JP2889164B2 - ジェットエンジンの推力増幅装置 - Google Patents

ジェットエンジンの推力増幅装置

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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、ジェットエンジン
の排気側に接続し、そこから噴射されるジェット排気流
を加速して高度の負圧吸引力を発生させるとともに、ジ
ェット排気流を高速の負圧流により吸引することによっ
て排気タービンの回転を高速化し、推力を増幅する装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ジェットエンジンの出力を増大させる装
置としてはアフターバーナが公知である。アフタバーナ
は、排気タービンから排出された排気ガス中の未反応酸
素により、後から追加された燃料を燃焼させる装置であ
る。故にアフタバーナには、出力増大の代償として燃料
を多量消費するという欠陥が付随し、そのため軍用機の
一部に用いられるだけである。
【0003】本件発明者は、内燃機関の出力増大につい
て研究してきた。その結果、従来のジェットエンジンに
は排気に問題があり、これを改善することによって推力
を大幅に増幅することができるという確信を得た。即ち
ジェット排気流自体の作用力を利用してその流速を加速
するとともに、負圧吸引力を発生させ、ジェット排気流
を吸引することによって、噴流の反動力と吸入空気を取
り入れるための抵抗力との差、つまり推力を増幅するこ
とができるという知見を得た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、前記知見に基づいてジェット排気流を加速し、排気
タービンの回転を高速化することによってジェットエン
ジンの推力を増幅することである。
【0005】また本発明の他の課題は、ジェット排気流
を加速することによって吸入空気流の流速及び流量を増
大し、ジェットエンジンの推力を増幅することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、ジェット排気流が流入する流入口を前端に有
し、流入したジェット排気流を加速するため下流に向か
って流断面積が減少する壁面で囲まれ、ジェット排気流
が加速されて流出する流出口を後端に有する加速部と、
前記流出口の下流に配置され、ジェット排気流の加速に
伴なって発生した負圧を利用するため前記流出口よりも
大きな流断面積の流路を形成する壁面で囲まれた負圧発
生部と、前記加速部と負圧発生部の外側に設けられ、前
部開口で加速部の上流に通じ後部開口で負圧発生部に通
じる連通部と、加速部及び負圧発生部を通過したジェッ
ト排気流を大気放出するため負圧発生部の下流に配置さ
れた排気筒とによってジェットエンジンの推力増幅装置
を構成するという手段を講じたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に係るジェットエンジンの
推力増幅装置Zは、ジェットエンジンJの排気側に接続
し、排気タービンKから排出されたジェット排気流Lを
加速し、それによって推力を増幅する装置である。
【0008】各図に共通した符号10で示す加速部は、
前記のジェット排気流Lが流入する流入口11を前端に
有し、そのジェット排気流Lを加速するため下流へ向か
って流断面積が減少する壁面12で囲まれ、ジェット排
気流が加速されて流出する流出口13を後端に有する。
【0009】加速部10は、排気タービンKの下流の
気口M1個に対して1個設けることができる。しかし改
良等のために、1個の排気口に対して2個以上の加速部
10(及び付随する負圧発生部等)を設けること、或い
は流れを数等分することも容易に実施可能である。
【0010】符号20で示す負圧発生部は、前記加速部
10の流出口13の下流側に配置され、ジェット排気流
の加速に伴なって発生した負圧を利用可能とする。その
ために負圧発生部20は流出口13よりも大きな流断面
積の流路を形成する壁面21で囲まれる。負圧発生部2
0の前端は流出口13に連続し、また後端は後述する排
気筒40の前端に連続する。
【0011】符号30で示す負圧連通部は前記加速部1
0と負圧発生部20の外側に設けられる。この負圧連通
部30は加速部10の上流に通じる前部開口31と、負
圧発生部20に通じる後部開口32を有し、両部10、
30を圧力差によって連通する手段である。故に負圧発
生部20において発生する高度の負圧吸引力を利用した
高速の負圧吸引流が形成され、加速部10の上流側から
ジェット排気流を吸引することができる。前記加速と吸
引の結果、排気タービンKの回転が著しく高速化する。
