JP4678702B2

JP4678702B2 - Ram Rocket

Info

Publication number: JP4678702B2
Application number: JP2001049945A
Authority: JP
Inventors: 智山口; 春雄清水
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: JP2002256972A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛翔体の飛翔推力を得るのに利用されるラムロケット（ラムジェットと称することもある。）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記したようなラムロケットとしては、例えば、図３に部分的に示すように、円筒状をなし内部にブースタ推進薬Ｐを装填していると共に外殻５１に空気導入用のポート５２を有するラム燃焼器５３と、このラム燃焼器５３のポート５２に接続して空気をラム燃焼器５３内に取り入れる空気取り入れ管５４と、ラム燃焼器５３におけるブースタ推進薬Ｐの燃焼時にポート５２を閉塞するセラミックスなどの脆性材料からなるポートカバー５５と、ブースタ推進薬Ｐの燃焼終了に合わせてポートカバー５５を破砕してポート５２を開放する火工品５６と、この火工品５６に接続しかつ空気取り入れ管５４内に位置する部分がガラス繊維を編み込んでなるグラステープ５７で覆われていると共に支柱５８で支持された導爆線５９を備えたものがあった。
【０００３】
この場合、ポート５２は円孔状をなしており、ポートカバー５５は、ポート５２の周縁部にはめ込んで装着される押えリング６０を介して固定してある。
【０００４】
なお、この種のラムロケットに関しては、例えば、「第２版航空宇宙工学便覧」社団法人日本航空宇宙学会編平成４年９月３０日丸善発行の第９４４頁〜第９４５頁に若干の説明がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のラムロケットにおいて、ポート５２を閉塞するポートカバー５５に、セラミックスなどの質量の大きい脆性材料を用いているため、火工品５６で破砕されたポートカバー５５の破片がラム燃焼器５３内を通過して後方へ飛散する際に、このラム燃焼器５３やラムロケットを発射した母機(航空機)に害を及ぼす可能性がないとは言えないこと、ポートカバー５５の破片Ｆｒが押えリング６０付近に残ってポート５２内にはみ出してしまい、ポート５２を完全に開け放つことができないこと、といった問題を有していた。
【０００６】
また、ポートカバー５５がセラミックスなどの脆性材料である都合上、ブースタ推進薬Ｐの燃焼時における耐圧性および気密性を確保し得る保持機構を採用する必要があるうえ、ポートカバー５５自体にも高い信頼性が要求されるという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、ポート開放時においてラム燃焼器や母機に損傷を与える危険性をほとんどなくすことができると共に、ポートの開放率１００％を達成することが可能であり、加えて、堅牢な構造や多くの部品を必要とする保持機構を用いることなくブースタ推進薬燃焼時の耐圧性および気密性を確保することが可能であるラムロケットを提供することを目的としている。
【０００８】
請求項１に記載したラムロケットは、内部にブースタ推進薬を装填したラム燃焼器と、ラム燃焼器の外殻に固定した空気取り入れ管を備えたものであり、ラム燃焼器の空気取り入れ管固定部位には、ブースタ推進薬の燃焼終了時にラム燃焼器の外殻を切断除去してポートを形成する火工品を、形成しようとするポートの輪郭に合わせて配置している。
【０００９】
本発明の請求項２に係わるラムロケットは、ポートを形成する火工品を囲うアダプタを具備し、このアダプタを介して火工品をラム燃焼器の外殻に取付けた構成としている。
【００１０】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるラムロケットでは、上記した構成としているので、ブースタ推進薬の燃焼終了時に火工品を作動させると、ラム燃焼器の空気取り入れ管固定部位における外殻が除去されてポートが形成されることから、ポートの開放率１００％が達成され、この際、火工品で直接切断された外殻の破片がラム燃焼器内を通過して後方へ飛散したとしても、破片の質量が小さい分だけ、ラム燃焼器や母機に害を及ぼす恐れが少なくなり、加えて、火工品をポートの輪郭に合わせて配置すればポートの形成に事足りることから、火薬の量を減らし得ることとなり、したがって、周辺部や搭載機器に与えるダメージが少なく抑えられることとなる。
【００１１】
また、ブースタ推進薬の燃焼が終了するまではポートが形成されないので、堅牢な構造や多くの部品を用いる保持機構を採用しなくても、ブースタ推進薬の燃焼時における耐圧性および気密性を確保し得ることとなる。
【００１２】
本発明の請求項２に係わるラムロケットでは、上記した構成としているので、火工品により外殻を切断してポートを形成するに際して、火工品の作動に伴う衝撃がアダプタの周囲にはみ出すことが阻止されることとなり、その結果、周辺部にダメージを与えることなくポートを形成し得ることとなる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わるラムロケットでは、上記した構成としているので、ポートを形成する際におけるラム燃焼器や搭載機器や母機に害が及ぶ可能性をほとんど皆無としたうえで、ポートの開放率１００％を達成することができ、加えて、堅牢な構造や多くの部品を用いる保持機構を必要とすることなく、ブースタ推進薬の燃焼時における耐圧性および気密性を確保することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
