に第１ノズル16aで旋回流
を保ったまま加速され、他方、分岐通路7aで分流されて
陰極冷却通路29および通路35を通過した作動流体は、第
２旋回リングで旋回された後にプラズマ化されることな
く第２ノズル19で旋回流を保ったまま加速され、上記第
１ノズル16aの下流側に合流される。The working fluid that has been split in the branch passage 7a and passed through the passage 28 is swirled by the first swirl ring 29 and turned into plasma by the arc generating electrode 8, and then accelerated by the first nozzle 16a while maintaining the swirl flow. On the other hand, the working fluid that has been diverted in the branch passage 7a and passed through the cathode cooling passage 29 and the passage 35 is maintained in a swirling flow by the second nozzle 19 without being turned into plasma after being swirled by the second swirling ring. It is accelerated and merges downstream of the first nozzle 16a.
この結果、第１ノズル16aから吹き出された旋回プラ
ズマ流（前述したように吹き出されるまでの通路内の圧
損が小さいため燃焼室１への噴出力が大きい）は、第２
ノズル19から吹き出されたプラズマ化されていない旋回
流によって旋回力が強められる。よって、燃焼室１内に
吹き出されるプラズマジェットは、強力な二重旋回とな
ってそのエネルギー密度が高まり、燃焼器１内を超音速
で流れる被燃焼流体への貫通力が大きくなり、着火領域
が低温側に広がる。As a result, the swirling plasma flow blown out from the first nozzle 16a (the output power to the combustion chamber 1 is large due to the small pressure loss in the passage until blown out as described above) is increased to the second level.
The swirling force is strengthened by the non-plasmaized swirling flow blown out from the nozzle 19. Therefore, the plasma jet blown into the combustion chamber 1 forms a strong double swirl and its energy density is increased, and the penetration force to the fluid to be burned flowing at a supersonic speed in the combustor 1 is increased, and the ignition region is increased. Spreads to the low temperature side.
また、第２旋回リング32から第２ノズル19へ流れるプ
ラズマ化されていない作動流体は、陽極13を含む陽極ブ
ロック18を冷却すると共に、第１ノズル16aから吹き出
されるプラズマジェットに熱ピンチ効果を与える。この
結果、最終的に第２ノズル19から吹き出されるプラズマ
ジェットは、第２旋回リング32を通過した作動流体によ
る旋回アシストに加えてプラズマ化されていない作動流
体の熱ピンチ効果とも相俟って、極めて高密度のプラズ
マジェットとなり、燃焼器１内に深く入り込んで燃焼促
進効果をより高めることができる。The non-plasmaized working fluid flowing from the second swirl ring 32 to the second nozzle 19 cools the anode block 18 including the anode 13 and also has a thermal pinch effect on the plasma jet blown out from the first nozzle 16a. give. As a result, the plasma jet finally blown out from the second nozzle 19 is combined with the swirling assist by the working fluid that has passed through the second swirl ring 32 and the thermal pinch effect of the working fluid that is not turned into plasma. It becomes an extremely high-density plasma jet, which can penetrate deeply into the combustor 1 to further enhance the combustion promoting effect.
第８図は、上記ノズル16の変形例を示したものであ
る。このノズル16は、第８図に示すようにそのスロート
部36までは流路面積が次第に減少しスロート部以後では
次第に増加するラバルノズル形状に形成されている。こ
のノズル16を用いれば、プラズマ化される作動流体に所
要の圧力を与えることにより、圧損の小さい通路28を通
って燃焼器１内へ噴射されるプラズマジェットを超音速
まで加速させることができる。よって、プラズマジェッ
トが燃焼器１内に十分な深さに入り込み、被燃焼流体の
燃焼促進効果が高まる。なお、上記旋回リング29,32を
複数に多重に設けてもよい。FIG. 8 shows a modified example of the nozzle 16. As shown in FIG. 8, the nozzle 16 is formed in a Laval nozzle shape whose flow path area gradually decreases up to the throat portion 36 and gradually increases after the throat portion. When the nozzle 16 is used, by applying a required pressure to the working fluid to be plasmatized, the plasma jet injected into the combustor 1 through the passage 28 having a small pressure loss can be accelerated to supersonic speed. Therefore, the plasma jet enters the combustor 1 at a sufficient depth, and the effect of promoting the combustion of the fluid to be burned is enhanced. It should be noted that the above-mentioned swivel rings 29 and 32 may be provided in a plurality of multiples.