【0012】加速部10において排気流を絞ることによ
る排気抵抗の増大をおそれる必要はない。何故なら、加
速部10の最少の流断面積と、負圧連通部30の後部開
口32の面積との和が、ジェットエンジンの排気口Mの
流断面積とほぼ同等又はそれ以上に等しくなるように設
定されているからである。
【0013】前記の排気筒40は負圧吸引部20の後端
に連続していて、加速部10を経た流れと負圧吸引され
た流れとを合流させて大気放出する手段である。排気筒
40は後端の排気口41へ向かって断面積が小さくなっ
た絞り部42を有することができる。なお、Pは圧縮
機、Qは燃料注入器、Rは燃焼室を示す。
【0014】次に各図に基づいて実施例1〜5を説明す
る。
【0015】図1に示す実施例1は本発明に係る装置の
前述した基本的構成を示したものである。従って各構成
部分は符号を援用し、説明を省略する。実施例1の装置
ZはターボジェットエンジンJの排気口Mに接続されて
いる。この装置Zは前記した加速部10、負圧発生部2
0の外側にそこを取り囲む囲み壁33を設け、それとの
間を負圧連通空間34とした構造を有する。
【0016】図2は本発明に係る装置の実施例2を示
す。実施例2と1の大きな相違点は、負圧連通部30を
管構造のものとして、管35の一端を加速部上流に前部
開口31で接続し、その他の一端を負圧発生部20に後
部開口32で接続した点である。故に負圧連通管35の
数は前部開口31と後部開口32の数と同じである。他
の構成は実施例1と同様で良い。
【0017】図3は本発明に係る装置の実施例3を示
す。実施例3のものも実施例1、2と同様の基本的構成
を有するが、ジェットエンジンJはダクトDで囲まれた
ファンFを有するダクテッドファンエンジンである。実
施例3では、ファンFによって加速された気流を取り入
れる前端開口51を有する外筒50によって、本発明に
係る装置Zの外部全体を囲んでいる。故に加速気流は本
体装置Zと外筒50との間を流路として、後端の排気口
52からジェット排気流とともに排出される。
【0018】他の構成は実施例1、2のものと同様で良
いが、ジェット排気流を負圧吸引する前部開口31、後
部開口32は、実施例2のものが特に相違する。図1中
には、装置の大小やその他の形状、構造的理由或いは材
料加工の点から、鎖線で指示した部分の開口31、32
の形状を種々変更し得ることの例を併記している。図中
31(32)とあるのは、前部開口にも後部開口にも適
用できることを示す。32(31)も同様である。
【0019】図4は本発明に係る装置の実施例4を示
す。実施例4は、小型ターボジェットエンジンJに本発
明を実施した例であり、加速部10と負圧発生部20を
連続して一体に形成した内筒61と、前後2部材から成
る外筒62、63及び内筒61又は、後部外筒63の後
部に接続される排気筒64とから構成される。内筒61
と外筒62、63との間が前記の負圧連通部30の空間
34となり、前部開口31から吸引されたジェット排気
流が後部開口32へ向かって流れる。他の構成は実施例
1のものと同様で良いから符号を援用して説明に代え
る。
【0020】図5は本発明に係る装置の実施例5を示
す。実施例5は2段階の加速構成を有する。そのため実
施例4における排気筒64の位置に、第2加速部10と
第2負圧発生部20′とを構成する後部内筒65を接続
し、かつ第2加速部10′と第2負圧発生部20′の外
側に第2負圧連通部30′を構成する後後部外筒66を
設けている。
【0021】第2負圧連通部30′の前部開口67は例
えば外気に通じ、後部開口68は第2負圧発生部20′
に通じ、外気を後後部外筒66の端部開口69から2段
階に加速されたジェット排気流とともに大気放出する。
加速された排気ガス流が大気放出される排気口41、5
2には夫々絞り部42を設けている。加速部10にて加
速され、大気放出される高速気流を抵抗にならない程度
に絞る絞り部42を設けることによって、負圧発生部2
0に負圧を溜めることができる。
【0022】図4、図5中、鎖線指示部の断面形状は、
図1と同様、開口形状を例示するためのものである。
【0023】このように構成された本発明の装置は、ジ
ェットエンジンJの始動と同時に排出されるジェット排
気流自体が加速部10を通過することによって極めて強
力に加速されるに伴い、生成された負圧を負圧連通部3
0によって加速部10の上流に作用させ、吸引力で負圧
発生部20へ強制流入させるように作用する。
【0024】故に、ジェット排気流の一部は加速部10
で加速され、残部は負圧吸引により加速されて排気筒4
0へ到り、大気放出されるので、ジェット排気流は著し
く加速され推力を増幅する。図4に示した実施例4の装