また、ポートを形成する火工品を、ポートの輪郭に合わせて配置しているので、火薬の量が少なくて済む。
【００１４】
本発明の請求項２に係わるラムロケットにおいて、上記した構成としているので、請求項１に係わるラムロケットと同じ効果が得られるのに加えて、周辺部にダメージを与えることなくポートを形成することができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１５】
【実施例】
図１および図２は本発明に係わるラムロケットの一実施例を示している。
【００１６】
図２に示すように、このラムロケット１は、円筒状をなし内部にブースタ推進薬ＢＰを装填したラム燃焼器としてのＦＷチャンバ(フィラメント・ワィンディング・チャンバ)１０と、ブースタ推進薬ＢＰの燃焼に続いて燃料過多の可燃性ガスを発生するサステーナ推進薬ＳＰを備えたガス発生器２と、可燃性ガスをＦＷチャンバ１０内に噴射するガスノズル３と、ＦＷチャンバ１０の外殻１１に固定した空気取り入れ管４と、ＦＷチャンバ１０の空気取り入れ管４の固定部位に設けられてブースタ推進薬ＢＰの燃焼終了時にＦＷチャンバ１０の外殻１１を除去して上記可燃性ガスを燃焼させる空気をＦＷチャンバ１０内に取り入れるポート１２を形成する火工品６と、点火後に除去可能とした点火装置７を保持し点火後におけるブースタ推進薬ＢＰの燃焼時にノズルとして機能するブースタノズル８と、このブースタノズル８と同心状に設けられてブースタノズル８が除去された後のサステーナ推進薬ＳＰの着火により生じた可燃性ガスの燃焼時にノズルとして機能するラムノズル９を備えている。
【００１７】
この場合、ポート１２を形成する火工品６は、図１に示すように、ポート１２の輪郭に合わせて配置してあって、アルミニウムからなるリング状のアダプタ１３で囲われた状態でかつこのアダプタ１３を介してＦＷチャンバ１０の外殻１１に取付けられており、火工品６とこの火工品６に作動指令を出力する制御部５とを接続する導爆線１４は、シリコーンチューブ１５で被覆してあると共に、このシリコーンチューブ１５と導爆線１４との間には、シリコンゴム１６がポッティングしてある。
【００１８】
なお、図１における符号３０は断熱材である。
【００１９】
このような構造のラムロケット１では、母機から投下されるのと同時に点火装置７によりブースタ推進薬ＢＰに点火し、このブースタ推進薬ＢＰのＦＷチャンバ１０内における燃焼により生じる燃焼ガスを点火装置７が除去されたブースタノズル８から噴射することによって加速する。
【００２０】
このとき、ブースタ推進薬ＢＰの燃焼が終了するまではポート１２が形成されないので、従来必要であった堅牢構造や保持機構を用いなくても、ブースタ推進薬ＢＰの燃焼時における耐圧性および気密性が確保されることとなる。
【００２１】
続いて、ブースタ推進薬ＢＰの燃焼末期になると、制御部５からの指令を受けて、ブースタノズル８がラムノズル９から分離する一方で、火工品６が作動してＦＷチャンバ１０の空気取り入れ管４の固定部位における外殻１１を直接切断することから、開放率１００％のポート１２が形成されることとなる。
【００２２】
この際、火工品６で直接切断された外殻１１の破片がＦＷチャンバ１０内を通過して後方へ飛散したとしても、破片の質量が小さい分だけ、ＦＷチャンバ１０や母機に害を及ぼす恐れが少なくなる。
【００２３】
そして、ブースタノズル８の分離とポート１２の開放に引き続き、ガス発生器２のサステーナ推進薬ＳＰが着火され、これにより発生する燃料過多の可燃性ガスがガスノズル３からＦＷチャンバ１０内に噴射され、このＦＷチャンバ１０内では、上記噴射された可燃性ガスと空気取り入れ管４および完全に開放されたポート１２を通して導入された圧縮空気との混合気が連続して燃焼し、この燃焼により生じた高温の燃焼ガスをラムノズル９から増速して噴出させることにより巡航推力を得る。
【００２４】
この実施例において、ポート１２を形成する火工品６は、ポート１２の輪郭に合わせて配置されているので、火薬の量が少なくて済み、加えて、この火工品６をリング状のアダプタ１３で囲いつつこのアダプタ１３を介してＦＷチャンバ１０の外殻１１に取付けているので、火工品６により外殻１１を切断してポート１２を形成する際の衝撃がアダプタ１３の周囲にはみ出すことが回避され、その結果、周辺部や搭載機器にダメージを与えることなくポート１２を形成し得ることとなる。
【００２５】
また、この実施例では、火工品６および制御部５を接続する導爆線１４をシリコーンチューブ１５で被覆すると共に、このシリコーンチューブ１５と導爆線１４との間にシリコンゴム１６をポッティングした構成としているので、導爆線１４にグラステープを巻きつけたり支柱で支持するようにしたりしていた従来と比較して、柔軟性を維持しつつ耐熱・断熱補強を行い得ることとなるのに加えて、構造の小型化および低コスト化も図られることとなる。
【００２６】
なお、本発明に係わるラムロケットの詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるラムロケットの一実施例を示すＦＷチャンバの空気取り入れ管固定部位での機軸に沿う部分断面説明図である。
【図２】図１に示したＦＷチャンバを具備したラムロケットの断面説明図である。
【図３】従来のラムロケットにおけるラム燃焼器のポート位置での機軸に沿う部分断面説明図である。
【符号の説明】
１ラムロケット
４空気取り入れ管
６火工品
１０ＦＷチャンバ(ラム燃焼器)
１１外殻
１２ポート
１３アダプタ
