JPH0395308A - ジェットエンジン燃焼室及びその製造方法 - Google Patents
ジェットエンジン燃焼室及びその製造方法Info
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- JPH0395308A JPH0395308A JP13730490A JP13730490A JPH0395308A JP H0395308 A JPH0395308 A JP H0395308A JP 13730490 A JP13730490 A JP 13730490A JP 13730490 A JP13730490 A JP 13730490A JP H0395308 A JPH0395308 A JP H0395308A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ラムジェット又はターボジェットエンジンの
ようなジェットエンジンの燃焼室、及びさらに詳細には
流体が耐火性多孔性壁を通しての発散により取り入れら
れる種類の室に関する。
ようなジェットエンジンの燃焼室、及びさらに詳細には
流体が耐火性多孔性壁を通しての発散により取り入れら
れる種類の室に関する。
ターボプロップシリンダーへの多孔性耐火性壁の使用は
、英国特許第２０８９４３５号で述べられている。シリ
ンダーは、低い多孔度の耐火性材料からできている内側
流路と、多孔性耐火性材料の機械的強度不足を償うため
に必要である外側補強、とによって形成される。外劇補
強はシリカ及びアルミナ繊維から形成され、一方周囲及
び軸方向の配管網と樹脂で補強された金属又は炭素繊維
から作られた外被とを具備する。配管は、冷却液又は燃
料を運ぶことができ、又内側絶縁材料へ冷却液又は燃料
を浸透させることができるように貫通穴のある壁を有す
る。
、英国特許第２０８９４３５号で述べられている。シリ
ンダーは、低い多孔度の耐火性材料からできている内側
流路と、多孔性耐火性材料の機械的強度不足を償うため
に必要である外側補強、とによって形成される。外劇補
強はシリカ及びアルミナ繊維から形成され、一方周囲及
び軸方向の配管網と樹脂で補強された金属又は炭素繊維
から作られた外被とを具備する。配管は、冷却液又は燃
料を運ぶことができ、又内側絶縁材料へ冷却液又は燃料
を浸透させることができるように貫通穴のある壁を有す
る。
本発明の目的は、高温の機械的な強度及び最も簡単にで
きる構造を有する燃料注入の要求を満足するジェットエ
ンジン燃焼室を提供することである。
きる構造を有する燃料注入の要求を満足するジェットエ
ンジン燃焼室を提供することである。
本発明により、ジェットエンジン燃焼室の壁は、母体に
よって高密度化された強化物織物を有する耐火性合成材
料から作られており、室へ注入される流体を浸透できる
多孔性壁部によって区画形威される少なくとも１つの注
入部を具備し、注入部を区画形成する壁部のそれぞれの
部分の浸透性が、壁の残りの部分と比較して合成材料の
低い密度によってもたらされ、残り部分が注入される流
体に不浸透性である。
よって高密度化された強化物織物を有する耐火性合成材
料から作られており、室へ注入される流体を浸透できる
多孔性壁部によって区画形威される少なくとも１つの注
入部を具備し、注入部を区画形成する壁部のそれぞれの
部分の浸透性が、壁の残りの部分と比較して合成材料の
低い密度によってもたらされ、残り部分が注入される流
体に不浸透性である。
ここで、耐火性合成材料と呼ばれるものは、セラミック
及び炭素両母体の合成材料を含む。
及び炭素両母体の合成材料を含む。
注入部分を区画形成する壁部は、たとえば注入される流
体源と連通ずる室の内開表面を構成する表面と反対の表
面の輪の形状をしている。
体源と連通ずる室の内開表面を構成する表面と反対の表
面の輪の形状をしている。
