JP3042304B2 - 推進装置 - Google Patents
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Description
し、とくに、超音速域で作動を開始して飛翔体を加速さ
せるのに用いられる推進装置に関するものである。
示すものがある。図示の推進装置100は、筒形の燃焼
器101の内面に、ライナー状に固体燃料102が設け
てあると共に、燃焼器101の頭部内側に、液体燃料を
搭載したコア103と、その外周を囲む分岐器104を
同心状に設け、分岐器104の尾部に、液体燃料の燃焼
室105と内部ノズル106を連設した構成になってい
る。
103により衝撃波Sが発生し、空気取入口107から
導入した超音速の空気流により固体燃料102を境界層
燃焼方式により燃焼させる一方で、分岐器104におい
て亜音速流とした導入空気とコア103から噴射した液
体燃料とを燃焼室105で混合燃焼させて、その燃焼ガ
スを内部ノズル106から超音速流として噴射し、これ
らの燃焼ガスを主ノズル108から噴射することにより
推力を得る。
2076 A NumericalStudy of
Solid Fuel Combustion Und
er Supersonic Crossflows
に記載されている。
うな従来の推進装置にあっては、導入空気が燃焼器10
1側と分岐器104側に分けられることとなり、分岐器
104側においては亜音速流まで減速した導入空気によ
り燃焼室105で液体燃料をある程度まで燃焼し、その
燃焼ガスが燃焼器101内に噴射されて燃焼が完結す
る。そのため、導入空気を分岐させる都合上構造が複雑
であるという問題があると共に、燃焼室105よりの燃
焼ガスの高エネルギ化に限界があり、このため、燃焼器
101側において、超音速流の導入空気による同燃焼器
101内の固体燃料102の燃焼状態が必ずしも充分で
はないという問題があり、これらの問題を解決すること
が課題であった。
されたもので、超音速域で作動する推進装置において、
燃焼効率を高めることができると共に、構造の簡略化を
実現することができる推進装置を提供することを目的と
している。
は、請求項1として、超音速域で作動する推進装置であ
って、頭部側と尾部側に開放された筒形の燃焼器の内部
に、その内面に添って自己燃焼性を有する固体燃料を設
けると共に、燃焼器の頭部内側中央に、燃料成分過剰ガ
スの噴射器を設け、噴射器の尾部中央に燃料成分過剰ガ
スを噴射する噴射口を設けた構成とし、請求項2とし
て、噴射器が燃焼器内に開放された一次燃焼室を有する
と共に、一次燃焼室内に自己燃焼性を有する固体燃料が
装填してある構成とし、請求項3として、噴射器内の固
体燃料が端面燃焼型である構成とし、請求項4として、
一次燃焼室内の固体燃料が助燃剤を含有している構成と
しており、上記の構成を課題を解決するための手段とし
ている。
を有する物質として、酸化剤に依存しないで燃焼できる
グリシジルアジ化ポリマ(GAP:Glycidyl
Azide Polymer)を用いることが可能であ
る。
は、燃焼器の構造が筒形の非常に簡単なものとなってお
り、超音速域で作動を開始した際には、超音速の空気流
がほとんど減速することなく導入され、燃焼器の内面に
設けた自己燃焼性を有する固体燃料を境界層燃焼方式に
より超音速燃焼させると同時に、導入した空気と噴射器
の尾部中央の噴射孔から燃焼器の中心線に沿って噴射し
た燃料成分過剰ガスとを混合燃焼させる。つまり、導入
した空気を燃料成分過剰ガスと自己燃焼する固体燃料と
で内外から挟む状態にして充分な燃焼が行われるように
する。
のように、燃料成分過剰ガスの発生源として自己燃焼性
を有する固体燃料を用いることにより、燃焼器内の温度
を上昇させるようにし、請求項3に係わる推進装置のよ
うに、噴射器の一次燃焼室内の固体燃料を端面燃焼型と
することにより、燃料成分過剰ガスの供給を一定にして
燃焼を安定させるようにし、請求項4に係わる推進装置
のように、一次燃焼室内の固体燃料として助燃剤を含有
するものを用いることによって燃焼成分過剰ガスがさら
に高エネルギ化されることとなる。
施例を説明する図である。
(図1左側)と尾部側に開放され且つ頭部側をやや小径
とした筒形を成す燃焼器2の内部に、その内面に添って
固体燃料3が設けてある。燃焼器2は、頭部側を空気取
入口4とし、尾部側を排気ノズル5としている。
物質として、例えばグリシジルアジ化ポリマが用いられ
る。また、固体燃料3は、頭部側と尾部側において、端
部に向けて厚さが漸次減少するテーパ状に形成してあ
り、中間部分が所定の長さにわたってほぼ均一な厚さに
形成してある。
ガスの噴射器6が設けてある。この噴射器6は、先端を
頭部側に向けた円錐状を成し、その先端部を燃焼器2か
ら突出させた状態にして、図示しないステーにより支持
してある。
に、燃焼器2内に開放された一次燃焼室7を備えると共
に、一次燃焼室7内に端面燃焼型の固体燃料8が装填し
てある。この固体燃料8には、先の燃焼器2内に設けた
自己燃焼性を有する固体燃料と同質のもの、あるいはよ
り高エネルギ化を図るために、その固体燃料にボロン等
の金属粉を助燃剤として含有させたものを用いている。
固体燃料8に点火するためのイグナイタ9が取付けてあ
ると共に、尾部中央に、一次燃焼室7を燃焼器2内に開
放状態とする噴射孔10が設けてある。この噴射孔10
は、一次燃焼室7の尾部側端部に固定したリング11に
より形成してある。
観測用のロケットRの中間加速手段として用いられる。
この場合、ロケットRには発進・加速に用いる主推進装
置が搭載してあると共に、2基の推進装置1,1が設け
てある。
入口4から導入した超音速の空気流をほとんど減速させ
ることなく燃焼器2に流入させ、燃焼器2の内面に設け
た固体燃料3を境界層燃焼方式により超音速燃焼させ
る。その一方で、イグナイタ9で噴射器6内の固体燃料
8に点火し、固体燃料8の一次燃焼により発生した燃料
成分過剰ガスを噴射孔10から燃焼器2の中心線に沿っ
て噴射し、その燃料成分過剰ガスと導入した空気とを混
合燃焼させ、固体燃料3および燃料成分過剰ガスの燃焼
により生じた燃焼ガスを排気ノズル5から噴出させて推
力を得る。
線に沿って噴射した燃料成分過剰ガス(燃料)と燃焼器