ＢＰブースタ推進薬[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ram rocket (also referred to as a ramjet) used for obtaining a flight thrust of a flying object.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a ram rocket as described above, for example, as shown partially in FIG. 3, a booster propellant P is loaded inside and a port 52 for air introduction is provided in the outer shell 51. The ram combustor 53, the air intake pipe 54 connected to the port 52 of the ram combustor 53 for taking air into the ram combustor 53, and the port 52 being closed when the booster propellant P is burned in the ram combustor 53. A port cover 55 made of a brittle material such as ceramics, a pyrotechnic 56 that crushes the port cover 55 to open the port 52 in accordance with the end of combustion of the booster propellant P, and is connected to the pyrotechnic 56 A portion located in the air intake tube 54 is covered with a glass tape 57 formed by weaving glass fiber, and has an explosive wire 59 supported by a column 58. There was.
[0003]
In this case, the port 52 has a circular hole shape, and the port cover 55 is fixed via a presser ring 60 that is fitted into the peripheral edge of the port 52.
[0004]
As for this type of ram rocket, for example, “Second Edition Aerospace Engineering Handbook” edited by Japan Aerospace Society, September 30, 1992, published by Maruzen on pages 944 to 945, has some explanation. is there.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ram rocket described above, a brittle material having a large mass such as ceramics is used for the port cover 55 that closes the port 52, so that fragments of the port cover 55 crushed by the pyrotechnics 56 are ram burned. When it passes through the inside of the vessel 53 and scatters backward, it cannot be said that there is no possibility of harming the ram combustor 53 and the mother aircraft (aircraft) that launched the ram rocket, and the fragment Fr of the port cover 55 There is a problem that it remains in the vicinity of the presser ring 60 and protrudes into the port 52, and the port 52 cannot be completely opened.
[0006]
In addition, because the port cover 55 is made of a brittle material such as ceramics, it is necessary to employ a holding mechanism that can ensure pressure resistance and airtightness during combustion of the booster propellant P, and the port cover 55 itself is also expensive. There is a problem that reliability is required, and it has been a conventional problem to solve these problems.