セラミック母体（ＣＭＣ）又は炭素母体の耐火性合成材
料は、その壁が多孔性材料を通しての発散による流体注
入のための１つ又は複数の部分を有するジェットエンジ
ン燃焼室を作るのに特に適している。
料は、その壁が多孔性材料を通しての発散による流体注
入のための１つ又は複数の部分を有するジェットエンジ
ン燃焼室を作るのに特に適している。
実際、このような材料は、高い熱構造特性、すなわち室
の構成要素を構成するのに理想的である高い機械的及び
熱的特性を有する。その上、英国特許第２０８９４３４
号によって教示されるように、合成材料壁回りの外側補
強を使用する必要がない。
の構成要素を構成するのに理想的である高い機械的及び
熱的特性を有する。その上、英国特許第２０８９４３４
号によって教示されるように、合成材料壁回りの外側補
強を使用する必要がない。
さらに、合成材料の多孔度は、繊維強化物を構成する繊
維の体積密度及び／又は母体材料による高密度化の程度
に作用することによって、注入される流体に浸透性又は
不浸透性とするためにたやすく制御できる。
維の体積密度及び／又は母体材料による高密度化の程度
に作用することによって、注入される流体に浸透性又は
不浸透性とするためにたやすく制御できる。
適切なき或材料の例は、Ｃ／ＳｉＣ型（炭素繊維強化物
及び炭化ケイ素母体〉又はＳｉＣ／ＳｉＣ型（本質的に
炭化ゲイ素強化物及び炭化ケイ素母木）又は保護された
Ｃ／Ｃ （，炭素繊維強化物及び酸化に対する保護を有
する炭素母体〉を含む．注入部分を区画形成する壁部分
と室の残りの部分を区画形成する壁部分の間の接合は、
各部分の意図された最終的な高密度化に関して不完全な
密度状態をもってすべての楕戒壁部分を組立て又組立て
られた壁部分の相互の高密度化によって有利に達成され
る。この相互の高密度化は好ましくは、化学的な気体含
浸によって達戒される．本発明は、添付図面を参照して
、限定しない例として与えた実施態様の以下の記述を読
むことでよく理解される． 〔実施例〕 図示された例において、室１０は円形断面を持つ筒状形
を有し、超音速空気流れ（矢印Ａ）の方向に沿って見ら
れる以下の順序の要素を具備する。上流側不浸透性断面
１２、可燃性ガス流量を注入するための注入リング２０
、及び不浸透性中央断面１４。
及び炭化ケイ素母体〉又はＳｉＣ／ＳｉＣ型（本質的に
炭化ゲイ素強化物及び炭化ケイ素母木）又は保護された
Ｃ／Ｃ （，炭素繊維強化物及び酸化に対する保護を有
する炭素母体〉を含む．注入部分を区画形成する壁部分
と室の残りの部分を区画形成する壁部分の間の接合は、
各部分の意図された最終的な高密度化に関して不完全な
密度状態をもってすべての楕戒壁部分を組立て又組立て
られた壁部分の相互の高密度化によって有利に達成され
る。この相互の高密度化は好ましくは、化学的な気体含
浸によって達戒される．本発明は、添付図面を参照して
、限定しない例として与えた実施態様の以下の記述を読
むことでよく理解される． 〔実施例〕 図示された例において、室１０は円形断面を持つ筒状形
を有し、超音速空気流れ（矢印Ａ）の方向に沿って見ら
れる以下の順序の要素を具備する。上流側不浸透性断面
１２、可燃性ガス流量を注入するための注入リング２０
、及び不浸透性中央断面１４。
断面１２及び注入リング２０の内側表面は、スクラムジ
ェット室の連続の筒状内壁を区画形成する。
ェット室の連続の筒状内壁を区画形成する。
リング２０の外側表面は、燃料源（図示されていない）
と連通ずる可燃性ガス注入室２２を区画形成する９燃料
はたとえば、ガス状態で注入される水素であり、注入室
２２の内劇圧力がスクラムジェット燃焼室の内側圧力よ
り高くなっている。
と連通ずる可燃性ガス注入室２２を区画形成する９燃料
はたとえば、ガス状態で注入される水素であり、注入室
２２の内劇圧力がスクラムジェット燃焼室の内側圧力よ
り高くなっている。
