JP6678578B2

JP6678578B2 - 超音速圧縮機および関連する方法

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Publication number: JP6678578B2
Application number: JP2016518200A
Authority: JP
Inventors: ガダムセッティ，ラジェシ・クマール・ヴェンカタ; オンゴール，チャイターニャ・ヴェンカタ・ラマ・クリシュナ; ホファー，ダグラス・カール; ミケラッシ，ヴィットリオ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2020-04-08
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: CA2924646A1; US9574567B2; US20150093232A1; KR20160062126A; CN105612354B; RU2641797C2; WO2015050645A1; EP3052810B1; JP2016532043A; CN105612354A; RU2016110544A; EP3052810A1

Description

本発明は、一般的には圧縮機に関し、特に超音速圧縮機のロータに関する。

圧縮機は、流体を圧縮するために用いられ、冷却ユニットからジェットエンジンまでのシステムで広く使用されている。動作中に、圧縮機は低い圧力の流体に機械的エネルギーを加えて、流体の圧力を高い圧力に上昇させる。流体の圧縮は、単一段または複数段で行われる。現在利用可能な圧縮技術は、遠心圧縮システムから斜流圧縮システム、軸流圧縮システムまで変化している。圧縮機の性能は、圧縮段の前後の流体の圧力比で測定することができる。通常、単一段圧縮で達成される圧力比は、比較的低い。より高い圧力比は、多段圧縮によって達成可能である。しかし、複数段を有する圧縮機は、大型で、複雑かつ高コストになる傾向がある。

超音速圧縮機は、従来の圧縮機の限界のいくつかを克服すると考えられている。このような超音速圧縮機では、入口流体を、複数の動翼を有する可動ロータと接触させ、複数の動翼がロータの低圧側からロータの高圧側に入口流体を移動させることにより、圧縮が行われる。一般に、このような超音速圧縮機では、ロータの高圧側の流体の速度は、複数の動翼により画定される流路内における垂直衝撃波の発生により亜音速度まで減少する。流路内における垂直衝撃波と境界層との相互作用は、圧縮された流体の局所的な流れ剥離をもたらす。このような局所的な流れ剥離は、圧縮機の全体の動作効率の低下をもたらす。したがって、改良された超音速圧縮機が必要とされている。

欧州特許出願公開第２４４７５３８号明細書

１つの例示的な実施形態によれば、超音速圧縮機ロータが開示される。超音速圧縮機ロータは、第１のロータディスクおよび第２のロータディスクを含む。さらに、超音速圧縮機ロータは、第１および第２のロータディスクに結合されて、第１および第２のロータディスクの間に配置され、かつ、第１および第２のロータディスクと共に、流路の第１のセットを画定する動翼の第１のセットを含む。超音速圧縮機ロータは、第１および第２のロータディスクに結合されて、第１および第２のロータディスクの間に配置され、かつ、第１および第２のロータディスクと共に、流路の第２のセットを画定する動翼の第２のセットをさらに含む。動翼の第１のセットは、動翼の第２のセットからオフセットして配置され、流路の第１のセットおよび流路の第２のセットは、流路の第１のセットの各流路が流路の第２のセットの少なくとも１つの流路と流体連通するように構成される。さらに、超音速圧縮機ロータは、各圧縮ランプが隣接する動翼面と反対側の動翼面に配置されるように構成された複数の圧縮ランプを含む。

１つの例示的な実施形態によれば、超音速圧縮機が開示される。超音速圧縮機は、流体入口および流体出口を有する筐体と、ロータ軸と、を含む。さらに、超音速圧縮機は、筐体内に配置された少なくとも１つの超音速圧縮機ロータを含む。超音速圧縮機ロータは、第１のロータディスクおよびロータ軸に結合された、第１のロータディスクおよび第２のロータディスクを含む。さらに、超音速圧縮機ロータは、第１および第２のロータディスクに結合されて、第１および第２のロータディスクの間に配置され、かつ、第１および第２のロータディスクと共に、流路の第１のセットを画定する動翼の第１のセットを含む。超音速圧縮機ロータは、第１および第２のロータディスクに結合されて、第１および第２のロータディスクの間に配置され、かつ、第１および第２のロータディスクと共に、流路の第２のセットを画定する動翼の第２のセットをさらに含む。動翼の第１のセットは、動翼の第２のセットからオフセットして配置され、流路の第１のセットおよび流路の第２のセットは、流路の第１のセットの各流路が流路の第２のセットの少なくとも１つの流路と流体連通するように構成される。さらに、超音速圧縮機ロータは、各圧縮ランプが隣接する動翼面と反対側の動翼面に配置されるように構成された複数の圧縮ランプを含む。

１つの例示的な実施形態によれば、流体を圧縮する方法が開示される。本方法は、軸によって駆動されるように構成された超音速圧縮機ロータの流路の第１のセットの少なくとも１つの流路に第１の流体を導入するステップを含む。さらに、本方法は、第２の流体を生成するために、流路の第１のセットの少なくとも１つの流路内の第１の流体の第１の圧縮を行うステップを含む。本方法は、超音速圧縮機ロータの流路の第２のセットの少なくとも１つの流路に第２の流体を導入するステップをさらに含む。さらに、本方法は、さらに圧縮された第２の流体を生成するために、流路の第２のセットの少なくとも１つの流路内の第２の流体の第２の圧縮を行うステップを含む。さらに圧縮された第２の流体は、第２の流体よりも高い圧力であることを特徴とし、第１の流路の第１のセットは、動翼の第１のセットの隣接する動翼によって画定され、第２の流路の第２のセットは、動翼の第２のセットの隣接する動翼によって画定され、流路の第１のセットおよび流路の第２のセットの各流路は、隣接する動翼面と反対側の動翼面に配置された圧縮ランプによってさらに画定され、動翼の第１のセットおよび動翼の第２のセットは、第１のロータディスクおよび第２のロータディスクに結合され、第１のロータディスクと第２のロータディスクとの間に配置される。

本開示の実施形態のこれらの、ならびに他の特徴および態様は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。