[0007]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made by paying attention to the above-described conventional problems, and can almost eliminate the risk of damaging the ram combustor and the mother machine when the port is opened, and achieves a port opening rate of 100%. In addition, it is possible to provide a ram rocket capable of ensuring pressure resistance and airtightness during booster propellant combustion without using a robust structure and a holding mechanism that requires many parts. The purpose is that.
[0008]
The ram rocket according to claim 1 includes a ram combustor in which a booster propellant is loaded and an air intake pipe fixed to the outer shell of the ram combustor. A pyrotechnic that forms a port by cutting and removing the outer shell of the ram combustor at the end of the combustion of the booster propellant is arranged in accordance with the contour of the port to be formed.
[0009]
The ram rocket according to claim 2 of the present invention includes an adapter that encloses a pyrotechnic that forms a port, and the pyrotechnic is attached to the outer shell of the ram combustor via this adapter.
[0010]
[Effects of the Invention]
Since the ram rocket according to claim 1 of the present invention has the above-described configuration, when the pyrotechnic is activated at the end of the combustion of the booster propellant, the outer shell at the air intake tube fixing portion of the ram combustor is removed. Since the port is formed, a 100% opening rate of the port is achieved. At this time, even if the debris of the outer shell directly cut by the pyrotechnics passes through the ram combustor and scatters backward, The smaller the mass, the less harmful to the ram combustor and the mother machine. In addition, if the pyrotechnics are placed in line with the port outline, the formation of the port is sufficient, reducing the amount of explosives. Therefore, damage to the peripheral part and the mounted device can be suppressed.
[0011]
In addition, since the port is not formed until the combustion of the booster propellant is completed, pressure resistance and airtightness during the combustion of the booster propellant are ensured without adopting a robust structure and a holding mechanism that uses many parts. It will be possible.
[0012]
Since the ram rocket according to claim 2 of the present invention has the above-described configuration, when the outer shell is cut by the pyrotechnic product to form the port, the impact caused by the operation of the pyrotechnic product protrudes around the adapter. As a result, the port can be formed without damaging the peripheral portion.
[0013]
【The invention's effect】
Since the ram rocket according to claim 1 of the present invention has the above-described configuration, the port is opened with almost no possibility of harming the ram combustor, the mounted device, and the mother machine when forming the port. 100% can be achieved, and in addition, pressure resistance and airtightness during booster propellant combustion can be ensured without the need for a robust structure and a holding mechanism that uses many parts. There is a markedly superior effect.
In addition, since the pyrotechnics forming the port are arranged in accordance with the contour of the port, the amount of explosive can be reduced.
[0014]
Since the ram rocket according to claim 2 of the present invention has the above-described configuration, the same effect as the ram rocket according to claim 1 can be obtained, and the port can be formed without damaging the peripheral portion. This is a very good effect.
[0015]
【Example】
1 and 2 show an embodiment of a ram rocket according to the present invention.
[0016]
As shown in FIG. 2, the ram rocket 1 has a cylindrical shape and a FW chamber (filament winding chamber) 10 as a ram combustor in which a booster propellant BP is loaded, and the booster propellant BP. Subsequently, the gas generator 2 provided with the sustainer propellant SP that generates an excessive fuel combustible gas, the gas nozzle 3 that injects the combustible gas into the FW chamber 10, and the air fixed to the outer shell 11 of the FW chamber 10. The FW chamber is provided with the intake tube 4 and the fixed portion of the air intake tube 4 of the FW chamber 10 to remove the outer shell 11 of the FW chamber 10 at the end of combustion of the booster propellant BP and to burn the combustible gas. A pyrotechnic 6 that forms a port 12 to be taken into the interior 10 and an igniter 7 that can be removed after ignition to hold a booster after ignition A booster nozzle 8 that functions as a nozzle at the time of BP combustion, and a nozzle at the time of combustion of combustible gas that is provided concentrically with the booster nozzle 8 and is generated by ignition of the sustainer propellant SP after the booster nozzle 8 is removed. A functioning ram nozzle 9 is provided.
