JP4277020B2 - パルス燃焼エンジン - Google Patents
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Description
外側壁と、複数のアパーチャを有する内側壁と、内側壁によって外側壁から分離される内部空間を有するコンジットと、
周期的に燃料混合気を内部空間に供給するように配置される導入システムと、
供給された燃料混合気を点火するよう配置される点火システムと、
複数のアパーチャを介して少なくとも周期的に冷却空気を方向付けるよう配置される、流れ方向付け面、
を含んでなることを特徴とする、パルス燃焼装置を提供する。ここで、前記内側壁はポケットの列を有し、かつ、複数のアパーチャは、各ポケットに関し、そのポケットの内側と、内側壁と外側壁の間の空間との間の第1のアパーチャと、ポケットの内側と内部空間の間の第2のアパーチャを有するものであってよい。また、複数のアパーチャを有する中間壁を、前記外側壁と内側壁の間に配置して、冷却空気を、内側壁に到達する前に、その中間壁によって方向付けすることもできる。さらに、内側壁はポケットの列を有し、かつ、内側壁の複数のアパーチャは、各ポケットに関し、そのポケットの内側と、内側壁と中間壁の間の空間との間の第1のアパーチャと、ポケットの内側と内部空間の間の第2のアパーチャを有する形態であってもよい。ここで、内側壁は、内側層と、内側層に固定され、かつ、ブリスター列を有することにより、内側層と協働してポケットを形成する、外側層を有することが好ましい。点火システムは、燃料混合気のデトネーションを誘発するのに効果的である。
軸を有するケースと、
圧縮機と、
タービンと、
周方向における燃焼チャンバ・コンジットの列、
を含んでなり、
コンジットは、圧縮機の下流かつタービンの上流に位置し、その列は、各コンジットが、上流からの燃料混合気を収容する燃料混合気供給ゾーンから、燃料混合気の燃焼生成物を下流において排出するための排出ゾーンへと周期的に移動させるよう、軸を中心とする第1の方向においてケースに対して連続的に回転するよう支持され、
前記コンジットは、
外側壁と、
内側壁と、
内側壁によって外側壁から分離され、かつ、それぞれが少なくとも1つの外部ポートと少なくとも1つの内部ポートを有するポケット列を有する内部空間、
を含んでなることを特徴とする、タービン・エンジンを提供するものである。ここで、内側壁は、第1の層と、第1の層に固定され、かつ、第1の層と協働してポケットを形成する外向きのブリスターを有する第2の層と、第2の層の外側に位置し、かつ、オリフィス列を有する第3の層、を含んでなるものであってよい。また、このエンジンは、圧縮機とタービンを十分に通る第1の空気流を有し、第1の空気流の第1の部分は、燃料混合気供給ゾーンの燃焼チャンバ・コンジットを通り、かつ、第1の空気流の第2の部分は燃焼を迂回し、第2の部分に対する第1の部分の質量流量比は1:1から1:3であってよい。ここで、エンジンがターボファン・エンジンの場合、第1の空気流はコア空気流であり、さらに、迂回空気流は、圧縮機とタービンを迂回し、コア空気流に対する迂回空気流の質量流量比は3:1から9:1である。燃焼はデトネーションを含む。また、このエンジンにおいて、列はフリースプール上にあり、かつ回転は、燃焼生成物の部分的な接線方向で駆動され得る。さらに、エンジンのタービンと圧縮機のそれぞれは、高速スプールと低速スプールのそれぞれの上にある高段と低段を含んでなり、前記列はフリースプール上にあってよい。エンジンは、それぞれが、関連するコンジット内の燃料混合気の燃焼を開始させるよう、関連するコンジットの1つに対して配置される複数の点火器をさらに含むものであってよい。
圧縮機と、
軸に沿った圧縮機と同軸のタービンと、
圧縮機からの空気を収容し、かつ、燃焼ガスをタービンに送出し、かつ、