１つの例示的な実施形態による超音速圧縮機の概略図である。１つの例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータの分解図である。１つの例示的な実施形態による組み立てられた超音速圧縮機ロータの斜視図である。１つの例示的な実施形態による超音速圧縮機の一部分の部分斜視図である。１つの例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータの概略図である。１つの例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータの一部分の概略図である。１つの例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータの一部分の概略図である。別の例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータの一部分の概略図である。

本発明の実施形態の特定の特徴だけを本明細書に図示し記載しているが、多くの改変および変形が当業者に想到されるであろう。したがって、添付した特許請求の範囲は、本発明の要旨に含まれるこのようなすべての改変および変形を包含することを意図していると理解すべきである。

本明細書で用いる「超音速圧縮機」という用語は、超音速圧縮機ロータを含む圧縮機を指す。超音速圧縮機は、一対のロータディスクの間に配置された複数の動翼の間を半径方向に内向きまたは外向きに流れる流体を圧縮するように構成された１つまたは複数の超音速圧縮機ロータを含むことができる。このような超音速圧縮機では、流体は、流体導管の低圧側から複数の動翼の間に輸送され、それから流体導管の高圧側に輸送される。

このようなロータは、圧縮ランプを含み、流体の流れがロータの圧縮ランプに遭遇すると、相対流体速度が超音速となるように、より高速で軸の周りに回転するように設計されているので、超音速圧縮機ロータは、「超音波」と呼ばれる。相対流体速度は、圧縮ランプの前縁におけるロータ速度と圧縮ランプの前縁に遭遇する直前の流体速度とのベクトル和として定義することができる。さらに、相対流体速度はまた、特定の実施形態では、入口流体速度と圧縮機の流体入口における圧縮機ロータの接線速度との組み合わせである「局所的超音速入口速度」と呼ばれることもある。超音速圧縮機ロータは、非常に高い接線速度、たとえば２５０メートル／秒〜８００メートル／秒の範囲の接線速度で動作する。

一実施形態では、例示的な超音速圧縮機は、より大きなシステム、たとえばガスタービンエンジンまたはジェットエンジン内で使用することができる。超音速圧縮機によって達成可能な向上された圧縮比により、ガスタービンエンジンの全体のサイズおよび重量を低減することができる。本明細書で説明する実施形態は、動翼の第２のセットの各動翼の下流端における垂直衝撃波の発生を制限することによって、超音速圧縮機の効率を向上させる。さらに、以上詳述した実施形態は、圧縮された流体が境界層と垂直衝撃波との弱い相互作用に起因する局所的な流れ剥離を経験する傾向を減少させる。

本明細書で説明する実施形態は、超音速圧縮機のロータおよび流体を圧縮する方法を開示する。１つまたは複数の実施態様では、本発明は、超音速圧縮機ロータを含む超音速圧縮機を提供する。超音速圧縮機ロータは、一対のロータディスクの間に配置された動翼の２つのセットを含む。動翼の第１のセットおよび一対のロータディスクは、流路の第１のセットを画定する。動翼の第２のセットおよび一対のロータディスクは、流路の第２のセットを画定する。さらに、複数の圧縮ランプは、各圧縮ランプが隣接する動翼面と反対側の動翼面に配置されるように構成される。圧縮ランプは、流路の第１のセットおよび流路の第２のセットの各流路内に斜め衝撃波を生成するように構成される。さらに、このような超音速圧縮機では、垂直衝撃波の発生は、流路の第２のセットの各流路の端部に限定される。垂直衝撃波は、流路の第２のセットの各流路の端部においてのみ、圧縮された流体の速度を亜音速に低下させる。

図１は、吸気部１０２、吸気部１０２の下流に配置された圧縮機部１０４、圧縮機部１０４の下流に配置された排出部１０６、および駆動組立体１０８を含む例示的な超音速圧縮機１００の概略図である。圧縮機部１０４は、ロータ軸１１２を介して駆動組立体１０８に結合される。例示的な実施形態では、吸気部１０２、圧縮機部１０４、および排出部１０６の各々は、筐体１１４内に配置される。より具体的には、筐体１１４は、流体入口１１６、流体出口１１８、およびキャビティ１２２を画定する内面１２０を含む。キャビティ１２２は、流体入口１１６と流体出口１１８との間に延在し、流体入口１１６から流体出口１１８までの流体の流路を画定する。吸気部１０２、圧縮機部１０４、および排出部１０６の各々は、キャビティ１２２内に配置される。あるいは、吸気部１０２および／または排出部１０６は、筐体１１４内に配置されなくてもよい。

図示する例示的な実施形態では、吸気部１０２は、第１の流体２２４を流体入口１１６から圧縮機部１０４へ導くための１つまたは複数の入口案内翼１２８を含む入口案内翼組立体１２６を含む。圧縮機部１０４は、ロータ軸１１２に結合された少なくとも１つの超音速圧縮機ロータ１３０を含む。超音速圧縮機ロータ１３０は、第１の流体２２４を半径方向に圧縮するように構成され、第１のロータディスク１３６、第２のロータディスク１３８、ならびに動翼の第１のセットおよび第２のセット１６２、１６４を含む。図示する実施形態では、超音速圧縮機１００は、第１の流体２２４を単一段圧縮するように構成される。排出部１０６は、圧縮された第２の流体２２６を圧縮機部１０４から流体出口１１８へ導くための１つまたは複数の出口案内翼１３３を有する出口案内翼組立体１３２を含む。駆動組立体１０８は、ロータ軸１１２を介して超音速圧縮機ロータ１３０を駆動する。他の実施形態では、圧縮機部１０４は、２つ以上の超音速圧縮機ロータ１３０を含み、第１の流体２２４を複数段圧縮するように構成することができる。

例示的な実施形態では、流体入口１１６は、流体源１２４から吸気部１０２への第１の流体２２４の流路を画定する。第１の流体２２４は、たとえばガスまたはガス混合気などの任意の流体とすることができる。吸気部１０２は、流体入口１１６から圧縮機部１０４への第１の流体２２４の流れの流路を画定する。圧縮機部１０４は、第１の流体２２４を圧縮し、圧縮された第２の流体２２６を排出部１０６に排出する。排出部１０６の出口案内翼組立体１３２は、超音速圧縮機ロータ１３０から流体出口１１８への圧縮された第２の流体２２６の流路を画定する。流体出口１１８は、圧縮された第２の流体２２６を、たとえば、タービンエンジンシステム、流体処理システム、および／または流体貯蔵システムなどの出力システム１３４に供給する。