ところで、第１及び第２の発明に係るプラズマジェッ
ト着火装置を、超音速航空機に用いられるスクラムジェ
ットエンジンの燃焼促進及び着火に使用すると、この場
合、被燃焼流体を主に構成する空気が、ラム圧によりそ
れほど圧縮されていない状態、すなわち、それ程被燃焼
流体の流体温度が高くない場合でも、第４図に示すよう
に、従来自発着火不可能であった1000K以下の流体温度
でも着火できることになる。上記ラム圧がそれほど高く
ない場合とは、飛行速度がそれ程速くない場合であり、
着火可能な飛行速度範囲を低速側に広げられることにな
る。By the way, when the plasma jet ignition device according to the first and second inventions is used for promoting and igniting a scramjet engine used in a supersonic aircraft, in this case, air mainly constituting a fluid to be burned is rammed. Even when the fluid is not so compressed by pressure, that is, when the fluid temperature of the fluid to be burned is not so high, as shown in FIG. . When the ram pressure is not so high, the flight speed is not so fast,
The flammable flight speed range can be extended to the low speed side.
また、大気中の空気を取り込んでこれを作動流体とし
て用いれば、作動流体を貯蔵する専用タンクは必要なく
なり、機体の小型化・軽量化を図ることができる。ま
た、上記スクラムジェットエンジンとロケットエンジン
とを具備した宇宙往環機の推進系にこのプラズマジェッ
ト着火装置を用いる場合は、大気中の空気を取り込む
か、あるいはこの機体に搭載されたロケットエンジンの
推進剤である酸素タンクから酸素を作動流体として使用
すれば、同様に作動流体専用のタンクは必要なくなり機
体の小型化・軽量化を図ることができる。In addition, if air in the atmosphere is taken in and used as a working fluid, a dedicated tank for storing the working fluid is not required, and the size and weight of the body can be reduced. When the plasma jet igniter is used in a propulsion system of a space shuttle including the scramjet engine and the rocket engine, the air in the atmosphere is taken in or the rocket engine mounted on the airframe is propelled. If oxygen is used as the working fluid from the oxygen tank, which is an agent, a tank dedicated to the working fluid is not required, and the body can be reduced in size and weight.
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば次の如き優れた効
果が発揮できる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be exhibited.
（１）第１の発明によれば、作動流体をプラズマ化させ
るアーク発生手段の陰極に高融点酸化膜を促進形成する
金属を用いているので、作動流体に酸素を含有した流体
を使用しても長時間安定したプラズマジェットを供給で
きる。また、作動流体として大気に豊富に存在する酸素
を含有する流体を用いることによって、作動流体専用の
タンクが不要となり、装置の小型・軽量化を図ることが
できる。また、最終的にプラズマ化される作動流体をプ
ラズマ化に先立ってアーク発生電極の冷却ガスとしても
兼用しているので、冷却ガス専用の貯蔵タンクが不要と
なり、前述した作動流体専用タンクの省略とも相俟っ
て、小型・軽量化を更に推進できる。また、燃焼器内に
吹き出されたプラズマジェットは、旋回リングによって
旋回流となっているため、その旋回運動エネルギによっ
てエネルギー密度が高まり、燃焼器内を超音速で流れる
被燃焼流体に対するへの貫通力が大きくなる。よって、
プラズマジェットによる燃焼促進効果が大幅に向上し、
従来、被燃焼流体が着火し得なかった低温域での着火が
可能となる。(1) According to the first aspect of the present invention, since the metal of the arc generating means for converting the working fluid into plasma is made of a metal which promotes the formation of a high melting point oxide film, the working fluid is made of a fluid containing oxygen. Can also supply a stable plasma jet for a long time. Further, by using a fluid containing oxygen abundantly present in the atmosphere as the working fluid, a tank dedicated to the working fluid is not required, and the device can be reduced in size and weight. In addition, since the working fluid that is finally converted into plasma is also used as a cooling gas for the arc generating electrode prior to the formation of plasma, a storage tank dedicated to the cooling gas is not required. Together with this, further reduction in size and weight can be promoted. Further, since the plasma jet blown into the combustor is swirled by the swirling ring, the energy density is increased by the swirling kinetic energy, and the penetration force to the fluid to be burned flowing at a supersonic speed in the combustor. Becomes larger. Therefore,
The combustion promotion effect by the plasma jet is greatly improved,
Conventionally, it is possible to ignite in a low temperature range where the fluid to be burned could not ignite.