第1と第2のチャンバを有し、複数の位置を介して軸を中心に回転するよう保持され、それら複数の位置が、
上流からの燃料混合気を収容するための少なくとも1つの燃料混合気収容位置と、
燃料混合気の燃焼を開始するための少なくとも1つの開始位置と、
燃料混合気の燃焼生成物を下流で排出するための少なくとも1つの排出位置と、
第1のチャンバと第2のチャンバを分離する壁の複数のアパーチャを介して、第2のチャンバから第1のチャンバへ冷却空気を方向付けることにより、第1のチャンバと第2のチャンバを分離するその壁を冷却する、少なくとも1つの冷却位置、
を包含する、複数の燃焼チャンバ・コンジットを有するパルス燃焼器、
を含んでなることを特徴とする、タービン・エンジンに関する。エンジンは、圧縮機からの空気中に燃料を噴射して燃料混合気を形成するための、少なくとも1つの燃料インジェクタをさらに含んでよい。上記少なくとも1つの冷却位置は、少なくとも1つの燃料混合気収容位置の大部分と共通してよい。また、コンジットのそれぞれは入口と出口を有し、かつ、少なくとも1つの排出位置が、その入口を遮断する第1の排出位置と、その入口が遮断されないパージ位置を含み、さらに、前記少なくとも1つの冷却位置が、前記少なくとも1つのパージ位置の大部分と共通するものであってよい。このエンジンは、整合された前記燃焼チャンバ・コンジットの一時的な第1の組に空気を運ぶ少なくとも第1のセクタと、整合された前記燃焼チャンバ・コンジットの一時的な第2の組の上流端を上流における連絡から遮断する少なくとも第2のセクタを有する、非回転マニフォールド部分をさらに含むものであってよい。エンジンは、少なくとも10の燃焼チャンバ・コンジットを有することが可能である。
外側壁と、
内側壁と、
内側壁によって外側壁から分離される内部空間
を含んでなり、
前記内側壁は、それぞれが少なくとも1つの外側出口と少なくとも1つの内側出口を有するポケット列を有することを特徴とする、燃焼器を提供する。上記ポケットのそれぞれは、ライナーに固定される外側要素内の関連するブリスターによって形成され、関連するポケットの入口は外側要素内にあり、かつ、関連するポケットの出口はライナー内にある。燃焼器は、内側壁と外側壁の間にあり、かつ、アパーチャの列を有する中間壁をさらに含んでもよい。
外側壁と、
内側壁と、
内側壁によって外側壁から分離される内部空間
を含んでなり、
前記内側壁は、それぞれが少なくとも1つの外側出口と少なくとも1つの内側出口を有するポケット列を有することを特徴とする、燃焼管に関する。
吸入空気を圧縮することと、
それぞれのコンジットに関し、圧縮された吸入空気と燃料の燃料混合気を、コンジットが回転の燃料混合気供給部分に沿って通る際にコンジットに周期的に供給することと、
燃料混合気の燃焼を開始することと、
コンジットからの燃焼生成物を周期的に排出することと、
コンジットの壁中の複数のアパーチャを介して圧縮空気の冷却部分を周期的に供給することが包含され、かつ、
排出された生成物からワークを抽出すること、
を含んでなることを特徴とする、軸を中心に無数に回転するよう保持される複数の燃焼チャンバ・コンジットを有するタービン・エンジンを操作する方法を提供する。この方法の一態様として、各コンジットの壁が内部壁であり、燃料混合気を供給することが、冷却部分の供給と少なくとも部分的に同時に行われ、冷却部分を供給することが、内側壁の外側層中の複数のアパーチャの第1の組に冷却部分を通過させることと、内部壁の内側層中の複数のアパーチャの第2の組に冷却部分を通過させることと、内部壁の内側層中の複数のアパーチャの第3の組に冷却部分を通過させることを含んでなり、内側層は複数のブリスターを有し、かつ、第2の組のそれぞれのアパーチャは関連するブリスターの1つの外側部分内にあり、さらに、第3の組のそれぞれのアパーチャは関連する1つのブリスターの内側部分にある。