図２は、例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータ１３０の分解図を示す。超音速圧縮機ロータ１３０は、第１のロータディスク１３６、第２のロータディスク１３８、動翼の第１のセット１６２、動翼の第２のセット１６４、およびロータ軸１１２を含む。

図示する例示的な実施形態では、第１のロータディスク１３６は、第１の半径方向面１４４ａ、第２の半径方向面１４６ａ、および第１の半径方向面１４４ａと第２の半径方向面１４６ａとの間に延在する本体１６３ａを含む。本体１６３ａは、内面１４０ａおよび外面１４２ａを有する。

図示する例示的な実施形態では、第２のロータディスク１３８は、第１の半径方向面１４４ｂ、第２の半径方向面１４６ｂ、および第１の半径方向面１４４ｂと第２の半径方向面１４６ｂとの間に延在する本体１６３ｂを含む。本体１６３ｂは、内面１４０ｂおよび外面１４２ｂを有する。第２のロータディスク１３８は、第２の半径方向面１４６ｂに結合された端壁１４８をさらに含む。さらに、端壁１４８は複数のロータ支持支柱１６０に結合され、次に複数のロータ支持支柱１６０はロータ軸１１２に結合される。例示的な実施形態では、第１のロータディスク１３６は、動翼の第１のセットおよび第２のセット１６２、１６４を介して第２のロータディスク１３８に結合される。特定の他の実施形態では、第１のロータディスク１３６は、たとえば複数のロータ支持支柱１６０を介してロータ軸１１２に直接結合することができる。ここで、第１のロータディスク１３６または第２のロータディスク１３８へのロータ軸１１２の結合は、用途および設計基準に応じて変えることができる点に留意されたい。

図示する例示的な実施形態では、第１の円周方向軸１６６は、動翼の第１のセット１６２を位置決めするための幾何学的基準として役立つ。たとえば、一実施形態では、第１の円周方向軸１６６は、各動翼１６２の中間点１６８を通過する。第１の円周方向軸１６６は、第１のロータディスク１３６の第１の半径方向面１４４ａと第２の半径方向面１４６ａとの間、および第２のロータディスク１３８の第１の半径方向面１４４ｂと第２の半径方向面１４６ｂとの間に画定されることに留意されたい。各動翼１６２は、隣接する動翼１６２からギャップＦ１だけ離間している。図示する実施形態では、動翼の第１のセット１６２は６つの動翼を含み、それらの各々は前縁１７８および後縁１８０を有する。前縁１７８は、第１および第２のロータディスク１３６、１３８の第１の半径方向面１４４ａ、１４４ｂにそれぞれ近接して配置される。同様に、後縁１８０は、第１および第２のロータディスク１３６、１３８の第２および第３の円周方向軸１５０ａ、１５０ｂにそれぞれ近接して配置される。図示する実施形態では、第２の円周方向軸１５０ａは、第１のロータディスク１３６の第１の半径方向面１４４ａと第２の半径方向面１４６ａとの間の中間点のセットに沿って定義される。同様に、第３の円周方向軸１５０ｂは、第２のロータディスク１３８の第１の半径方向面１４４ｂと第２の半径方向面１４６ｂとの間の中間点のセットに沿って定義される。図示する例示的な実施形態では、各動翼１６２は、正圧側動翼面１８２および負圧側動翼面１８４を含む。一実施形態では、少なくとも１つの動翼１６２は、ただ１つの圧縮ランプ１７６を含む。図示する実施形態では、各動翼１６２は、隣接する動翼１６２の負圧側動翼面１８４の反対側の正圧側動翼面１８２に１つの圧縮ランプ１７６を含む。具体的には、圧縮ランプ１７６は、各動翼１６２の前縁１７８に配置されている。さらに、各動翼１６２は、動翼内側２０６、動翼外側２０８、および動翼内側２０６と動翼外側２０８とから測定される高さ２４４ａを有する。

図示する例示的な実施形態では、第４の円周方向軸１８８は、動翼の第２のセット１６４を位置決めするための幾何学的基準として役立つ。たとえば、一実施形態では、第４の円周方向軸１８８は、各動翼１６４の中間点１８６を通過する。各動翼１６４は、隣接する動翼１６４からギャップＳ１だけ離間している。図示する実施形態では、動翼の第２のセット１６４は６つの動翼を含み、それらの各々は前縁１９０および後縁１９２を有する。前縁１９０は、各隣接する動翼１６２の後縁１８０に近接して配置される。ここで、「近接して」という用語は、前縁１９０と後縁１８０との間に介在する動翼がないことを意味することに留意されたい。同様に、後縁１９２は、第１および第２のロータディスク１３６、１３８の第２の半径方向面１４６ａ、１４６ｂにそれぞれ近接して配置される。図示する例示的な実施形態では、各動翼１６４は、正圧側動翼面１９４および負圧側動翼面１９６を含む。一実施形態では、少なくとも１つの動翼１６４は、ただ１つの圧縮ランプ１９８を含む。図示する実施形態では、各動翼１６４は、隣接する動翼１６４の負圧側動翼面１９６の反対側の正圧側動翼面１９４に圧縮ランプ１９８を含む。具体的には、圧縮ランプ１９８は、各動翼１６４の前縁１９０に配置されている。さらに、各動翼１６４は、動翼内側２０９、動翼外側２１１、および動翼内側２０９と動翼外側２１１とから測定される高さ２４４ｂを有する。ここで、動翼の第１のセット１６２および動翼の第２のセット１６４の動翼の数は同一であることに留意されたい。

図示する例示的な実施形態では、圧縮ランプ１７６、１９８は、それぞれ動翼の第１のセットおよび第２のセット１６２、１６４と一体化されている。このような一体化された圧縮ランプを備える動翼は、たとえば、溶融金属からの鋳造により、または金属の単一片から動翼を機械加工することにより、製造することができる。特定の他の実施形態では、圧縮ランプ１７６、１９８は、それぞれ動翼の第１のセットおよび第２のセット１６２、１６４と一体化されていない。このような実施形態では、各動翼および対応する圧縮ランプは別々に作製され、後で接合される。