2の内面において自己燃焼する固体燃料3とで導入した
空気を内外から挟む状態にし、これにより充分な燃焼が
行われることとなる。
て、内部ノズル106の直後における中心から固体燃料
102の表面に至る範囲の空燃比の分布を説明する図
(a)、およびこの実施例の推進装置1において、噴射
孔10の直後における中心から自己燃焼性のある固体燃
料3の表面に至る範囲の空燃比の分布を説明する図
(b)である。
るための空燃比の範囲Lから燃焼領域を考えると、その
幅がL1であるのに対して、この実施例の推進装置1で
は、自己燃焼性のある固体燃料3の場合は燃焼領域の幅
がL1+L2であり、この実施例の推進装置1の方が燃
焼領域が大きく、燃焼効率が高いことがわかる。
発生源として自己燃焼性を有する固体燃料8を用いるこ
とにより、燃焼器2内の温度を上昇させて燃焼器2内の
固体燃料3の燃焼を助長させるようにしていると共に、
噴射器6の一次燃焼室7内の固体燃料8を端面燃焼型と
することにより、燃料成分過剰ガスの供給が一定に行わ
れるようにしており、さらに、噴射器6の尾部中央に燃
料成分過剰ガスの噴射孔10を設けることにより、噴射
される燃料成分過剰ガスの分布を均一にして燃焼をより
安定させるようにしている。
項1に係わる推進装置によれば、筒形の燃焼器と、燃焼
器の内面に設けた自己燃焼性を有する固体燃料と、燃焼
器の中心線に沿って燃料成分過剰ガスを噴射する噴射器
を採用したことから、燃料成分過剰ガスと自己燃焼する
固体燃料とで導入空気を内外から挟む状態にして、燃料
と空気との接触面積を大きく得ることができ、燃焼領域
を拡大して燃焼効率を大幅に向上させることができると
共に、構造をきわめて簡単なものにすることができ、こ
れに伴って軽量化なども実現することができる。
ば、請求項1と同様の効果を得ることができるうえに、
燃料成分過剰ガスの発生源として自己燃焼性を有する固
体燃料を採用することにより、燃焼器内の温度を上昇さ
せ、燃焼器内の固体燃料の燃焼を助長させてより一層良
好な燃焼状態を得ることができる。
ば、請求項2と同様の効果を得ることができるうえに、
噴射器内の固体燃料を端面燃焼型とすることにより、燃
料成分過剰ガスの供給を一定にして燃焼器内における燃
焼安定化に貢献することができる。また、請求項4に係
わる推進装置によれば、請求項2および3と同様の効果
を得ることができるうえに、一次燃焼室内の固体燃料に
助燃剤を含有させることにより、燃焼成分過剰ガスのさ
らなる高エネルギ化を図ることができる。
断面図(a)および噴射器の要部を拡大した断面図
(b)である。
を示す断面図である。
ける中心から固体燃料表面に至る範囲の空燃比の分布を
説明する図(a)、および図1に示す推進装置におい
て、噴射孔直後における中心から自己燃焼性の固体燃料
表面に至る範囲の空燃比の分布を説明する図(b)であ
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 超音速域で作動する推進装置であって、
頭部側と尾部側に開放された筒形の燃焼器の内部に、そ
の内面に添って自己燃焼性を有する固体燃料を設けると
共に、燃焼器の頭部内側中央に、燃料成分過剰ガスの噴
射器を設け、噴射器の尾部中央に燃料成分過剰ガスを噴
射する噴射口を設けたことを特徴とする推進装置。 - 【請求項2】 噴射器が燃焼器内に開放された一次燃焼
室を有すると共に、一次燃焼室内に自己燃焼性を有する
固体燃料が装填してあることを特徴とする請求項1に記
載の推進装置。 - 【請求項3】 噴射器内の固体燃料が端面燃焼型である
ことを特徴とする請求項2に記載の推進装置。 - 【請求項4】 一次燃焼室内の固体燃料が助燃剤を含有
していることを特徴とする請求項2または3に記載の推
進装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6139124A JP3042304B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 推進装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6139124A JP3042304B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 推進装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH084588A JPH084588A (ja) | 1996-01-09 |
JP3042304B2 true JP3042304B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=15238074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6139124A Expired - Lifetime JP3042304B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 推進装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3042304B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7797943B2 (en) * | 2006-10-18 | 2010-09-21 | Aerojet-General Corporation | Core burning for scramjet engines |
CN109340818B (zh) * | 2018-09-29 | 2019-08-23 | 南京航空航天大学 | 一种具有引导燃烧室的发动机燃烧室 |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP6139124A patent/JP3042304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH084588A (ja) | 1996-01-09 |
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