リング２０は、セラミック又は炭素母体を有する多孔性
耐火性合成材料の一体要素として作られる。
耐火性合成材料の一体要素として作られる。
リング２０を形成する材料の多孔度は、注入リングを通
しての発散による水素ガス流量の注入のために所望の多
孔度をリングに与える。燃焼室の内側に注入される燃料
の流量は、注入リングの多孔度、その長さ、及びその外
側表面と内側表面の間の圧力の相違によって決定される
。
しての発散による水素ガス流量の注入のために所望の多
孔度をリングに与える。燃焼室の内側に注入される燃料
の流量は、注入リングの多孔度、その長さ、及びその外
側表面と内側表面の間の圧力の相違によって決定される
。
リングＺＯを形成する材料は、セラミック又は炭素材料
によって部分的に高密度化された耐火性繊維強ｆヒ物か
ら作られた合成材料である。リングは、繊維強化物を構
成する環状の前もっての形成物を作ることによって得ら
れる。前もっての形成物は、炭素繊維又はセラミック繊
維、たとえば本質的に炭化ケイ素から作られる繊維から
作られる。例として、繊維の前もっての形成物は、所望
の厚さが得られるまで芯棒上に織物の帯を巻くことによ
って作られる。ｗＡ物の重ねられた層は、糸で縫うこと
又は植設することによって共に結きされる。
によって部分的に高密度化された耐火性繊維強ｆヒ物か
ら作られた合成材料である。リングは、繊維強化物を構
成する環状の前もっての形成物を作ることによって得ら
れる。前もっての形成物は、炭素繊維又はセラミック繊
維、たとえば本質的に炭化ケイ素から作られる繊維から
作られる。例として、繊維の前もっての形成物は、所望
の厚さが得られるまで芯棒上に織物の帯を巻くことによ
って作られる。ｗＡ物の重ねられた層は、糸で縫うこと
又は植設することによって共に結きされる。
前もっての形成物の高密度化は、ガス処理又は液体処理
どちらかによって得られる。前者の場身、母体はセラミ
ック材料たとえば炭化ケイ素又は炭素の化学的な気体含
浸によって作られる。後者の場合、前もっての形成物は
、母体材料の前駆体を浸み込ませ、次に熱処理によって
得られる。
どちらかによって得られる。前者の場身、母体はセラミ
ック材料たとえば炭化ケイ素又は炭素の化学的な気体含
浸によって作られる。後者の場合、前もっての形成物は
、母体材料の前駆体を浸み込ませ、次に熱処理によって
得られる。
化学的な気体含浸の期間又は液体の加熱含浸の量は、前
もっての形成物の最初の多孔度を考慮して最終的な所望
の多孔度に達するように選択される。たとえば、Ｃ／Ｓ
ｉＣセラミック材料の注入リングは、約３Ｓ％の繊維密
度を有する炭素繊維の前もっての形成物を作り又残りの
多孔度が約４０％に達するまで炭（ヒケイ素の化学的な
気体含浸による前もっての形成物を高密度化することに
よって作ることができる。
もっての形成物の最初の多孔度を考慮して最終的な所望
の多孔度に達するように選択される。たとえば、Ｃ／Ｓ
ｉＣセラミック材料の注入リングは、約３Ｓ％の繊維密
度を有する炭素繊維の前もっての形成物を作り又残りの
多孔度が約４０％に達するまで炭（ヒケイ素の化学的な
気体含浸による前もっての形成物を高密度化することに
よって作ることができる。
Ｃ／Ｃ材料の場きにおいて、特別の処理が酸（ヒから材
料を保護するために行なわれなければならない。これは
、使用することができるＣ／Ｃ”成材料の色々な公知の
酸化に対する保護処理である。
料を保護するために行なわれなければならない。これは
、使用することができるＣ／Ｃ”成材料の色々な公知の
酸化に対する保護処理である。
ラムジェット室部１２ ． １４もまた、好ましくはセ
ラミック又は炭素母体の合成材料から作られる９材料が
注入リング２０と同じ種数の強化物及び母体を有利に有
する。しかしながら、リングと対照的にこれらの断面１
２及び１４は、不浸透性である。これらは、材料が不浸