置について、これを装備しないものとの比較試験を行な
ったので、その結果を次表に示す。
【0025】
【表1】表中ノーマルとあるのは、筒状ノズルを装備す
るものの本発明に係る前記装置を装備しないもの、JV
とあるのは実施例4の装置であり、燃料噴射量は同一で
ある。本装置を搭載したジェットエンジンを台車に固定
し、同台車に対向配置したイマダ製電子秤量器によって
噴射実推力を測定した。第1回目はノーマル 1.42
Kgに対してJV3.05Kgであるから約2.15
倍、第2回目はノーマル1.62Kgに対して3.36
Kgであるから約2.07倍であり、推力は倍増したこ
とを確認した。
【0026】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成されかつ作用す
るものであるから、ジェット排気流の大気放出速度を著
しく向上することができ、従って噴流の反動力と吸入空
気を取り入れるための抵抗力との差で示される推力の増
幅を実現することができるという効果を奏する。
【0027】ジェット排気流の加速によって吸入空気流
の流速及び流量も増大するから、燃焼に寄与する酸素量
も増大し、また流速の増大により空気抵抗も実質的に減
少するので、推力の増幅割合は実験結果に示されるとお
り顕著である。故に本発明によれば、ジェットエンジン
の推力を著しく増幅することができるので、一定の推力
を得るために必要になる燃料は少なくて済み、経済性の
向上、熱負荷の減少等様々な利点を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明に係るジェットエンジンの推力増
幅装置の実施例1を示す断面図。 (b)図aのB−B線断面図。 (c)加速部から見た後部開口の正面図。 (d)同上の変形例の正面図。
【図2】同じく実施例2を示す断面図。
【図3】同じく実施例3を示す断面図。
【図4】(a)同じく実施例4を示す断面図。 (b)加速部から見た後部開口の正面図。 (c)同上の変形例の正面図。
【図5】(a)同じく実施例5を示す断面図。 (b)第1加速部から見た後部開口の正面図。 (c)同上の変形例の正面図。 (d)(a)のD−D線断面図。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジェットエンジンの排気側に接続し、
    気口から噴射されるジェット排気流を加速し、高度の負
    圧吸引力を発生させるとともに、ジェット排気流を高速
    の負圧流により吸引することによって排気タービンの回
    転を高速化し、推力を増幅するために装備され、 ジェット排気流が流入する流入口を前端に有し、流入し
    たジェット排気流を加速するため下流に向かって流断面
    積が減少する壁面で囲まれ、ジェット排気流が加速され
    て流出する流出口を後端に有する加速部と、 前記流出口の下流に配置され、ジェット排気流の加速に
    伴なって発生した負圧を利用するため前記流出口よりも
    大きな流断面積の流路を形成する壁面で囲まれた負圧発
    生部と、 前記加速部と負圧発生部の外側に設けられ、前部開口で
    加速部の上流に通じ後部開口で負圧発生部に通じる負圧
    連通部と、 加速部及び負圧発生部を通過したジェット排気流を大気
    放出するため負圧発生部の下流に配置された排気筒とを
    有することを特徴とするジェットエンジンの推力増幅装
    置。
  2. 【請求項2】 加速部の最少の流断面積と、負圧連通部
    の後部開口の面積との和が、ジェットエンジンの排気口
    の流断面積とほぼ同等又はそれ以上になるように設定さ
    れている請求項第1項記載のジェットエンジンの推力増
    幅装置。
  3. 【請求項3】 負圧連通部は管構造を有し、その一端を
    前部開口、他の一端を後部開口とする請求項第1項記載
    のジェットエンジンの推力増幅装置。
  4. 【請求項4】 ジェットエンジンがダクテッドファンエ
    ンジンであり、加速部から負圧発生部を経て排気筒へ到
    る装置本体の外部全体を囲む外筒を具備し、前記ファン
    によって加速された気流を外筒の前端から取り入れ、排
    気筒後端の排気口からジェット排気流とともに排出する
    構成を有する請求項第1項記載のジェットエンジンの推
    力増幅装置。
  5. 【請求項5】 加速部と負圧発生部は流れ方向に2段に
    設けてあり、後方の第2の負圧発生部の外側に設けられ
    た第2の負圧連通部の前部開口が外気に通じている請求
    項第1項記載のジェットエンジンの推力増幅装置。
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