図示する例示的な実施形態では、各動翼１６２は、隣接する動翼１６４から距離２００だけオフセットして配置される。ここで、「オフセット」という用語は、各動翼１６４の前縁１９０が、隣接する動翼１６２の後縁１８０から「オフセット距離」だけ離れて配置されることを意味することに留意されたい。例示的な実施形態では、オフセット距離２００は、前縁１７８において、動翼の第１のセット１６２の直径の１％〜１５％の範囲とすることができる。動翼の第１のセット１６２と動翼の第２のセット１６４との間のオフセット距離２００は、用途および設計基準に応じて変えることができる。

例示的な実施形態では、各動翼１６２は、各動翼１６２の長さの約１０分の１に等しい高さ２４４ａを有する。各動翼１６４は、各動翼１６４の長さの約６分の１に等しい高さ２４４ｂを有する。各動翼１６４は、隣接する動翼１６２の長さの約４分の３の長さを有する。

特定の実施形態では、超音速圧縮機ロータ１３０は、設計要件に応じて、任意の適切な材料、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、鋼合金、ニッケル合金、およびチタン合金を用いて製造することができる。いくつかの実施形態では、上に列挙したものおよび非金属材料を含むいくつかの異なる材料の相対的強度を併せ持つ複合構造体も用いることができる。圧縮機筐体、入口案内翼、および出口案内翼は、鋳鉄を含む任意の適切な材料で作製することができる。特定の実施形態では、超音速圧縮機ロータの構成部品は、金属鋳造技術および／または機械加工により製造することができる。

図３は、例示的な実施形態による組み立てられた超音速圧縮機ロータ１３０の斜視図であり、動翼の第１のセット１６２および動翼の第２のセット１６４は、第１のロータディスク１３６と第２のロータディスク１３８との間に配置され、各動翼１６２、１６４は、動翼内側２０６および２０９と動翼外側２０８および２１１とを介して、ロータディスク１３６および１３８の本体１６３ａおよび１６３ｂの内面１４０ａおよび１４０ｂにそれぞれ結合される。例示的な実施形態では、動翼の第１のセット１６２および動翼の第２のセット１６４は、各ロータディスク１３６、１３８の本体１６３ａ、１６３ｂにそれぞれ溶接することができる。別の実施形態では、動翼の第１のセット１６２および動翼の第２のセット１６４は、補完的な溝、すなわち本体１６３ａ、１６３ｂに画定されたダブテールスロットおよび動翼１６２、１６４に画定されたスロット、あるいはその逆を介して結合されてもよい。さらに別の実施形態では、動翼の第１のセットおよび第２のセット１６２、１６４は、単一の材料片を機械加工することによって本体１６３ａ、１６３ｂに一体化されてもよい。各動翼１６２の前縁１７８は、第１の半径方向面１４４ａ（図２に示す）、１４４ｂに近接して配置される。各動翼１６４の前縁１９０は、各隣接する動翼１６２の後縁１８０に近接して配置される。各動翼１６４の後縁１９２は、第２の半径方向面１４６ａ（図２に示す）、１４６ｂに近接して配置される。

図示する例示的な実施形態では、流路の第１のセット２１０は、隣接する動翼１６２と第１および第２のロータディスク１３６、１３８とによって画定される。同様に、流路の第２のセット２１２は、隣接する動翼１６４と第１および第２のロータディスク１３６、１３８とによって画定される。より具体的には、各流路２１０は、各動翼１６２の正圧側動翼面１８２と隣接する動翼１６２の負圧側動翼面１８４との間に形成される。同様に、各流路２１２は、各動翼１６４の正圧側動翼面１９４と隣接する動翼１６４の負圧側動翼面１９６との間に形成される。

複数のロータ支持支柱１６０は、端壁１４８を介してロータ軸１１２および第２のロータディスク１３８に結合される。第１のロータディスク１３６は、動翼の第１のセットおよび第２のセット１６２、１６４を介して第２のロータディスク１３８に結合される。

図４は、超音速半径流圧縮機１００の一部分の斜視図を示す。図示する例示的な実施形態では、超音速圧縮機ロータ１３０は、超音速圧縮機１００の流体導管２１６内に配置される。圧縮機筐体１１４によって画定された流体導管２１６は、低圧側２１８および高圧側２２０を含む。圧縮機筐体１１４内に配置された超音速圧縮機ロータ１３０は、符号２２２で示す方向にロータ軸１１２によって駆動される。

駆動軸１１２が回転すると、流体入口１１６（図１に示す）から導入された第１の流体２２４は、流体導管２１６の低圧側２１８に入り、各流路２１０（たとえば、図３に示す）の中に半径方向内向きに導かれる。第２の流体２２５を生成するために、第１の流体２２４は圧縮される、すなわち圧縮ランプ１７６（たとえば、図２に示す）により生成された斜め衝撃波の発生により各流路２１０内で第１の圧縮を受ける。例示的な実施形態では、それから第２の流体２２５は少なくとも１つの流路２１２（たとえば、図３に示す）に入る。さらに圧縮された第２の流体２２６を生成するために、第２の流体２２５はさらに圧縮される、すなわち圧縮ランプ１９８（たとえば、図２に示す）により生成された斜め衝撃波の発生により各流路２１２内で第２の圧縮を受ける。ここで、「圧縮された第２の流体」と「さらに圧縮された第２の流体」という用語は、互換的に使用される点に留意されたい。

それから、さらに圧縮された第２の流体２２６は、流体導管２１６の高圧側２２０を介して方向２２７に沿って出る。流体導管２１６の高圧側２２０内のさらに圧縮された第２の流体２２６は、作業を実行するために用いることができる。

超音速圧縮機１００は、第１の流体２２４を外側から内側へ圧縮するように構成される。動作中に、超音速圧縮機ロータ１３０の回転は、第１および第２のロータディスク１３６、１３８の第１の半径方向面１４４ａ、１４４ｂからの第１の流体２２４の流れを、流路の第１のセットおよび第２のセット２１０、２１２（たとえば、図３に示す）を通って、それぞれ内側円筒状空間１２３へ導く。いくつかの他の実施形態では、超音速圧縮機１００は、第１の流体２２４を内側から外側へ圧縮するように構成することができる。このような実施形態では、超音速圧縮機ロータ１３０の回転は、第１の流体２２４を、第１および第２のロータディスク１３６、１３８の第２の半径方向面１４６ａ、１４６ｂ（たとえば、図２に示す）から、流路の第２のセットおよび第１のセット２１２、２１０（たとえば、図３に示す）を通って、それぞれ外側円筒状空間１２５へ移動させる。