透性に作られるまで繊維強化物の細六を満たすために高
密度化の十分な量を使用することによって不浸透に作ら
れる，室の壁１ｏの断面１２ ． １４と注入リング２
ｏの間の接辞は、相互の高密度化によって有利に得られ
る。
ラミック又は炭素母体の合成材料から作られる９材料が
注入リング２０と同じ種数の強化物及び母体を有利に有
する。しかしながら、リングと対照的にこれらの断面１
２及び１４は、不浸透性である。これらは、材料が不浸
透性に作られるまで繊維強化物の細六を満たすために高
密度化の十分な量を使用することによって不浸透に作ら
れる，室の壁１ｏの断面１２ ． １４と注入リング２
ｏの間の接辞は、相互の高密度化によって有利に得られ
る。
この目的のため、断面１２ ． １４及びリング２０は
、最終的な所望の高密度に関して不十分な量の密度で別
々に作られる。要素は次に、端部と端部が組立てられ、
化学的な気体含浸によって最終的な相互の高密度化にす
るために含浸炉に置かれる。この最終的な相互の高密度
化の進行中、断面１２ ． １４及びリング２０の間の
境界面の母体材料の連続性は、これらの要素間の接合を
保証する。この最終的な相互の高密度化は、所望の多孔
度が注入リング２０に達するまで続き、断面１２ ．
１４が意図された最終的な不浸透度に達するために、前
もって十分に高密度化される． 前文から＋ ＣＭＣ又は保護されたＣ／Ｃ材料の使用が
、高温度及び機械的な力に耐えることができ、一方室の
壁によって区画形威される部分に流体注入の機能を設け
ることができる構造の単一の室の壁を得ることを可能と
することは明らかである。
、最終的な所望の高密度に関して不十分な量の密度で別
々に作られる。要素は次に、端部と端部が組立てられ、
化学的な気体含浸によって最終的な相互の高密度化にす
るために含浸炉に置かれる。この最終的な相互の高密度
化の進行中、断面１２ ． １４及びリング２０の間の
境界面の母体材料の連続性は、これらの要素間の接合を
保証する。この最終的な相互の高密度化は、所望の多孔
度が注入リング２０に達するまで続き、断面１２ ．
１４が意図された最終的な不浸透度に達するために、前
もって十分に高密度化される． 前文から＋ ＣＭＣ又は保護されたＣ／Ｃ材料の使用が
、高温度及び機械的な力に耐えることができ、一方室の
壁によって区画形威される部分に流体注入の機能を設け
ることができる構造の単一の室の壁を得ることを可能と
することは明らかである。
注文部分の数は、追加の燃料注入を設けるため、又はた
とえば希薄化の目的のために燃焼性流体を注入するため
、燃料注入の下流側に１つ又は複数のさらなる注入リン
グを設けることによって１つ以上とすることができる。
とえば希薄化の目的のために燃焼性流体を注入するため
、燃料注入の下流側に１つ又は複数のさらなる注入リン
グを設けることによって１つ以上とすることができる。
さらに、注入部分は、環状とする必然性はない。全ての
場合において、注入部分を区画形成する壁部分は、注入
リング２０に関して上述したような室の壁の残りの部分
に作る又組立てることができる。
場合において、注入部分を区画形成する壁部分は、注入
リング２０に関して上述したような室の壁の残りの部分
に作る又組立てることができる。
図面を参照して述べられた実施態様において、ラムジェ
ット室の内側へのガス状の可燃性流体の注入を検討した
．本発明はさらに、注入部分の保護されたＣ／Ｃ材料の
ＣＭＣの多孔度がそれゆえに適している場合の燃焼性液
体の注入に使用できる。さらに、本発明の範囲は、ラム
ジェット室に限定されず、超音速燃焼形又は亜音速燃焼
形どちらでもよく、さらにターボジェット燃焼室を含む
。
ット室の内側へのガス状の可燃性流体の注入を検討した
．本発明はさらに、注入部分の保護されたＣ／Ｃ材料の
ＣＭＣの多孔度がそれゆえに適している場合の燃焼性液
体の注入に使用できる。さらに、本発明の範囲は、ラム