（２）第２発明によれば、作動流体を分流してその一部
を陰極の冷却用ガスとし、残りをプラズマ化するように
しているので、プラズマ化される作動流体は、陰極の冷
却のために複雑に折り返された冷却通路を通ることなく
直接アーク発生電極の陰極と陽極との間に導かれことと
なり、圧損が小さくなって最終的に燃焼室へ吹き出され
るときの噴出軸方向の噴出力が大きくなる。よって、プ
ラズマジェットによる燃焼促進効果が向上する。また、
プラズマ化すべく分流された作動流体を第１旋回リング
で旋回させてプラズマ化した後に第１ノズルで旋回流を
保ったまま加速させ、他方、陰極を冷却すべく分流され
た作動流体を第２旋回リングで旋回させた後に第２ノズ
ルで旋回流を保ったまま加速させ上記第１ノズルの下流
側に合流しているので、第１ノズルから吹き出された旋
回プラズマ流（上述したように吹き出されるまでの通路
内の圧損が小さいため燃焼室への噴出力が大きい）は、
第２ノズルから吹き出されたプラズマ化されていない旋
回流によって旋回力が強められる。よって、燃焼室内に
吹き出されるプラズマジェットは、強力な二重旋回とな
ってそのエネルギー密度が高まり、燃焼器内を超音速で
流れる被燃焼流体への貫通力が大きくなり、着火領域が
更に低温側に広がる。(2) According to the second aspect of the invention, the working fluid is diverted, a part of which is used as a cooling gas for the cathode, and the remainder is converted into plasma. Therefore, it is guided directly between the cathode and anode of the arc-generating electrode without passing through the complicatedly folded cooling passage, and the pressure loss is reduced so that the pressure loss in the direction of the ejection axis when finally blown into the combustion chamber is reduced. The injection power increases. Therefore, the effect of promoting the combustion by the plasma jet is improved. Also,
The working fluid diverted to plasma is swirled by a first swirling ring to form plasma, and then accelerated while maintaining a swirling flow by a first nozzle, while the working fluid shunted to cool a cathode is second swirled. After being swirled by the ring, the second nozzle accelerates while maintaining the swirling flow and merges with the downstream side of the first nozzle, so that the swirling plasma flow blown out from the first nozzle (blown as described above) The pressure drop in the passage to the outside is small, so the injection power to the combustion chamber is large)
The swirling force is strengthened by the non-plasmaized swirling flow blown out from the second nozzle. Therefore, the plasma jet blown into the combustion chamber becomes a powerful double swirl, the energy density increases, the penetration force into the fluid to be burned flowing at supersonic speed in the combustor increases, and the ignition region is further cooled. Spread to the side.
第１図は本発明に係るスクラムジェットエンジンの着火
装置を採用した燃焼器の概略斜視図、第２図は本発明の
一実施例を示す側断面図、第３図は第２図の実施例に用
いられる旋回リングの斜視図、第４図はこの着火装置を
用いることによって低温側に広がる着火領域を表わした
流体温度−燃料当量比を示すグラフ、第５図は変形実施
例を示す側断面図、第６図はこの実施例に用いられる第
１の旋回リングを示す平面図、第７図は同様に第２の旋
回リングを示す平面図、第８図は噴射ノズルの変形例を
示す断面図、第９図は従来例を示す概略断面図である。 図中、１は燃焼器、４はプラズマジェット着火装置、６
は着火ノズル本体、７は作動流体供給手段、7aは分流通
路、８はアーク発生電極、11は陰極ロッド、12は陰極、
13は陽極、16はノズル、16aは第１ノズル、19は第２ノ
ズル、20は冷却通路、21は導入通路としての供給管、25
は旋回リング、29は第１旋回リング、32は第２旋回リン
グである。FIG. 1 is a schematic perspective view of a combustor employing a scramjet engine ignition device according to the present invention, FIG. 2 is a side sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of FIG. FIG. 4 is a graph showing a fluid temperature-fuel equivalent ratio showing an ignition region which spreads to a low temperature side by using this ignition device, and FIG. 5 is a side sectional view showing a modified embodiment. FIG. 6, FIG. 6 is a plan view showing a first swirl ring used in this embodiment, FIG. 7 is a plan view showing a second swivel ring, and FIG. 8 is a cross section showing a modification of the injection nozzle. FIG. 9 is a schematic sectional view showing a conventional example. In the figure, 1 is a combustor, 4 is a plasma jet ignition device, 6
Is an ignition nozzle main body, 7 is a working fluid supply means, 7a is a branch passage, 8 is an arc generating electrode, 11 is a cathode rod, 12 is a cathode,
13 is an anode, 16 is a nozzle, 16a is a first nozzle, 19 is a second nozzle, 20 is a cooling passage, 21 is a supply pipe as an introduction passage, 25