46…第2の容積
150,152…流れ
160…第1の壁構造体
162…第2の壁構造体
164…流量調整アパーチャ
166…内側層
168…外側層
170…ブリスター
172…ブリスター内部容積
174…アパーチャ
Claims (22)
- 外側壁と、複数のアパーチャを有する内側壁と、内側壁によって外側壁から分離される内部空間を有するコンジットと、
周期的に燃料混合気を内部空間に供給するように配置される導入システムと、
供給された燃料混合気を点火するよう配置される点火システムと、
複数のアパーチャを介して少なくとも周期的に冷却空気を方向付けるよう配置される、流れ方向付け面、
を含んでなることを特徴とする、パルス燃焼装置。 - 前記内側壁はポケットの列を有し、かつ、
複数のアパーチャは、各ポケットに関し、そのポケットの内側と、内側壁と外側壁の間の空間との間の第1のアパーチャと、ポケットの内側と内部空間の間の第2のアパーチャを有することを特徴とする、請求項1記載の装置。 - 複数のアパーチャを有する中間壁が、前記外側壁と内側壁の間に配置され、かつ、
冷却空気が、内側壁に到達する前に、その中間壁によって方向付けされることを特徴とする、請求項1記載の装置。 - 前記内側壁はポケットの列を有し、かつ、
前記内側壁の複数のアパーチャは、各ポケットに関し、そのポケットの内側と、内側壁と中間壁の間の空間との間の第1のアパーチャと、ポケットの内側と内部空間の間の第2のアパーチャを有することを特徴とする、請求項3記載の装置。 - 前記内側壁が、
内側層と、
内側層に固定され、かつ、ブリスター列を有することにより、内側層と協働してポケットを形成する、外側層、
を有することを特徴とする、請求項4記載の装置。 - 前記点火システムが、燃料混合気のデトネーションを誘発するのに効果的であることを特徴とする、請求項1記載の装置。
- 軸を有するケースと、
圧縮機と、
タービンと、
周方向における燃焼チャンバ・コンジットの列、
を含んでなり、
コンジットは、圧縮機の下流かつタービンの上流に位置し、その列は、各コンジットが、上流からの燃料混合気を収容する燃料混合気供給ゾーンから、燃料混合気の燃焼生成物を下流において排出するための排出ゾーンへと周期的に移動させるよう、軸を中心とする第1の方向においてケースに対して連続的に回転するよう支持され、
前記コンジットは、
外側壁と、
内側壁と、
内側壁によって外側壁から分離され、かつ、それぞれが少なくとも1つの外部ポートと少なくとも1つの内部ポートを有するポケット列を有する内部空間、
を含んでなることを特徴とする、タービン・エンジン。 - 前記内側壁が、
第1の層と、
第1の層に固定され、かつ、第1の層と協働してポケットを形成する外向きのブリスターを有する第2の層と、
第2の層の外側に位置し、かつ、オリフィス列を有する第3の層、
を含んでなることを特徴とする、請求項7記載のエンジン。 - 前記圧縮機とタービンを十分に通る第1の空気流を有し、第1の空気流の第1の部分は、燃料混合気供給ゾーンの燃焼チャンバ・コンジットを通り、かつ、第1の空気流の第2の部分は燃焼を迂回し、第2の部分に対する第1の部分の質量流量比は1:1から1:3であることを特徴とする、請求項7記載のエンジン。
- 前記エンジンがターボファン・エンジンであり、かつ、第1の空気流はコア空気流であり、さらに、迂回空気流は、圧縮機とタービンを迂回し、コア空気流に対する迂回空気流の質量流量比は3:1から9:1であることを特徴とする、請求項9記載のエンジン。
- 前記燃焼がデトネーションを含むことを特徴とする、請求項7記載のエンジン。
- 前記列がフリースプール上にあり、かつ前記回転が、燃焼生成物の部分的な接線方向で駆動されることを特徴とする、請求項7記載のエンジン。