図５は、例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータ１３０の概略図である。超音速圧縮機ロータ１３０は、動翼の第１のセット１６２および動翼の第２のセット１６４を含む。例示的な実施形態では、隣接する動翼１６２は、第１の動翼対２２８を形成し、隣接する動翼１６４は第２の動翼対２３１を形成する。ここに示す実施形態では、動翼の第１のセット１６２は１６の動翼を含み、動翼の第２のセット１６４は１７の動翼を含む。

第１の動翼対２２８は、第１の入口開口２３０、第１の出口開口２３２、および流路２１０を画定する。各流路２１０は、第１の入口開口２３０と第１の出口開口２３２との間に延在し、矢印２３４で表す第１の流れ経路を画定する。第１の入口開口２３０は、各動翼１６２の前縁１７８に位置する入口縁部２３８ａと、隣接する動翼１６２の入口縁部２３８ａから垂直に位置する入口縁部２３８ｂと、の間に画定される。したがって、入口縁部２３８ａと入口縁部２３８ｂとの間の想像線は、動翼１６２の表面に対して垂直である。第１の出口開口２３２は、各動翼１６２の後縁１８０に位置する出口縁部２４０ａと、隣接する動翼１６２の出口縁部２４０ａから垂直に位置する出口縁部２４０ｂと、の間に画定される。各流路２１０は、第１の流体２２４を、第１の流れ経路２３４に沿って第１の入口開口２３０から第１の出口開口２３２へ導くように、サイズが決められ、成形され、方向付けされている。

第２の動翼対２３１は、第２の入口開口２４６、第２の出口開口２４８、および流路２１２を画定する。各流路２１２は、第２の入口開口２４６と第２の出口開口２４８との間に延在し、矢印２５０で表す第２の流れ経路を画定する。第２の入口開口２４６は、各動翼１６４の前縁１９０に位置する入口縁部２５２ａと、隣接する動翼１６４の入口縁部２５２ａから垂直に位置する入口縁部２５２ｂと、の間に画定される。第２の出口開口２４８は、各動翼１６４の後縁１９２に位置する出口縁部２５４ａと、隣接する動翼１６４の出口縁部２５４ａから垂直に位置する出口縁部２５４ｂと、の間に画定される。各流路２１２は、第２の流体２２５を、第２の流れ経路２５０に沿って第２の入口開口２４６から第２の出口開口２４８へ導くように、サイズが決められ、成形され、方向付けされている。

図示する例示的な実施形態では、少なくとも１つの圧縮ランプ１７６が各流路２１０内に配置される。具体的には、圧縮ランプ１７６は、第１の入口開口２３０と第１の出口開口２３２との間に位置し、動作中に各流路２１０内で１つまたは複数の斜め衝撃波２５８を生成するように、サイズが決められ、成形され、方向付けされている。同様に、少なくとも１つの圧縮ランプ１９８（図６にも示す）が、各流路２１２内に配置される。具体的には、圧縮ランプ１９８は、第２の入口開口２４６と第２の出口開口２４８との間に位置し、各流路２１２内で１つまたは複数の斜め衝撃波２５９を生成するように、サイズが決められ、成形され、方向付けされている。

超音速圧縮機ロータ１３０の動作中に、吸気部１０２（図１に示す）は、第１の流体２２４を各流路２１０の第１の入口開口２３０に向かって導く。第１の流体２２４は、第１の入口開口２３０に入る直前に、第１の速度、すなわち接近速度を有する。超音速圧縮機ロータ１３０は、第２の速度で中心軸２６０の周りで回転し、そのようにして、各流路２１０に入る第１の流体２２４が第３の速度、すなわち各動翼１６２に対して超音速である、第１の入口開口２３０における入口速度を有する。圧縮ランプ１７６は、流路２１０内に斜め衝撃波２５８を形成させて、これにより、第１の流体２２４を圧縮して第２の流体２２５を生成する。第２の流体２２５は、超音速で各流路２１０から出て、少なくとも１つの第２の入口開口２４６に導かれ、そのようにして、少なくとも１つの流路２１２に入る第２の流体２２５が第４の速度（超音速）、すなわち第２の入口開口２４６における入口速度を有する。圧縮ランプ１９８は、流路２１２内に斜め衝撃波２５９をさらに形成させ、第２の流体２２５をさらに圧縮して、さらに圧縮された第２の流体２２６を生成する。

図６は、図５による超音速圧縮機ロータ１３０の一部分の拡大した概略図である。各流路２１０は、第１の流れ経路２３４に沿って流路２１０の幅と共に変化する第１の断面積２７８を有する。具体的には、各流路２１０は、圧縮ランプ１７６の端部に近接する第１の最小断面積２７８ａを有する。ここで「第１の最小断面積」という用語は、第１の流体２２４が流れ経路２３４を通って流れるための、流路２１０の最小幅を意味することに留意されたい。各流路２１０の第１の最小断面積２７８ａは、「第１のスロート領域」と呼ばれることもある。

例示的な実施形態では、各流路２１２は、第２の流れ経路２５０に沿って流路２１２の幅と共に変化する第２の断面積２８２を有する。具体的には、各流路２１２は、圧縮ランプ１９８の端部に近接する第２の最小断面積２８２ａを有する。ここで「第２の最小断面積」という用語は、第２の流体２２５が流れ経路２５０を通って流れるための、流路２１２の最小幅を意味することに留意されたい。各流路２１２の第２の最小断面積２８２ａは、「第２のスロート領域」と呼ばれることもある。

図示する実施形態では、第２の最小断面積２８２ａは、第１の最小断面積２７８ａより小さいので、流路２１２における第２の流体２２５の圧縮をさらに強化させる。各流路２１０は、第１の収束部２９２および第１の発散部２９４を含む。各流路２１２は、第２の収束部２９６および第２の発散部２９８を含む。