Is a turning ring, 29 is a first turning ring, and 32 is a second turning ring.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小室 智幸 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術 庁航空宇宙技術研究所角田支所内 (72)発明者 工藤 賢司 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術 庁航空宇宙技術研究所角田支所内 (72)発明者 村上 淳郎 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術 庁航空宇宙技術研究所角田支所内 (72)発明者 谷 香一郎 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術 庁航空宇宙技術研究所角田支所内 (72)発明者 若松 義男 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術 庁航空宇宙技術研究所角田支所内 (72)発明者 苅田 丈士 宮城県角田市君萱字小金沢１ 科学技術 庁航空宇宙技術研究所角田支所内 (72)発明者 佐藤 幸徳 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 佐山 正巳 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 大脇 桂 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−68273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−240171（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−146580（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C 7/264 F02K 9/95 F02K 7/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tomoyuki Komuro 1 Koganezawa, Kunaya, Kakuda, Miyagi Prefecture Within the Science and Technology Agency Aerospace Research Institute Kakuda Branch (72) Inventor Kenji Kudo 1, Koganezawa, Kunaya, Kakuda, Miyagi Within the Science and Technology Agency, Aerospace Research Institute Kakuda Branch (72) Inventor Junro Murakami 1 Koganezawa, Kimiyagaya, Kakuda City, Miyagi Prefecture Within the Science and Technology Agency Aerospace Technology Research Institute, Kakuda Branch (72) Inventor Koichiro Tani, Kakuda City, Miyagi Prefecture Koganezawa 1 Kimiyoshi 1 Kakuda Branch, National Institute of Aeronautics and Space Technology (72) Inventor Yoshio Wakamatsu 1 Koganezawa 1 Kinkiyoshi, Kakuda City, Miyagi Prefecture Kashita Branch of National Science and Technology Agency (72) Inventor Takeshi Kanda 1 Koganezawa, Kunigaya, Kadogaya City, Miyagi Prefecture Inside the Science and Technology Agency Aerospace Research Institute Kakuda Branch (72) Inventor Yukinori Sato 229 Tonogaya, Mizuho-cho Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd. Mizuho Plant (72) Inventor Masami Sayama 229, Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo Nishitama-cho, Mizuho-shi, Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Katsura Owaki Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture No. 1, Shin-Nakahara-cho, Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. (72) Inventor Kazuyuki Tsuchiya No. 1, Shin-Nakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. (56) References JP-A-63- 68273 (JP, A) JP-A-62-240171 (JP, A) JP-A-62-146580 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F02C 7/264 F02K 9 / 95 F02K 7/14
Claims (5)
ェットエンジンの燃焼器内に臨んで設けられた着火ノズ
ル本体と、該着火ノズル本体内に酸素を含有する作動流
体を供給する作動流体供給手段と、上記着火ノズル本体
内にこれより噴射される作動流体をプラズマ化するため
に設けられ、陰極がその表面部に高融点酸化膜を促進形
成する金属からなり陽極が上記陰極を漏斗状に囲繞する
ように形成されたアーク発生電極と、該アーク発生電極
の陰極を支持する陰極ロッドおよび陽極内にそれぞれ設
けられ各極を冷却するための冷却通路と、上記作動流体
供給手段から供給された作動流体を上記冷却通路に導く
導入通路と、該導入通路を通って上記冷却通路から流出
した作動流体に旋回流を与える旋回リングと、該旋回リ
ングで旋回流となった作動流体を上記アーク発生電極の
陰極と陽極との間に導く電極通路と、該電極通路から流
出したプラズマ化した作動流体を旋回流を保った状態で
上記燃焼器内に吹き出すノズルとを備えたことを特徴と
するスクラムジェットエンジンの着火装置。An ignition nozzle body provided in a combustor of a scramjet engine through which a fluid to be burned passes at a supersonic speed, and a working fluid supply for supplying a working fluid containing oxygen into the ignition nozzle body. Means, provided to convert the working fluid ejected into the ignition nozzle body into plasma, and the cathode is made of a metal which promotes the formation of a high-melting-point oxide film on the surface thereof, and the anode is formed into a funnel shape by the anode. An arc generating electrode formed so as to surround, a cathode rod supporting a cathode of the arc generating electrode, a cooling passage provided in each of the anodes for cooling the respective electrodes, and a cooling fluid supplied from the working fluid supply means. An introduction passage for guiding a working fluid to the cooling passage, a swirl ring for applying a swirl flow to the working fluid flowing out of the cooling passage through the introduction passage, and a swirl flow by the swirl ring. An electrode passage that guides the working fluid between the cathode and the anode of the arc generating electrode, and a nozzle that blows out the plasmad working fluid flowing out of the electrode passage into the combustor while maintaining a swirling flow. An ignition device for a scramjet engine.