- 前記タービンと圧縮機のそれぞれは、高速スプールと低速スプールのそれぞれの上にある高段と低段を含んでなり、前記列がフリースプール上にあることを特徴とする、請求項7記載のエンジン。
- それぞれが、関連するコンジット内の燃料混合気の燃焼を開始させるよう、関連するコンジットの1つに対して配置される複数の点火器をさらに含むことを特徴とする、請求項7記載のエンジン。
- 圧縮機と、
軸に沿った圧縮機と同軸のタービンと、
圧縮機からの空気を収容し、かつ、燃焼ガスをタービンに送出し、かつ、
第1と第2のチャンバを有し、複数の位置を介して軸を中心に回転するよう保持され、それら複数の位置が、
上流からの燃料混合気を収容するための少なくとも1つの燃料混合気収容位置と、
燃料混合気の燃焼を開始するための少なくとも1つの開始位置と、
燃料混合気の燃焼生成物を下流で排出するための少なくとも1つの排出位置と、
第1のチャンバと第2のチャンバを分離する壁の複数のアパーチャを介して、第2のチャンバから第1のチャンバへ冷却空気を方向付けることにより、第1のチャンバと第2のチャンバを分離するその壁を冷却する、少なくとも1つの冷却位置、
を包含する、複数の燃焼チャンバ・コンジットを有するパルス燃焼器、
を含んでなることを特徴とする、タービン・エンジン。 - 圧縮機からの空気中に燃料を噴射して燃料混合気を形成するための、少なくとも1つの燃料インジェクタをさらに含むことを特徴とする、請求項15記載のエンジン。
- 前記少なくとも1つの冷却位置が、前記少なくとも1つの燃料混合気収容位置の大部分と共通することを特徴とする、請求項15記載のエンジン。
- 前記コンジットのそれぞれが入口と出口を有し、かつ、少なくとも1つの排出位置が、その入口を遮断する第1の排出位置と、その入口が遮断されないパージ位置を含み、さらに、前記少なくとも1つの冷却位置が、前記少なくとも1つのパージ位置の大部分と共通することを特徴とする、請求項17記載のエンジン。
- 整合された前記燃焼チャンバ・コンジットの一時的な第1の組に空気を運ぶ少なくとも第1のセクタと、
整合された前記燃焼チャンバ・コンジットの一時的な第2の組の上流端を上流における連絡から遮断する少なくとも第2のセクタ、
を有する、非回転マニフォールド部分をさらに含むことを特徴とする、請求項17記載のエンジン。 - 少なくとも10の燃焼チャンバ・コンジットを有することを特徴とする、請求項17記載のエンジン。
- 吸入空気を圧縮することと、
それぞれのコンジットに関し、圧縮された吸入空気と燃料の燃料混合気を、コンジットが回転の燃料混合気供給部分に沿って通る際にコンジットに周期的に供給することと、
燃料混合気の燃焼を開始することと、
コンジットからの燃焼生成物を周期的に排出することと、
コンジットの壁中の複数のアパーチャを介して圧縮空気の冷却部分を周期的に供給することが包含され、かつ、
排出された生成物からワークを抽出すること、
を含んでなることを特徴とする、軸を中心に回転するよう保持される複数の燃焼チャンバ・コンジットを有するタービン・エンジンを操作する方法。 - 各コンジットの壁が内部壁であり、
燃料混合気を供給することが、冷却部分の供給と少なくとも部分的に同時に行われ、
冷却部分を供給することが、
内部壁の外側層中の複数のアパーチャの第1の組に冷却部分を通過させることと、
内部壁の内側層中の複数のアパーチャの第2の組に冷却部分を通過させることと、
内部壁の内側層中の複数のアパーチャの第3の組に冷却部分を通過させること、
を含んでなり、前記内側層は複数のブリスターを有し、かつ、第2の組のそれぞれのアパーチャは関連するブリスターの1つの外側部分内にあり、さらに、第3の組のそれぞれのアパーチャは関連する1つのブリスターの内側部分にあることを特徴とする、請求項21記載の方法。
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