圧縮ランプ１７６、１９８の位置は、超音速圧縮機ロータ１３０の流路２１０、２１２のスロート領域２７８ａ、２８２ａを画定する。一実施形態では、１つまたは複数の圧縮ランプ１７６は、各動翼１６２の正圧側動翼面１８２に配置することができる。同様に、１つまたは複数の圧縮ランプ１９８は、各動翼１６４の正圧側動翼面１９４に配置することができる。特定の他の実施形態では、各動翼１６２、１６４は、２つ以上の圧縮ランプ１７６、１９８をそれぞれ含むことができる。このような実施形態では、圧縮ランプ１７６、１９８は、動翼面１８２、１８４、および１９４、１９６のいずれかまたは両方に配置することができる。

超音速圧縮機ロータ１３０の動作中に、第１の流体２２４は、超音速である相対速度で第１の入口開口２３０の中に導かれる。各流路２１０に入る第１の流体２２４は、圧縮ランプ１７６に接触して、各動翼１６２の前縁１７８で斜め衝撃波２５８を生成する。具体的には、第１の斜め衝撃波２５８ａが隣接する動翼１６２の表面に接触し、第２の斜め衝撃波２５８ｂが傾斜角α_１でそこから反射して戻る。

第１の流体２２４は、第１の流路２１０、すなわち第１の収束部２９２および第１の発散部２９４を通過する際に、第１の流体２２４の速度はわずかに減少することがあるが、超音速のままである。第１の流体２２４の圧力が上昇して、第２の流体２２５を生成する。第２の流体２２５は、第２の入口開口２４６（図５に示す）を介して少なくとも１つの流路２１２に入り、圧縮ランプ１９８に接触して、各動翼１６４の前縁１９０で斜め衝撃波２５９を生成する。具体的には、第３の斜め衝撃波２５９ａが圧縮ランプ１９８により生成され、第４の斜め衝撃波２５９ｂが傾斜角α_２で隣接する動翼１６４の表面から反射して戻る。第２の流体２２５の圧力が上昇して、さらに圧縮された第２の流体２２６を生成する。

第２の流体２２５が少なくとも１つの流路２１２、すなわち第２の発散部２９８を通過する際に、垂直衝撃波３０２が流路２１２に生成される。それから、第２の流体２２５は亜音速拡散ゾーン３０９に流入し、それによって第２の流体２２５の亜音速流れを生成する。ここで、垂直衝撃波３０２は、第２の流れ経路２５０に対して垂直方向３０４に沿って配向され、第２の流体２２５の速度を亜音速に低下させることになる点に留意すべきである。いくつかの他の実施形態では、超音速圧縮機１００の設計および動作条件に応じて、垂直衝撃波３０２が生成されない場合もある。

従来、より長い動翼の単一セットの使用は、境界層と垂直衝撃波との強い相互作用をもたらす。本発明の実施形態によれば、より長い動翼の単一セットの代わりに、比較的短い動翼の２つのセット１６２、１６４を設けることにより、弱い斜め衝撃波２５８、２５９を生成し、これにより圧力損失を低減することができる。さらに、動翼の２つのセット１６２、１６４を有する超音速圧縮機ロータ１３０によって、より薄い境界層が形成されるので、垂直衝撃波３０２とのより弱い相互作用により、境界層を剥離に対してより強くして、圧力損失をより低くする。

図７Ａは、例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータ１３０の一部分の概略図である。ここで、超音速圧縮機ロータ１３０は、図示および説明の目的のために開いた細片の形で示してある点に留意されたい。

図示する例示的な実施形態では、各動翼１６２は、２つの圧縮ランプ１７６、１７７を含む。具体的には、圧縮ランプ１７６は正圧側動翼面１８２に配置され、圧縮ランプ１７７は負圧側動翼面１８４に配置される。より具体的には、圧縮ランプ１７６は前縁１７８に配置され、圧縮ランプ１７７は各動翼１６２の中間領域１７９に配置される。各動翼１６４は、正圧側動翼面１９４の前縁１９０に圧縮ランプ１９８を含む。ここで、「正圧側動翼面」という用語は動翼のより長い面を指し、「負圧側動翼面」という用語は動翼のより短い面を指すことに留意されたい。正圧側動翼面における流体圧力は、負圧側動翼面における流体圧力よりも高い。各流路２１２（図６に示す）の第２の収束部２９６は、各流路２１０の第１の収束部２９２の反対側に位置しており、隣接する動翼１６２から各流路２１２内にさらに反射される付加的な斜め衝撃波２５９を生成することによって、第２の流体２２５の圧縮をさらに強化する。

図示する例示的な実施形態では、圧縮ランプ１７６は、第１の流体２２４の流れに応答して斜め衝撃波２５８を生成し、第２の流体２２５を生成するように構成される。第２の流体２２５が第１の発散部２９４を通過する際に、第２の流体２２５は膨張して、膨張した第２の流体２９９を生成する。圧縮ランプ１７７は、第１の流体２２４の流れに応答して付加的な斜め衝撃波２５８を生成し、第１の発散部２９４を出る第２の流体２２５の膨張を低減するように構成される。

図７Ｂは、別の例示的な実施形態による超音速圧縮機ロータ３３０の一部分の開いた細片の図である。図示する例示的な実施形態では、各動翼３６２は２つの圧縮ランプ３７６、３７７を含み、また各動翼３６４も２つの圧縮ランプ３９８、３９９を含む。具体的には、圧縮ランプ３７６は正圧側動翼面３８２に配置され、圧縮ランプ３７７は各動翼３６２の負圧側動翼面３８４に配置される。圧縮ランプ３９８は正圧側動翼面３９４に配置され、圧縮ランプ３９９は各動翼３６４の負圧側動翼面３９６に配置される。より具体的には、圧縮ランプ３９８は正圧側動翼面３９４の前縁３９０に近接して配置され、また圧縮ランプ３９９は負圧側動翼面３９６の前縁３９０に近接して配置される。

圧縮ランプ３９８、３９９は、第２の流体３２５の流れに応答して、正圧側動翼面３９４および負圧側動翼面３９６の両方の前縁３９０に斜め衝撃波３５９を生成するように構成される。このような斜め衝撃波３５９は、隣接する動翼３６２からさらに反射された、動翼３６４間の第２の流体３２５の圧縮をさらに強化することができる。