ジェット室に限定されず、超音速燃焼形又は亜音速燃焼
形どちらでもよく、さらにターボジェット燃焼室を含む
。
図面は、本発明の１つの特定の実施態様によるラムジェ
ット燃焼室の非常に概略化した断面図である。 １０・・・室、 １２ ． １４・・・不浸
透性断面、２０・・・注入リング、 ２２・・・注入
室。
ット燃焼室の非常に概略化した断面図である。 １０・・・室、 １２ ． １４・・・不浸
透性断面、２０・・・注入リング、 ２２・・・注入
室。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、流体が多孔性耐火性壁を通しての発散によって取り
入れられるジェットエンジンの燃焼室において、前記ジ
ェットエンジン室の壁が、前記壁へ注入される流体に浸
透される多孔性壁部分（２０）によって区画形成される
少なくとも１つの注入部分を具備するセラミック母体の
耐火性合成材料から作られており、注入部分を区画形成
する前記壁部の部分の浸透性が、前記壁の残りの部分（
１２、１４）と比較して前記合成材料の低い密度によっ
てもたらされ、前記残りの部分が注入される前記流体に
不浸透性であるジェットエンジンの燃焼室。 ２、流体が多孔性耐火性壁を通しての発散によって取り
入れられるジェットエンジンの燃焼室において、前記ジ
ェットエンジン室の壁が、前記室へ注入される流体に浸
透される多孔性壁部（２０）によって区画形成される少
なくとも１つの注入部分を具備する炭素母体の耐火性合
成材料から作られており、注入部分を区画形成する前記
壁部の部分の浸透性が、前記壁部の残りの部分（１２、
１４）と比較して前記合成材料の低い密度によってもた
らされ、前記残りの部分が注入される前記流体に不浸透
性であるジェットエンジン燃焼室。 ３、注入部分を区画形成する壁部分が、たとえば注入さ
れる流体源と連通する前記室の内側壁部を形成する表面
と反対側の表面のリング（２０）から形成される請求項
１記載の室。 ４、注入部分を区画形成する壁部分が、たとえば注入さ
れる流体源と連通する前記室の内側壁部を形成する表面
と反対側の表面のリング（２０）から形成される請求項
２記載の室。 ５、前記合成材料が、Ｃ／ＳｉＣ型材料である請求項１
記載の室。 ６、前記合成材料が、ＳｉＣ／ＳｉＣ型材料である請求
項１記載の室。 ７、前記合成材料が、酸化保護を有するＣ／Ｃ型材料で
ある請求項２記載の室。 ８、請求項１記載の室の製造方法において、注入部分を
区画形成する壁部分及び前記室の残りの部分を区画形成
する壁部分が、各前記壁部分に意図された最終的な高密
度化に関して、不完全な高密度化をもって別々に作られ
、前記壁部分が組立てられ、前記組立てられた壁部分が
各前記部分に意図された前記最終的な高密度を得るまで
、相互の高密度化によって相互に連結される室の製造方
法。 ９、前記相互の高密度化が、化学的な気体含浸によって
行なわれる請求項８記載の方法。 １０、請求項２記載の室の製造方法において、注入部分
を区画形成する壁部分及び前記室の残り部分を形成する
壁部分が、各前記壁部分の意図された最終的の高密度化
に関して不完全な高密度化をもって別々に作られ、前記
壁部分が組立てられ、前記組立てられた壁部分が、各前
記部分の意図された前記最終的高密度が得られるまで相
互の高密度化によって相互に連結される室の製造方法。 １１、前記相互の高密度化が、化学的な気体含浸によっ
て行なわれる請求項１０記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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Family Applications (1)
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