[0017]
In this case, as shown in FIG. 1, the pyrotechnic 6 forming the port 12 is arranged in conformity with the contour of the port 12, and is surrounded by a ring-shaped adapter 13 made of aluminum. An explosive wire 14 that is attached to the outer shell 11 of the FW chamber 10 via an adapter 13 and connects the pyrotechnic 6 and the control unit 5 that outputs an operation command to the pyrotechnic 6 is a silicone tube 15. A silicone rubber 16 is potted between the silicone tube 15 and the explosive wire 14.
[0018]
In addition, the code | symbol 30 in FIG. 1 is a heat insulating material.
[0019]
In the ram rocket 1 having such a structure, the booster propellant BP is ignited by the ignition device 7 at the same time as being dropped from the mother machine, and the combustion gas generated by the combustion of the booster propellant BP in the FW chamber 10 is ignited. Is accelerated by spraying from the booster nozzle 8 from which is removed.
[0020]
At this time, since the port 12 is not formed until the combustion of the booster propellant BP is completed, the pressure resistance and airtightness at the time of combustion of the booster propellant BP can be obtained without using a robust structure and a holding mechanism which are conventionally required. Will be secured.
[0021]
Subsequently, at the end of combustion of the booster propellant BP, the booster nozzle 8 is separated from the ram nozzle 9 in response to a command from the control unit 5, while the pyrotechnic 6 is activated and the air intake pipe of the FW chamber 10 is operated. Since the outer shell 11 at the fixed portion 4 is directly cut, the port 12 with an open rate of 100% is formed.
[0022]
At this time, even if the fragments of the outer shell 11 cut directly by the pyrotechnic 6 pass through the FW chamber 10 and scatter to the rear, the FW chamber 10 and the mother machine are harmed by the small mass of the fragments. There is less fear.
[0023]
Then, following the separation of the booster nozzle 8 and the opening of the port 12, the sustainer propellant SP of the gas generator 2 is ignited, and the excessively combustible combustible gas generated thereby is injected from the gas nozzle 3 into the FW chamber 10, In the FW chamber 10, a mixture of the injected combustible gas and the compressed air introduced through the air intake pipe 4 and the fully opened port 12 is continuously burned, and a high temperature generated by the combustion is generated. The cruising thrust is obtained by increasing the speed of the combustion gas from the ram nozzle 9 and ejecting it.
[0024]
In this embodiment, since the pyrotechnic 6 forming the port 12 is arranged in accordance with the contour of the port 12, the amount of the explosive can be reduced. In addition, the pyrotechnic 6 is connected to the ring-shaped adapter. Since it is attached to the outer shell 11 of the FW chamber 10 through this adapter 13 while being enclosed by 13, the impact when the outer shell 11 is cut by the pyrotechnic 6 to form the port 12 protrudes around the adapter 13. As a result, the port 12 can be formed without damaging the peripheral portion or the mounted device.
[0025]
In this embodiment, the explosive wire 14 connecting the pyrotechnic 6 and the control unit 5 is covered with the silicone tube 15, and the silicone rubber 16 is potted between the silicone tube 15 and the explosive wire 14. In addition to being able to provide heat resistance and heat insulation reinforcement while maintaining flexibility, compared to the conventional case where glass tape is wrapped around the explosive wire 14 or supported by a support column. Thus, the size and cost of the structure can be reduced.
[0026]
The detailed configuration of the ram rocket according to the present invention is not limited to the above-described embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view along an axis at an air intake pipe fixing portion of an FW chamber showing an embodiment of a ram rocket according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a ram rocket provided with the FW chamber shown in FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory view along the axis at the port position of a ram combustor in a conventional ram rocket.
[Explanation of symbols]
1 Ram Rocket 4 Air intake pipe 6 Pyrotechnics 10 FW chamber (ram combustor)
11 outer shell 12 port 13 adapter BP booster propellant

Claims

In a ram rocket with a ram combustor loaded with booster propellant inside and an air intake pipe fixed to the outer shell of the ram combustor,
A pyrotechnic that forms a port by cutting and removing the outer shell of the ram combustor at the end of combustion of the booster propellant at the location where the air intake pipe of the ram combustor is fixed is arranged according to the contour of the port to be formed. A ram rocket characterized by that.

Comprising an adapter surrounding the pyrotechnic forming the port, ram rocket according to claim 1 which attach the pyrotechnic to the shell of the ram combustor via the adapter.