本発明の実施形態によれば、本開示の超音速圧縮機は、動翼の第２のセット間で圧縮された流体をさらに圧縮することにより、より高い圧力比を達成することができる。超音速圧縮機ロータの動翼の第１のセットおよび第２のセットを設けることにより、動翼間の圧力損失を低減し、超音速圧縮機の効率を向上させる。

１００超音速圧縮機
１０２吸気部
１０４圧縮機部
１０６排出部
１０８駆動組立体
１１２ロータ軸、駆動軸
１１４筐体
１１６流体入口
１１８流体出口
１２０内面
１２２キャビティ
１２３内側円筒状空間
１２４流体源
１２５外側円筒状空間
１２６入口案内翼組立体
１２８入口案内翼
１３０超音速圧縮機ロータ
１３２出口案内翼組立体
１３３出口案内翼
１３４出力システム
１３６第１のロータディスク
１３８第２のロータディスク
１４０ａ内面
１４０ｂ内面
１４２ａ外面
１４２ｂ外面
１４４ａ第１の半径方向面
１４４ｂ第１の半径方向面
１４６ａ第２の半径方向面
１４６ｂ第２の半径方向面
１４８端壁
１５０ａ第２の円周方向軸
１５０ｂ第３の円周方向軸
１６０ロータ支持支柱
１６２動翼の第１のセット
１６３ａ本体
１６３ｂ本体
１６４動翼の第２のセット
１６６第１の円周方向軸
１６８中間点
１７６圧縮ランプ
１７７圧縮ランプ
１７８前縁
１７９中間領域
１８０後縁
１８２正圧側動翼面
１８４負圧側動翼面
１８６中間点
１８８第４の円周方向軸
１９０前縁
１９２後縁
１９４正圧側動翼面
１９６負圧側動翼面
１９８圧縮ランプ
２００オフセット距離
２０６動翼内側
２０８動翼外側
２０９動翼内側
２１０流路の第１のセット
２１１動翼外側
２１２流路の第２のセット
２１６流体導管
２１８低圧側
２２０高圧側
２２２符号
２２４第１の流体
２２５第２の流体
２２６圧縮された第２の流体
２２７方向
２２８第１の動翼対
２３０第１の入口開口
２３１第２の動翼対
２３２第１の出口開口
２３４第１の流れ経路
２３８ａ入口縁部
２３８ｂ入口縁部
２４０ａ出口縁部
２４０ｂ出口縁部
２４４ａ高さ
２４４ｂ高さ
２４６第２の入口開口
２４８第２の出口開口
２５０第２の流れ経路
２５２ａ入口縁部
２５２ｂ入口縁部
２５４ａ出口縁部
２５４ｂ出口縁部
２５８斜め衝撃波
２５８ａ第１の斜め衝撃波
２５８ｂ第２の斜め衝撃波
２５９斜め衝撃波
２５９ａ第３の斜め衝撃波
２５９ｂ第４の斜め衝撃波
２６０中心軸
２７８第１の断面積
２７８ａ第１の最小断面積、第１のスロート領域
２８２第２の断面積
２８２ａ第２の最小断面積、第２のスロート領域
２９２第１の収束部
２９４第１の発散部
２９６第２の収束部
２９８第２の発散部
２９９第２の流体
３０２垂直衝撃波
３０４垂直方向
３０９亜音速拡散ゾーン
３２５第２の流体
３３０超音速圧縮機ロータ
３５９斜め衝撃波
３６２動翼
３６４動翼
３７６圧縮ランプ
３７７圧縮ランプ
３８２圧力側動翼面
３８４負圧側面翼面
３９０前縁
３９４圧力側動翼面
３９６負圧側動翼面
３９８圧縮ランプ
３９９圧縮ランプ