陰極用の冷却通路に接続され、その陰極用の冷却通路が
上記陽極内に設けた陽極用の冷却通路に接続され、その
陽極用の冷却通路が上記旋回リングに接続されている請
求項１記載のスクラムジェットエンジンの着火装置。2. The cathode passage is connected to a cooling passage for the cathode provided in the cathode rod, and the cooling passage for the cathode is connected to a cooling passage for the anode provided in the anode. 2. An ignition device for a scramjet engine according to claim 1, wherein said cooling passage is connected to said swirl ring.
された請求項１記載のスクラムジェットエンジンの着火
装置。3. The ignition device for a scramjet engine according to claim 1, wherein said nozzle is constituted by a Laval nozzle.
ェットエンジンの燃焼器内に臨んで設けられた着火ノズ
ル本体と、該着火ノズル本体内に酸素を含有する作動流
体を供給する作動流体供給手段と、上記着火ノズル本体
内にこれより噴射される作動流体をプラズマ化するため
に設けられ、陰極がその表面部に高融点酸化膜を促進形
成する金属からなり陽極が上記陰極を漏斗状に囲繞する
ように形成されたアーク発生電極と、該アーク発生電極
の陰極を支持する陰極ロッド内に形成された陰極冷却通
路と、上記作動流体供給手段から供給された作動流体を
分流して一部を上記陰極冷却通路に導き残りを上記陰極
ロッドの外側に導く分流通路と、該分流通路により陰極
ロッドの外側に導かれた作動流体に旋回流を与える第１
旋回リングと、該第１旋回リングで旋回流となった作動
流体をプラズマ化させるべく上記アーク発生電極の陰極
と陽極との間に導く電極通路と、該電極通路から流出し
たプラズマ化した作動流体を旋回流を保ちつつ加速させ
る第１ノズルと、上記分流通路で分流され陰極冷却通路
から流出した作動流体に第１旋回リングと同方向の旋回
流を与える第２旋回リングと、該第２旋回リングで旋回
流となったプラズマ化されていない作動流体を旋回流を
保ちつつ加速して上記第１ノズルの下流側に合流させて
上記燃焼室内に吹き出す第２ノズルとを備えたことを特
徴とするスクラムジェットエンジンの着火装置。4. An ignition nozzle body provided facing a combustor of a scramjet engine through which a fluid to be burned passes at a supersonic speed, and a working fluid supply for supplying a working fluid containing oxygen into the ignition nozzle body. Means, provided to convert the working fluid ejected into the ignition nozzle body into plasma, and the cathode is made of a metal which promotes the formation of a high-melting-point oxide film on the surface thereof, and the anode is formed into a funnel shape by the anode. An arc generating electrode formed so as to surround, a cathode cooling passage formed in a cathode rod supporting a cathode of the arc generating electrode, and a part of the working fluid supplied from the working fluid supply means, which is divided into parts. To the cathode cooling passage, and to the remaining portion outside the cathode rod, and a first branch for giving a swirling flow to the working fluid guided outside the cathode rod by the branch passage.
A swirling ring, an electrode passage leading between the cathode and the anode of the arc generating electrode for converting the working fluid turned into a swirling flow by the first swirl ring into plasma, and a plasmated working fluid flowing out of the electrode passage A first nozzle for accelerating the fluid while maintaining a swirl flow, a second swirl ring for imparting a swirl flow in the same direction as the first swirl ring to the working fluid diverted in the branch passage and flowing out of the cathode cooling passage, and A second nozzle that accelerates the working fluid that has not been turned into a plasma by the swirl ring while maintaining the swirl flow, merges with the downstream side of the first nozzle, and blows out the combustion chamber. Scramjet engine ignition device.
によって構成された請求項４記載のスクラムジェットエ
ンジンの着火装置。5. The ignition device for a scramjet engine according to claim 4, wherein said first and second nozzles are constituted by Laval nozzles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027670A JP2873013B2 (en) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | Scramjet engine ignition device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027670A JP2873013B2 (en) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | Scramjet engine ignition device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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