Claims

超音速圧縮機ロータ（３３０）であって、
第１のロータディスク（１３６）と、
第２のロータディスク（１３８）と、
前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）に結合されて、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）の間に配置され、かつ、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）と共に、流路の第１のセット（２１０）を画定する動翼の第１のセット（１６２）と、
前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）に結合されて、前記第１および前記第２のロータディスク（１３８）の間に配置され、かつ、前記第１および前記第２のロータディスク（１３８）と共に、流路の第２のセット（２１２）を画定する動翼の第２のセット（１６４）と、
前記動翼の前記第１のセット（１６２）は、前記動翼の前記第２のセット（１６４）からオフセットして配置され、前記流路の前記第１のセット（２１０）および前記流路の前記第２のセット（２１２）は、前記流路の前記第１のセット（２１０）の各流路が前記流路の前記第２のセット（２１２）の少なくとも１つの流路と流体連通するように構成され、
各圧縮ランプ（１７６、１７７）が前記第１のセット（１６２）および前記第２のセット（１６４）の動翼のそれぞれに結合された複数の圧縮ランプ（１７６、１７７）であって、各圧縮ランプ（１７６、１７７）が隣接する動翼面に対向する動翼面に配置され、隣接する動翼面との間に集束部および発散部を含む流路を形成するように構成された複数の圧縮ランプ（１７６、１７７）と、
を含み、
前記動翼の前記第１のセット（１６２）および前記動翼の前記第２のセット（１６４）の各動翼は、少なくとも２つの圧縮ランプ（１７６、１７７）を含む、超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記第２のロータディスク（１３８）は、複数のロータ支持支柱を介して駆動軸（１１２）に結合された端壁を含む、請求項１に記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記動翼の前記第１のセット（１６２）および前記動翼の前記第２のセット（１６４）の各動翼は、前縁（１７８）および後縁（１８０）を含み、
前記動翼の前記第２のセット（１６４）の各動翼の前記前縁（１７８）は、前記動翼の前記第１のセット（１６２）の隣接する動翼の前記後縁（１８０）に近接して配置される、
請求項１または２に記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記動翼の前記第１のセット（１６２）の各動翼の前記前縁（１７８）は、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）の各ロータディスクの外周側面に近接して配置される、請求項３に記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記動翼の前記第２のセット（１６４）の各動翼の前記後縁（１８０）は、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）の各ロータディスクの内周側面に近接して配置される、請求項３または４に記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記動翼の前記第１のセット（１６２）の動翼の数は、前記動翼の前記第２のセット（１６４）の動翼の数に等しい、請求項１から５のいずれかに記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記動翼の前記第１のセット（１６２）の動翼の数は、前記動翼の前記第２のセット（１６４）の動翼の数に等しくない、請求項１から５のいずれかに記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記少なくとも２つの圧縮ランプ（１７６、１７７）のうちの少なくとも１つの前記圧縮ランプ（１７６、１７７）は、各動翼の正圧側動翼面（１８２）および負圧側動翼面（１８４）のそれぞれの面に配置される、請求項１から７のいずれか１項に記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記流路の前記第１のセット（２１０）の各流路は、各圧縮ランプ（１７６、１７７）の端部に近接する第１の断面積（２７８）を含む、請求項１から８のいずれかに記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
前記流路の前記第２のセット（２１２）の各流路は、各圧縮ランプ（１７６、１７７）の端部に近接する第２の断面積（２８２）を含み、
前記第２の断面積（２８２）は、前記第１の断面積（２７８）よりも小さい、
請求項９に記載の超音速圧縮機ロータ（３３０）。
超音速圧縮機（１００）であって、
流体入口（１１６）および流体出口（１１８）を有する筐体（１１４）と、
ロータ軸（１１２）と、
筐体（１１４）内に配置された少なくとも１つの超音速圧縮機ロータ（３３０）と、を含み、
前記超音速圧縮機ロータ（３３０）は、
第１のロータディスク（１３６）と、
前記第１のロータディスク（１３６）および前記ロータ軸（１１２）に結合された第２のロータディスク（１３８）と、
前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）に結合されて、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）の間に配置され、かつ、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）と共に、流路の第１のセット（２１０）を画定する動翼の第１のセット（１６２）と、
前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）に結合されて、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）の間に配置され、かつ、前記第１および前記第２のロータディスク（１３６、１３８）と共に、流路の第２のセット（２１２）を画定する動翼の第２のセット（１６４）と、
前記動翼の前記第１のセット（１６２）は、前記動翼の前記第２のセット（１６４）からオフセットして配置され、前記流路の前記第１のセット（２１０）および前記流路の前記第２のセット（２１２）は、前記流路の前記第１のセット（２１０）の各流路が前記流路の前記第２のセット（２１２）の少なくとも１つの流路と流体連通するように構成され、
各圧縮ランプ（１７６、１７７）が前記第１のセット（１６２）および前記第２のセット（１６４）の動翼のそれぞれに結合された複数の圧縮ランプ（１７６、１７７）であって、各圧縮ランプ（１７６、１７７）が隣接する動翼面に対向する動翼面に配置され、隣接する動翼面との間に集束部および発散部を含む流路を形成するように構成された複数の圧縮ランプ（１７６、１７７）と、
を含み、
前記動翼の前記第１のセット（１６２）および前記動翼の前記第２のセット（１６４）の各動翼は、少なくとも２つの圧縮ランプ（１７６、１７７）を含む、
超音速圧縮機（１００）。
前記動翼の前記第１のセット（１６２）および前記動翼の前記第２のセット（１６４）の各動翼は、前縁（１７８）および後縁（１８０）を含み、
前記動翼の前記第２のセット（１６４）の各動翼の前記前縁（１７８）は、前記動翼の前記第１のセット（１６２）の隣接する動翼の前記後縁（１８０）に近接して配置される、
請求項１１に記載の超音速圧縮機（１００）。
流体を圧縮する方法であって、
軸（１１２）によって駆動されるように構成された超音速圧縮機ロータ（３３０）の流路の第１のセット（２１０）の少なくとも１つの流路に第１の流体（２２４）を導入するステップと、
第２の流体（２２５）を生成するために、前記流路の前記第１のセット（２１０）の前記少なくとも１つの流路内の前記第１の流体（２２４）の第１の圧縮を行うステップと、
前記超音速圧縮機ロータ（３３０）の前記流路の前記第２のセット（２１２）の少なくとも１つの流路に前記第２の流体（２２５）を導入するステップと、
さらに圧縮された第２の流体（２２５）を生成するために、前記流路の前記第２のセット（２１２）の前記少なくとも１つの流路内の前記第２の流体（２２５）の第２の圧縮を行うステップと、
を含み、
前記さらに圧縮された第２の流体（２２５）は、前記第２の流体（２２５）よりも高い圧力であることを特徴とし、
前記第１の流路の前記第１のセット（２１０）は、動翼の第１のセット（１６２）の隣接する動翼によって画定され、
前記第２の流路の前記第２のセット（２１２）は、動翼の第２のセット（１６４）の隣接する動翼によって画定され、
前記第１のセット（１６２）および前記第２のセット（１６４）の動翼のそれぞれに少なくとも２つの圧縮ランプ（１７６、１７７）が結合され、
前記流路の前記第１のセット（２１０）および前記流路の前記第２のセット（２１２）の各流路は、隣接する動翼面に対向する動翼面に配置され、隣接する動翼面との間に集束部および発散部を含む流路を形成するように構成された前記圧縮ランプ（１７６、１７７）によってさらに画定され、
前記動翼の前記第１のセット（１６２）および前記動翼の前記第２のセット（１６４）は、第１のロータディスク（１３６）および第２のロータディスク（１３８）に結合され、前記第１のロータディスク（１３６）と前記第２のロータディスク（１３８）との間に配置される、
方法。
前記第１の圧縮を行う前記ステップは、前記流路の前記第１のセット（２１０）の各流路を通る前記第１の流体（２２４）の流れに応答して、各圧縮ランプ（１７６、１７７）からの斜め衝撃波（２５８）を生成するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
前記第２の圧縮を行う前記ステップは、前記流路の前記第２のセット（２１２）の各流路を通る前記第２の流体（２２５）の流れに応答して、各圧縮ランプ（１７６、１７７）からの別の斜め衝撃波（２５９）を生成するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
前記第２の圧縮を行う前記ステップは、前記流路の前記第２のセット（２１２）の各流路を通る前記第２の流体（２２５）の前記流れに応答して、垂直衝撃波（３０２）を生成するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。